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JPH0735471B2 - Organic semiconductor - Google Patents
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JPH0735471B2 - Organic semiconductor - Google Patents

Organic semiconductor

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Publication number
JPH0735471B2
JPH0735471B2 JP60266598A JP26659885A JPH0735471B2 JP H0735471 B2 JPH0735471 B2 JP H0735471B2 JP 60266598 A JP60266598 A JP 60266598A JP 26659885 A JP26659885 A JP 26659885A JP H0735471 B2 JPH0735471 B2 JP H0735471B2
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JP
Japan
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organic semiconductor
insoluble
semiconductor according
substrate
infusible
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JP60266598A
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Inventor
静邦 矢田
拓司 大崎
Original Assignee
鐘紡株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は有機半導体に係り、更に詳細にはポリアセン系
骨格構造を有する不溶不融性基体からなる有機半導体に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an organic semiconductor, and more particularly to an organic semiconductor composed of an insoluble and infusible substrate having a polyacene-based skeleton structure.

(従来の技術) 高分子材料は成型性・軽量性および量産性に優れてい
る。そのため高分子材料のこれらの特性を生かして電気
的に半導性を有する有機高分子材料がエレクトロニクス
産業を始めとして多くの産業分野において希求されてい
る。初期の有機半導体はフィルム状あるいは板状体等に
成形することが困難であり、又n型あるいはp型の不純
物半導体としての性質を有していなかったため、用途的
にも限定されていた。近年比較的成形性に優れた有機半
導体が得られるようになり、しかもこれらの半導体に電
子供与性ドーパントあるいは電子受容性ドーパントをド
ーピングすることによってn型あるいはp型の有機半導
体とすることが可能となった。そのような有機半導体の
代表例として、ポリアセチレンがある。この有機半導体
は約10-5(Ω・cm)-1の電気伝導度を有しているが、
I2,AsF5等の電子受容性ドーパントあるいはLi,Na等の電
子供与性ドーパントをドーピングすることによって電気
伝導度を大巾に向上させることができ、102〜103(Ω・
cm)-1の伝導度が得られている。ところがポリアセチレ
ンは酸素によって酸化され易い欠点がある。このため空
気中で取り扱うことが困難であり、工業材料としては実
用性に欠ける。
(Prior Art) Polymer materials are excellent in moldability, light weight, and mass productivity. Therefore, organic polymer materials having electrical semiconductivity by making use of these characteristics of polymer materials are desired in many industrial fields including the electronics industry. The early organic semiconductors were difficult to form into a film or plate, and did not have the property as an n-type or p-type impurity semiconductor, so that they were limited in use. In recent years, it has become possible to obtain organic semiconductors having relatively excellent moldability, and it is possible to obtain an n-type or p-type organic semiconductor by doping these semiconductors with an electron-donating dopant or an electron-accepting dopant. became. Polyacetylene is a typical example of such an organic semiconductor. This organic semiconductor has an electrical conductivity of about 10 -5 (Ω · cm) -1 ,
By doping with an electron-accepting dopant such as I 2 or AsF 5 or an electron-donating dopant such as Li or Na, the electric conductivity can be significantly improved, and 10 2 to 10 3 (Ω ・
A conductivity of cm) -1 is obtained. However, polyacetylene has a drawback that it is easily oxidized by oxygen. Therefore, it is difficult to handle in air, and it is not practical as an industrial material.

また、本願と同一出願人の出願に係る特開昭58−136,64
9号公報には(A)炭素・水素および酸素から成る芳香
族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子/炭素原
子の原子比が0.15〜0.60のポリアセン系骨格構造を含有
する不溶不融性基体と(B)電子供与性ドーピング剤又
は電子受容性ドーピング剤とから成り、(C)電気伝導
性が未ドープの該基体よりも大である電気伝導性有機高
分子系材料が開示されている。上記不溶不融性基体は耐
熱性耐酸化性に優れており、しかも上記のとおり電子供
与性ドーピング剤あるいは電子受容性ドーピング剤によ
ってドーピングが可能であり、p型あるいはn型の性質
を示す有機半導体を与える。しかしながら、上記公開公
報にはBET法による比表面積の記述はなかった。
In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-136,64 related to the application of the same applicant as the present application
No. 9 discloses a heat-treated product of (A) an aromatic condensation polymer composed of carbon / hydrogen and oxygen, which contains a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.15 to 0.60. Disclosed is an electrically conductive organic polymer material comprising a substrate and (B) an electron-donating or electron-accepting doping agent, and (C) having a higher electrical conductivity than the undoped substrate. . The insoluble and infusible substrate is excellent in heat resistance and oxidation resistance, can be doped with an electron donating doping agent or an electron accepting doping agent as described above, and exhibits an p-type or n-type property. give. However, the above publication does not describe the specific surface area by the BET method.

また、本願と同一出願人の出願にかかる特開昭60−1525
54号において、 (A) 炭素、水素および酸素からなる芳香族系縮合ポ
リマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子
比が0.15〜0.60であり、かつBET法による比表面積値が6
00m2/g以上であるポリアセン系骨格構造を含有する不溶
不融性基体と、 (B) 電子供与性ドーピング剤又は電子受容性ドーピ
ング剤とからなり、 (C) 電気伝導度が未ドープの該基体よりも大である
ことを特徴とする電気伝導性有機高分子材料が提案され
ている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1525 filed by the same applicant as the present application
No. 54, (A) a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.15 to 0.60 and a specific surface area value of 6 according to the BET method.
An insoluble infusible substrate having a polyacene skeleton structure of 00 m 2 / g or more, and (B) an electron donating or electron accepting doping agent, and (C) an undoped electric conductivity An electrically conductive organic polymer material characterized by being larger than a substrate has been proposed.

この有機高分子材料は比表面積が600m2/g以上であるた
め、比較的イオン半径の大きなドーパント例えばClO4 -,
BF4 -等でもスムーズにドーピングしうる。しかしなが
ら、この先願においても、ポリアセン系骨格構造を有す
る不溶不融性基体からなる有機高分子材料を板状、円筒
状等の成形体とする時熱処理時の寸法安定性に問題があ
り、正確な寸法の材料を得る事は難しく、また、大きな
サイズの成形体を得ようとした時、熱処理時にクラック
等が発生するという問題が残されていた。
The organic Because polymeric materials are a specific surface area of 600 meters 2 / g or more, a relatively ionic radius larger dopant example ClO 4 of -,
BF 4 - etc. can be doped smoothly. However, even in this prior application, when an organic polymer material composed of an insoluble and infusible substrate having a polyacene-based skeleton structure is formed into a plate-shaped, cylindrical, or other shaped body, there is a problem in dimensional stability during heat treatment, It is difficult to obtain a dimensional material, and when a large-sized molded body is to be obtained, there remains a problem that cracks and the like occur during heat treatment.

(発明の解決しようとする問題点) 本発明の目的は大きなサイズの、しかも正確な寸法を有
した有機半導体を提供するにある。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide an organic semiconductor having a large size and accurate dimensions.

本発明の他の目的は耐熱性、耐酸化性に優れた有機半導
体を提供するにある。
Another object of the present invention is to provide an organic semiconductor excellent in heat resistance and oxidation resistance.

本発明の更に他の目的は電子供与性ドーパントおよび/
または電気受容性ドーパントをドーピングした有機半導
体を提供するにある。
Still another object of the present invention is to provide an electron donating dopant and / or
Alternatively, it is to provide an organic semiconductor doped with an electroreceptive dopant.

本発明の更に他の目的は比較的イオン半径の大きなドー
パントでさえもスムーズにドーピングしえる有機半導体
を提供するにある。
Still another object of the present invention is to provide an organic semiconductor capable of smoothly doping even a dopant having a relatively large ionic radius.

本発明の更に他の目的および利点は以下の説明から明ら
かとなろう。
Further objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description.

(問題点を解決するための手段) 上述の目的はBET法による比表面積が600m2/g以上である
ポリアセン系骨格構造を備えた不溶不融性物質の粉末と
フェノール系樹脂及び塩化亜鉛から形成された複合成形
体の非酸化性雰囲気中に於ける熱処理物であって水素原
子/炭素原子の原子比が0.05〜0.60であり、且つBET法
による比表面積値が600m2/g以上のポリアセン系骨格構
造を有する不溶不融性基体からなる有機半導体並びに、 (A) BET法による比表面積値が600m2/g以上であるポ
リアセン骨格構造を備えた不溶不融性物質の粉末と、フ
ェノール系樹脂及び塩化亜鉛から形成された複合成形体
の非酸化性雰囲気中に於ける熱処理物であって、水素原
子/炭素原子の原子比が0.05〜0.60であり、且つBET法
による比表面積値が600m2/g以上のポリアセン系骨格構
造を有する不溶不融性複合基体、および (B) 電子供与性ドーパント又は電子受容性ドーパン
トからなり、 (C) 電気伝導度が未ドープの前記不溶不融性複合基
体よりも大であることを特徴とする有機半導体によって
達成される。
(Means for solving the problem) The above-mentioned purpose is formed from powder of an insoluble and infusible substance having a polyacene-based skeleton structure having a specific surface area of 600 m 2 / g or more by the BET method, a phenolic resin and zinc chloride. Of heat-treated composite molded article in non-oxidizing atmosphere, hydrogen atom / carbon atom atomic ratio is 0.05 to 0.60, and specific surface area value by BET method is 600 m 2 / g or more An organic semiconductor comprising an insoluble infusible substrate having a skeleton structure, and (A) a powder of an insoluble infusible substance having a polyacene skeleton structure having a specific surface area value of 600 m 2 / g or more by the BET method, and a phenolic resin And a heat treated product of a composite molded article formed from zinc chloride in a non-oxidizing atmosphere, wherein the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.05 to 0.60, and the specific surface area value by the BET method is 600 m 2. / g or more polyacene skeletal structure An insoluble infusible composite substrate, and (B) an electron donating dopant or an electron accepting dopant, and (C) an electrical conductivity higher than that of the undoped insoluble infusible composite substrate. Is achieved by an organic semiconductor.

本発明における不溶不融性物質の粉末とは、BET法によ
る比表面積値が600m2/g以上であり、特開昭58−136649
号に示したポリアセン系骨格構造を有した半導性あるい
は導電性の有機高分子系物質の粉末であるが、例えば特
開昭60−152554号に示した芳香族系縮合ポリマーの熱処
理物の粉末等が好ましい。特に芳香族系縮合ポリマーが
フェノール系樹脂の熱処理物であるのが好ましい。ま
た、該不溶不融性物質の粉末における水素原子/炭素原
子の原子比は0.05〜0.60の範囲にあるのが好ましい。該
原子比が0.05未満の場合には該粉末を使用して本発明の
有機半導体を作成した時、ドーピングの効果が薄れる傾
向がある。また、0.60を越える場合には該粉末を使って
作成した複合成形体を熱処理する際にクラック等が入り
易くなり、好ましくない。また、該不溶不融性物質から
なる粉末のBET法による比表面積値が600m2/g未満の場合
には後に示す方法によって本発明の有機半導体を作成し
た時、比較的大きなイオン半径を有するドーパントをド
ーピングし難くなる。
The powder of the insoluble and infusible substance in the present invention has a specific surface area value of 600 m 2 / g or more according to the BET method, and is disclosed in JP-A-58-136649.
Which is a powder of a semiconductive or conductive organic polymer material having a polyacene-based skeleton structure as shown in JP-A No. 60-152554, for example, a powder of a heat-treated aromatic condensation polymer. Etc. are preferred. Particularly, the aromatic condensation polymer is preferably a heat-treated product of a phenolic resin. The atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms in the powder of the insoluble and infusible substance is preferably in the range of 0.05 to 0.60. If the atomic ratio is less than 0.05, the doping effect tends to be weakened when the organic semiconductor of the present invention is prepared using the powder. On the other hand, if it exceeds 0.60, cracks and the like are likely to occur during heat treatment of a composite molded body produced using the powder, which is not preferable. Further, when the specific surface area value of the powder made of the insoluble and infusible substance by the BET method is less than 600 m 2 / g, when the organic semiconductor of the present invention is produced by the method described later, a dopant having a relatively large ionic radius Becomes difficult to dope.

本発明においてフェノール系樹脂とはフェノール性水酸
基を有する芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類との縮
合物である。かかる芳香族炭化水素化合物としては例え
ばフェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノー
ル類が好適であるが、これらに限られない。例えば下記
で表わされるメチレントビス・フェノール類であること
ができ、あるいはヒドロキシ−ビフェニル類、ヒドロキ
シナフタレン類であることもできる。これらのうち、実
用的にはフェノール類特にフェノールが好適である。
In the present invention, the phenolic resin is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde. Preferable examples of such an aromatic hydrocarbon compound include phenols such as phenol, cresol, and xylenol, but the aromatic hydrocarbon compound is not limited to these. For example, the following formula The methylenetobisphenols represented by ## STR3 ## or hydroxy-biphenyls and hydroxynaphthalenes can also be used. Of these, phenols, especially phenols, are suitable for practical use.

本発明におけるフェノール系樹脂には、さらにフェノー
ル類の一部をフェノール性水酸基を有さない芳香族炭化
水素化合物例えばキシレン、トルエン等で置換した変性
フェノール系樹脂例えばフェノールとキシレンとホルム
アルデヒドとの縮合物である変性フェノール系樹脂も包
含するものである。
The phenolic resin in the present invention further includes a modified phenolic resin obtained by substituting a part of phenols with an aromatic hydrocarbon compound having no phenolic hydroxyl group such as xylene or toluene, for example, a condensate of phenol, xylene and formaldehyde. The modified phenolic resin is also included.

またアルデヒドとしてはホルムアルデヒドのみならずア
セトアルデヒド、フルフラールの如きその他のアルデヒ
ドも使用することができるが、ホルムアルデヒドが好適
である。フェノール、ホルムアルドヒド縮合物としては
ノボラック型又はレゾール型或はそれらの混合物のいず
れであってもよい。
As the aldehyde, not only formaldehyde but also other aldehydes such as acetaldehyde and furfural can be used, but formaldehyde is preferred. The phenol-formaldehyde condensate may be a novolac type, a resol type or a mixture thereof.

上記した不溶不融性物質の粉末と該フェノール樹脂の混
合比率は重量比で30/70〜80/20であるのが好ましい。該
粉末比率が30%未満では後の熱処理工程にて成形体にク
ラック等が発生し易くなるため好ましくなく、80%を越
える場合には複合成形体作成時にバインダーとして働く
レゾール系樹脂の割合が低下するため、複合成形体の機
械的強度が低下する。
The mixing ratio of the powder of the insoluble and infusible substance to the phenol resin is preferably 30/70 to 80/20 by weight. If the powder ratio is less than 30%, cracks and the like are likely to occur in the molded product in the subsequent heat treatment step, which is not preferable, and if it exceeds 80%, the ratio of the resole resin that acts as a binder during the production of the composite molded product decreases. Therefore, the mechanical strength of the composite molded body is reduced.

また上記した不溶不融性基体の粉末及びフェノール系樹
脂と共に用いられる塩化亜鉛は後の工程にて除去される
ものであるが、本発明の有機半導体に高い比表面積値を
持たしめるために使用される。該塩化亜鉛の混合量はフ
ェノール系樹脂に対して0.5〜7倍量が好ましい。下限
より少ない量では本発明の有機半導体の比表面積値が低
下し、また上限より多い量では複合成形体の機械的強度
が低下し好ましくない。
Further, zinc chloride used together with the powder of the insoluble and infusible substrate and the phenolic resin is to be removed in a later step, but it is used for giving the organic semiconductor of the present invention a high specific surface area value. It The amount of zinc chloride mixed is preferably 0.5 to 7 times the amount of the phenol resin. If the amount is less than the lower limit, the specific surface area of the organic semiconductor of the present invention decreases, and if the amount is more than the upper limit, the mechanical strength of the composite molded article decreases, which is not preferable.

次に上記した不溶不融性物質の粉末、フェノール系樹脂
及び塩化亜鉛を適当な条件にて混合成形し、硬化するこ
とによって複合成形体を得るのであるが、混合方法とし
ては乾式混合、湿式混合等、どの様な方法でもよいが、
充分均一に混合するには適当な溶媒、例えば水、メタノ
ール、アセトン等を加えてフェノール系樹脂、塩化亜鉛
を溶液状にした後、不溶不融性基体の粉末を加え、混合
するのが良い。成形方法としては一般に樹脂成形品を作
る場合と同様な方法で可能であるが、例えばフィルム状
を得たい場合に上記した3成分混合スラリーをアプリケ
ータによって適当な厚みに成膜すればよい。
Next, the insoluble infusible substance powder, the phenolic resin, and zinc chloride are mixed and molded under appropriate conditions to obtain a composite molded body. The mixing method is dry mixing or wet mixing. You can use any method, such as
For sufficiently uniform mixing, it is preferable to add an appropriate solvent such as water, methanol, acetone or the like to make the phenolic resin and zinc chloride into a solution, and then add the powder of the insoluble and infusible substrate and mix them. As a molding method, generally, the same method as in the case of producing a resin molded product can be used, but for example, when a film is desired to be obtained, the above-mentioned three-component mixed slurry may be formed into a film with an appropriate thickness by an applicator.

又、板状体を得る場合では一般によく知られているよう
に壁枠を作って加圧成形すればよい。硬化方法としては
例えばフェノール系樹脂としてレゾールを用いる場合で
は成形時あるいは成形後に50〜200℃の温度で熱硬化す
るのが簡便である。特に壁枠等を使用してプレス成形す
る方法では成形と同時に加熱して硬化することが出来
る。又、フェノール系樹脂としてノボラックを使用する
場合には適当な硬化剤、例えばヘキサメチレンテトラミ
ンの如きそれ自体がホルムアルデヒドの発生剤であると
同時に有機塩基発生剤である硬化剤をあらかじめ混合し
ておき、成形後加熱硬化すればよい。
When a plate-shaped body is obtained, a wall frame may be formed and pressure-molded, as is well known. As a curing method, for example, when a resole is used as a phenolic resin, it is convenient to perform heat curing at a temperature of 50 to 200 ° C. during or after molding. Particularly, in the method of press molding using a wall frame or the like, it is possible to heat and cure at the same time as molding. When using novolac as the phenolic resin, a suitable curing agent, such as hexamethylenetetramine itself is a generator of formaldehyde and at the same time a curing agent which is an organic base generator is mixed in advance, It may be cured by heating after molding.

この様にして得られた複合成形体は不溶不融性基体の粉
末、フェノール系樹脂及び塩化亜鉛から成っており、板
状、円筒状等の任意の形状を有し、また小さなサイズか
ら大きなサイズまで容易に製造することが可能である。
The composite molded body thus obtained is composed of powder of insoluble and infusible substrate, phenolic resin and zinc chloride, and has any shape such as plate shape and cylindrical shape, and from small size to large size. Can be easily manufactured.

次にこれら複合成形体は非酸化性雰囲気中で熱処理して
水素原子/炭素原子の原子比が0.05〜0.60好ましくは0.
15〜0.60のポリアセン系骨格構造を有した不溶不融性基
体を製造する。この際熱処理温度は通常400℃〜800℃で
あり、熱処理の好ましい昇温条件は複成形体の組成比、
硬化条件あるいはその形状によって多少異なるが、一般
には室温から300℃程度の温度までは比較的大きな昇温
速度とすることが可能であり、例えば100℃/時間の速
度とすることも可能である。300℃以上の温度となる
と、フェノール系樹脂の熱分解が開始し、水蒸気、水
素、メタン、一酸化炭素等のガスが発生し始めるため、
充分に遅い速度で昇温せしめるのが有利である。
Next, these composite compacts are heat-treated in a non-oxidizing atmosphere so that the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.05 to 0.60, preferably 0.1.
An insoluble and infusible substrate having a polyacene-based skeleton structure of 15 to 0.60 is manufactured. At this time, the heat treatment temperature is usually 400 ° C. to 800 ° C., and the preferable temperature rising condition of the heat treatment is the composition ratio of the double compact,
Although it varies somewhat depending on the curing conditions or the shape thereof, generally, a relatively high temperature rising rate from room temperature to a temperature of about 300 ° C., for example, a rate of 100 ° C./hour is also possible. When the temperature reaches 300 ° C or higher, thermal decomposition of the phenolic resin starts, and gases such as steam, hydrogen, methane, and carbon monoxide start to be generated.
It is advantageous to raise the temperature at a sufficiently slow rate.

このようにして得られたポリアセン系骨格構造を有した
不溶不融性基体は50〜100℃の温水にて洗浄し、基体中
に残存している塩化亜鉛を除去し、乾燥する。
The insoluble infusible substrate having a polyacene skeleton structure thus obtained is washed with warm water at 50 to 100 ° C. to remove zinc chloride remaining in the substrate and dried.

このようにしてポリアセン骨格構造を有する不溶不融性
基体からなる本発明の有機半導体を得るのであるが、該
有機半導体は2つの部分からなるものである。即ち複合
成形体製造時に用いた不溶不融性物質の粉末から来る島
部分とフェノール系樹脂の熱分解から生じた海部分であ
る。これら2つの部分、共にポリアセン系骨格構造を有
した不溶不融性物質から成るのであるが、これら2つの
部分での水素原子/炭素原子の原子比は異なっていても
良いが、有機半導体の均一性という面からすると同じ値
であるのが望ましい。本発明の有機半導体における不溶
不融性基体の水素原子/炭素原子の原子比とはこれら2
つの部分から構成されるマトリックスの原子比を表わす
ものであるが、その値は0.05〜0.60の範囲であるのが好
ましく、0.15〜0.60であるのが特に好ましい。該原子比
が0.60を越える場合には未だポリアセン系骨格構造が発
達していないため、電子の共役系が局在化していると考
えられ、ドーパントをドーピングしても電気伝導度が増
大せず、n型あるいはp型の半導体とならない。又H/C
の原子比が0.05未満の場合にはポリアセン系骨格構造は
充分に発達し、電子の共役系は充分に非局在化してドー
パントはドーピングされるが、ドーピング前の基体自体
の電気伝導度がかなり大きいためドーピングの電気伝導
度に対する寄与が小さく、電気伝導度が未ドープの不溶
不融性基体よりもそれ程増大しない。
In this way, the organic semiconductor of the present invention comprising the insoluble and infusible substrate having the polyacene skeleton structure is obtained, and the organic semiconductor is composed of two parts. That is, the island portion that comes from the powder of the insoluble and infusible substance used when manufacturing the composite molded body and the sea portion that results from the thermal decomposition of the phenolic resin. These two parts, both composed of an insoluble and infusible substance having a polyacene skeleton structure, may have different atomic ratios of hydrogen atoms / carbon atoms in these two parts, but a uniform organic semiconductor From the viewpoint of sex, it is desirable that the values are the same. The atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of the insoluble and infusible substrate in the organic semiconductor of the present invention is 2
It represents the atomic ratio of a matrix composed of three parts, and its value is preferably in the range of 0.05 to 0.60, particularly preferably 0.15 to 0.60. When the atomic ratio exceeds 0.60, it is considered that the conjugated system of electrons is localized because the polyacene skeleton structure is not yet developed, and the electrical conductivity does not increase even if the dopant is doped, It does not become an n-type or p-type semiconductor. Also H / C
When the atomic ratio of is less than 0.05, the polyacene skeleton structure is sufficiently developed, the conjugated system of electrons is sufficiently delocalized and the dopant is doped, but the electric conductivity of the substrate itself before doping is considerably high. Since it is large, the contribution of the doping to the electric conductivity is small, and the electric conductivity is not so much increased as compared with the undoped insoluble infusible substrate.

又、このポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融性基
体のBET法による比表面積値は、塩化亜鉛を使用して製
造しているため極めて大きな値となるが、600m2/g以上
であることが好ましい。
Further, the specific surface area value of the insoluble infusible substrate containing this polyacene skeleton structure by the BET method is extremely large because it is manufactured using zinc chloride, but it should be 600 m 2 / g or more. Is preferred.

本発明のポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体
はBET法による比表面積値が600m2/g以上と極めて大きい
ためドーピング速度が大きく、厚みのある基体に対して
も短時間でドーピング可能であり、又イオン半径の大き
いドーパント、例えばClO4−,BF4 -等のドーパントをス
ムーズに基体中にドーピングすることが可能である。例
えばClO4 -イオンを基体にLi/LiClO41モル1プロピレ
ンカーボネート/基体の構成で電解ドーピングする場
合、比表面積が600m2/g未満では電極間電圧4Vの電位差
でドーピングすることは難しいが、本発明の600m2/g以
上の基体ではこの電位差で充分にClO4 -イオンを基体中
に導入することができる。又、本発明の不溶不融性基体
からなる有機半導体は板状、円筒状等、任意の形状とす
ることが可能であるが、複合成形体を作成する際に、不
溶不融性物質からなる粉末を用いているため熱処理時の
成形体の寸法安定性が良く、また、クラック等が生じな
いため、正確な寸法を有した大きなサイズの有機半導体
の成形体を得る事が可能となった。
The insoluble and infusible substrate having the polyacene-based skeleton structure of the present invention has a large specific surface area value of 600 m 2 / g or more by the BET method, so that the doping rate is large and it is possible to dope even a thick substrate in a short time. In addition, it is possible to smoothly dope the substrate with a dopant having a large ionic radius, for example, a dopant such as ClO 4 − or BF 4 . For example, when electrolytically doping ClO 4 ions into a substrate with a composition of Li / LiClO 4 1 mol 1 propylene carbonate / substrate, if the specific surface area is less than 600 m 2 / g, it is difficult to dope with a potential difference of 4 V between electrodes, With the substrate of 600 m 2 / g or more of the present invention, ClO 4 ions can be sufficiently introduced into the substrate with this potential difference. Further, the organic semiconductor composed of the insoluble and infusible substrate of the present invention can be formed into any shape such as a plate shape and a cylindrical shape, but it is composed of the insoluble and infusible substance when the composite molded body is prepared. Since the powder is used, the dimensional stability of the molded body during heat treatment is good, and since cracks and the like do not occur, it is possible to obtain a large-sized organic semiconductor molded body having accurate dimensions.

ところで本発明の水素原子/炭素原子(H/C)の原子比
が0.05〜0.60のポリアセン系骨格構造を有した不溶不融
性基体の電気伝導度はH/Cの原子比によって大きく異っ
ているが、例えばH/C=0.60の場合では約10-11(Ω・c
m)-1以下であり、又、H/C=0.05では約100(Ω・cm)
-1の半導体である。該基体に後に示すような電子供与性
ドーパントあるいは電子受容性ドーパントをドーピング
すると大巾に電気伝導度が増大し、n型あるいはp型の
半導体となるものである。
By the way, the electric conductivity of the insoluble infusible substrate having a polyacene-based skeleton structure with an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms (H / C) of 0.05 to 0.60 of the present invention varies greatly depending on the atomic ratio of H / C. However, in the case of H / C = 0.60, about 10 -11 (Ω ・ c
m) is less than -1, and, H / C = 0.05 at about 10 0 (Ω · cm)
-1 is a semiconductor. When the substrate is doped with an electron-donating dopant or an electron-accepting dopant as described below, the electrical conductivity is greatly increased, and the semiconductor becomes an n-type or p-type semiconductor.

又、該ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体は
BET法による比表面積値が600m2/g以上と非常に大きな値
を示すため、酸素等のガスが侵入し、劣化し易いと考え
られるが、現実には空気中に長時間放置しても、物性等
に変化はなく、例えば空気中に1000時間放置しても電気
伝導度に変化がなく、酸化安定性に優れているものであ
る。
Further, the insoluble and infusible substrate having the polyacene skeleton structure is
Since the specific surface area value by the BET method shows a very large value of 600 m 2 / g or more, it is considered that gas such as oxygen invades and easily deteriorates, but in reality, even if left in the air for a long time, There is no change in physical properties and the like, and there is no change in electrical conductivity even when left in the air for 1000 hours, for example, and it has excellent oxidation stability.

かかる本発明の不溶不融性基体にドーピングし得る電子
供与性ドーパント、あるいは電子受容性ドーパントとし
ては一般に知られているドーパントのいずれも可能であ
る。
Any of electron-donating dopants and electron-accepting dopants generally known as dopants capable of doping the insoluble and infusible substrate of the present invention can be used.

電子供与性ドーパントとしては電子を離し易い物質が用
いられる。例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム、あるいはセシウムの如き周期律表の第1A族金
属が好ましく用いられる。またテトラアルキルアンモニ
ウムカチオン、例えば(C2H54N+,(C4H94N+等も好
ましく用いられる。
As the electron donating dopant, a substance that easily releases electrons is used. For example, a Group 1A metal of the periodic table such as lithium, sodium, potassium, rubidium, or cesium is preferably used. Further, tetraalkylammonium cations such as (C 2 H 5 ) 4 N + and (C 4 H 9 ) 4 N + are also preferably used.

また、電子受容性ドーパントとしては電子を受け取り易
い物質が用いられる。例えば弗素、塩素、臭素、沃素の
如きハロゲン、AsF5,PF5,BF5,BCl3,BBr3の如きハロゲン
化合物、SO3あるいはN2O5の如き非金属元素の酸化物あ
るいはH2SO4,HNO3又はHClO4の如き無機酸に由来する陰
イオン等が好ましく用いられる。
A substance that easily accepts electrons is used as the electron-accepting dopant. For example, halogens such as fluorine, chlorine, bromine and iodine, halogen compounds such as AsF 5 , PF 5 , BF 5 , BCl 3 and BBr 3 , oxides of non-metal elements such as SO 3 or N 2 O 5 or H 2 SO Anions derived from an inorganic acid such as 4 , HNO 3 or HClO 4 are preferably used.

かかるドーパントのドーピング方法としてはポリアセチ
レンあるいはポリフェニレンについて従来用いられてい
るドーピング法と本質的に同じ方法を使用することがで
きる。
As the doping method of such a dopant, essentially the same doping method as that conventionally used for polyacetylene or polyphenylene can be used.

ドーパントがアルカリ金属の場合には溶融したアルカリ
金属あるいはアルカリ金属の蒸気と不溶不融性基体とを
接触せしめてドーピングすることができ、また例えばテ
トラヒドロフラン中で生成せしめたアルカリ金属ナフタ
レン錯体と不溶不融性基体とを接触せしめてドーピング
することもできる。
When the dopant is an alkali metal, it can be doped by bringing the molten alkali metal or the vapor of the alkali metal into contact with the insoluble infusible substrate.Also, for example, the alkali metal naphthalene complex produced in tetrahydrofuran and the insoluble infusible substance can be doped. It is also possible to dope it by bringing it into contact with a conductive substrate.

ドーパントがハロゲン、ハロゲン化合物あるいは非金属
元素の酸化物である場合にはこれらのガスを不溶不融性
基体と接触せしめることにより容易にドーピングを行う
ことができる。
When the dopant is halogen, a halogen compound or an oxide of a non-metal element, the doping can be easily performed by bringing these gases into contact with the insoluble and infusible substrate.

ドーパントが無機酸に由来する陰イオンである場合に
は、無機酸を不溶不融性基体に直接塗布あるいは含浸せ
しめるか、あるいはこれらの無機酸を含む電解液中で不
溶不融性基体を陽極として電解してドーピングを行なう
こともできる。
When the dopant is an anion derived from an inorganic acid, the insoluble infusible substrate is directly coated or impregnated with the inorganic acid, or the insoluble infusible substrate is used as an anode in an electrolytic solution containing these inorganic acids. It is also possible to carry out doping by electrolysis.

ドーパントは一般に芳香族系縮合ポリマーの繰返し単位
に対して10-5モル以上の割合で得られる本発明の有機高
分子材料に存在するように用いられる。
The dopant is generally used so as to be present in the organic polymer material of the present invention obtained in a ratio of 10 −5 mol or more based on the repeating unit of the aromatic condensation polymer.

(発明の効果) かくして得られるH/Cの原子比が0.05〜0.60のポリアセ
ン骨格構造を有した不溶不融性基体にドーパントをドー
ピングした本発明の有機高分子系材料はドーピング前の
不溶不融性基体の電気伝導度よりも高い伝導度、好まし
くはドーピング前の不溶不融性の基体よりも10倍以上又
はそれ以上適当な方法によれば103〜108倍、又はそれ以
上の高い電気伝導度を示す。
(Effect of the invention) The organic polymer material of the present invention obtained by doping the insoluble infusible substrate having a polyacene skeleton structure with an H / C atomic ratio of 0.05 to 0.60 thus obtained with the insoluble infusible material before doping Electric conductivity higher than that of the conductive substrate, preferably 10 times or more higher than that of the insoluble and infusible substrate before doping, or 10 3 to 10 8 times higher than that by a suitable method. Indicates conductivity.

電子供与性ドーパントをドーピングされた本発明の有機
半導体はn型(電子過剰型)半導体又は導体の電気伝導
性を有する。また、電子受容性ドーパントをドーピング
された本発明の有機半導体はp型(正孔過剰型)半導体
又は導体の電気伝導度を有する。
The organic semiconductor of the present invention doped with an electron-donating dopant has the electrical conductivity of an n-type (electron-excess type) semiconductor or conductor. In addition, the organic semiconductor of the present invention doped with an electron-accepting dopant has the electric conductivity of a p-type (hole excess type) semiconductor or conductor.

本発明の有機半導体は正確な寸法にて大きなサイズの板
状体、円筒状等の成形体とすることが出来るため、半導
体電極、バッテリー用電極等を始めとして種々のエレク
トロニクス、エネルギー分野において用いられる。
Since the organic semiconductor of the present invention can be formed into a large-sized plate-shaped body, a cylindrical shaped body or the like with accurate dimensions, it is used in various electronics and energy fields including semiconductor electrodes and battery electrodes. .

以下実施例にて本発明を更に詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

実施例1. (A) レゾール型フェノール樹脂(約60%濃度の水溶
液)/水/塩化亜鉛を重量比で25/10/50の割合で混合し
た溶液を100℃の温度で60分間硬化反応を進め、得られ
た硬化物を粉砕し、シリコニット電気炉に入れ、窒素雰
囲気中で500℃迄約40℃/時間の昇温速度にて熱処理し
た。該熱処理物を再度粉砕し、100℃の0.1規定塩酸水溶
液及び温水で5時間洗浄し、その後70℃の温度で3時間
減圧乾燥して不溶不融性物質の粉末を得た。該粉末をケ
イ光X線分析にて測定したところ、Znは0.01重量%(対
粉末)以下であり、又、Clは0.5重量%以下であり、塩
化亜鉛は不溶不融性物質中にほとんど残存していないこ
とが判明した。又、該粉末をX線回析により分析したと
ころ、2θで20〜22゜の所にメインピークが存在し、
又、41〜46゜の範囲に小さなピークが認められ、該粉末
がポリアセン系骨格構造を有していることが確認され
た。さらにBET法による比表面積測定の結果、該粉末の
比表面積値は1000m2/gであることが判った。又、元素分
析の結果、該粉末の水素原子/炭素原子比は0.25であっ
た。
Example 1. (A) A solution prepared by mixing a resole type phenol resin (aqueous solution having a concentration of about 60%) / water / zinc chloride at a weight ratio of 25/10/50 was subjected to a curing reaction at a temperature of 100 ° C. for 60 minutes. After proceeding, the obtained cured product was crushed, placed in a siliconit electric furnace, and heat-treated in a nitrogen atmosphere up to 500 ° C. at a heating rate of about 40 ° C./hour. The heat-treated product was pulverized again, washed with a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution at 100 ° C. and warm water for 5 hours, and then dried under reduced pressure at a temperature of 70 ° C. for 3 hours to obtain a powder of an insoluble and infusible substance. When the powder was measured by fluorescent X-ray analysis, Zn was 0.01% by weight (vs. powder) or less, Cl was 0.5% by weight or less, and zinc chloride remained in the insoluble and infusible substance. Turned out not to. When the powder was analyzed by X-ray diffraction, there was a main peak at 20 ° to 22 ° at 2θ,
Also, a small peak was observed in the range of 41 to 46 °, which confirmed that the powder had a polyacene skeleton structure. Further, as a result of measuring the specific surface area by the BET method, it was found that the specific surface area value of the powder was 1000 m 2 / g. As a result of elemental analysis, the hydrogen atom / carbon atom ratio of the powder was 0.25.

(B) レゾール型フェノール樹脂(約60%濃度の水溶
液)/水/塩化亜鉛を重量比で25/10/50の割合で混合し
た溶液に上記(A)にて得られた比表面積値が1000m2/g
である不溶不融性物質の粉末を該溶液中のフェノール樹
脂の固型分との比が60/40の割合となるように混合し、
次に50×50×2mmの型枠に流し込み、100℃の温度で60分
間硬化反応を進め、約50×50×2mmの大きさの複合成形
体(本発明品)を得た。
(B) Resol type phenolic resin (about 60% concentration aqueous solution) / water / zinc chloride mixed at a weight ratio of 25/10/50 has a specific surface area value of 1000 m obtained in (A) above. 2 / g
The powder of the insoluble and infusible substance is mixed so that the ratio with the solid component of the phenol resin in the solution is 60/40.
Next, the mixture was poured into a mold of 50 × 50 × 2 mm and the curing reaction was allowed to proceed at a temperature of 100 ° C. for 60 minutes to obtain a composite molded body (product of the present invention) having a size of about 50 × 50 × 2 mm.

(C) (B)に示したレゾール型フェノール樹脂/水
/塩化亜鉛混合液をそのまま50×50×2mmの型枠に流し
込み、(B)と同様の方法にて約45×45×1.8mmの大き
さの成形体(比較品)を得た。
(C) Pour the resol type phenolic resin / water / zinc chloride mixed solution shown in (B) into a mold of 50 × 50 × 2 mm as it is, and in the same manner as in (B), measure about 45 × 45 × 1.8 mm. A molded product having a size (comparative product) was obtained.

(D) (B)(C)で得た成形体をシリコニット電気
炉に入れ、窒素雰囲気中で500℃まで約40℃/時間の昇
温速度にて熱処理した。本発明品の熱処理物では寸法も
ほとんど変化なく、均一なものが得られたが、一方不溶
不融性基体の粉末を使用せずに作成した成形体では寸法
の収縮及びひび割れ等がみられた。
(D) The molded bodies obtained in (B) and (C) were placed in a silicon knit electric furnace and heat-treated in a nitrogen atmosphere up to 500 ° C. at a heating rate of about 40 ° C./hour. With the heat-treated product of the present invention, the dimensions were almost unchanged, and uniform ones were obtained, while on the other hand, the compacts made without using the powder of the insoluble and infusible substrate showed dimensional shrinkage and cracks. .

(E) 次に本発明の複合成形体熱処理物を100℃の0.1
規定塩酸水溶液、及び、温水にて約5時間洗浄し、基体
中に残存している塩化亜鉛を除去した。洗浄後70℃の温
度で3時間減圧乾燥して不溶不融性の板状基体を得た。
該板状基体をケイ光X線分析にかけたところ、Znは0.01
重量%(対基体)以下であり、又、Clは0.5重量%以下
であり、塩化亜鉛は基体中にほとんど残存していないこ
とが判明した。又、該基体をX線回析したところ、2θ
で20〜22゜の所にメインピークが存在し、又、41〜46゜
の範囲に小さなピークが認められ、該基体がポリアセン
骨格構造を有していることが確認された。次に該基体の
元素分析、電気伝導度、及びBET法による比表面値の測
定を行なった。その結果H/C水素炭素原子比は0.25、電
気伝導度は10-5(Ω・cm)-1、BET法による比表面積値
は1100m2/gであった。
(E) Next, heat treatment of the composite molded body of the present invention at 100 ° C.
It was washed with a normal hydrochloric acid aqueous solution and warm water for about 5 hours to remove zinc chloride remaining in the substrate. After washing, it was dried under reduced pressure at a temperature of 70 ° C. for 3 hours to obtain an insoluble and infusible plate-shaped substrate.
When the plate-shaped substrate was subjected to fluorescent X-ray analysis, Zn was 0.01
It was found that the content was less than or equal to wt% (relative to the substrate), the content of Cl was less than or equal to 0.5% by weight, and zinc chloride hardly remained in the substrate. In addition, when X-ray diffraction was performed on the substrate, 2θ
There was a main peak at 20 to 22 °, and a small peak was found at 41 to 46 °, confirming that the substrate had a polyacene skeleton structure. Next, the elemental analysis of the substrate, the electrical conductivity, and the specific surface value by the BET method were measured. As a result, the H / C hydrogen-carbon atomic ratio was 0.25, the electric conductivity was 10 -5 (Ω · cm) -1 , and the specific surface area value by the BET method was 1100 m 2 / g.

(F) 充分脱水したプロピレカーボネートにリチウム
パークロレートを溶解させて約1.0モル/の溶液とし
た。そしてリチウム金属を陰極とし、上記した溶液を電
解液とし、板状基体を陽極として両極間に約4Vの電圧を
付与し、ClO4 -イオンを板状基体にドーピングした。ド
ーピング量は基体中の炭素原子1個当りのClO4 -イオン
の数で表わすこととしたが、本発明ではClO4 -イオンの
数はドーピング時に回路に流れた電流値より求めたもの
である。このようにしてClO4 -イオンがドーピングされ
た板状基体が得られた。ドーピング終了後、この伝導性
板状基体を取り出してアセトンにて洗浄し、引き続いて
70℃の温度で1時間減圧乾燥を行ない、次に電気伝導度
を測定した。その結果、ClO4 -イオンのドーピング量は
1.8%であり、ドーピング後の電気伝導度は10-1(Ω・c
m)-1とドーピング前に比べて104倍大きくなっていた。
(F) Lithium perchlorate was dissolved in fully dehydrated propylene carbonate to give a solution of about 1.0 mol / mol. Then, lithium metal was used as a cathode, the above solution was used as an electrolytic solution, and the plate-shaped substrate was used as an anode, and a voltage of about 4 V was applied between both electrodes to dope the plate-shaped substrate with ClO 4 ions. The doping amount is represented by the number of ClO 4 ions per carbon atom in the substrate, but in the present invention, the number of ClO 4 ions is obtained from the current value flowing in the circuit at the time of doping. In this way, a plate-like substrate doped with ClO 4 ions was obtained. After the doping is completed, the conductive plate-shaped substrate is taken out and washed with acetone, and subsequently,
Vacuum drying was carried out at a temperature of 70 ° C. for 1 hour, and then the electrical conductivity was measured. As a result, the doping amount of ClO 4 ions is
1.8%, and the electric conductivity after doping is 10 -1 (Ω ・ c
m) -1 which was 10 4 times larger than before doping.

比較例1. (A) フェノール系繊維よりなる平織クロス(日本カ
イノール社製、商品名カイノール、目付200g/m2)をシ
リコニット電気炉に入れ、窒素雰囲気中で500℃まで約4
0℃/時間の昇温速度にて熱処理し、得られた熱処理物
を粉砕して不溶不融性基体の粉末を得た。該粉末をX線
回析により分析したところ、2θで20〜22゜の所にメイ
ンピークが存在し、又、41〜46℃の範囲に小さなピーク
が認められ、該粉末がポリアセン形骨格構造を有してい
ることが確認された。次に該粉末のBET法による比表面
積値、及び、元素分析によるH/Cの原子比を測定した。
その結果BET法による比表面積値は400m2/g、H/Cの原子
比は0.42であった。
Comparative Example 1. (A) A plain weave cloth made of phenolic fiber (manufactured by Nippon Kynol Co., Ltd., trade name Kynol, basis weight 200 g / m 2 ) was placed in a silicon knit electric furnace and heated up to about 500 ° C. in a nitrogen atmosphere to about 4 ° C.
Heat treatment was performed at a temperature rising rate of 0 ° C./hour, and the obtained heat-treated product was pulverized to obtain an insoluble and infusible substrate powder. When the powder was analyzed by X-ray diffraction, a main peak was found at 20 to 22 ° at 2θ and a small peak was found at 41 to 46 ° C. The powder had a polyacene skeleton structure. It was confirmed to have. Next, the specific surface area value of the powder by BET method and the atomic ratio of H / C by elemental analysis were measured.
As a result, the specific surface area value by the BET method was 400 m 2 / g, and the atomic ratio of H / C was 0.42.

(B) (A)で得られた比表面積値が400m2/gである
不溶不融性基体の粉末を用い、実施例1.の(B),
(D),及び(E)と同様の操作にて不溶不融性の板状
基体(比較品)を得た。該基体の元素分析、電気伝導
度、及びBET法による比表面積値の測定を行なった。そ
の結果H/Cの原子比は0.30、電気伝導度は10-5(Ω・c
m)-1、BET法による比表面積値は560m2/gであった。
(B) Using the powder of the insoluble and infusible substrate having the specific surface area value of 400 m 2 / g obtained in (A), (B) of Example 1,
An insoluble and infusible plate-shaped substrate (comparative product) was obtained by the same operations as in (D) and (E). The elemental analysis of the substrate, the electrical conductivity, and the specific surface area value by the BET method were measured. As a result, the atomic ratio of H / C was 0.30 and the electric conductivity was 10 -5 (Ω ・ c
m) -1 , and the specific surface area value by the BET method was 560 m 2 / g.

(C) 次に実施例1.の(F)と同様にして該不溶不融
性の板状基体(比較品)のドーピングを行なったが、回
路にはほとんど電流が流れなかった。また、該試料を取
出してアセトンで洗浄し、減圧乾燥した後に電気伝導度
を測定したが、ドーピング前に比較して電気伝導度の向
上はあまり見られなかった。
(C) Next, the insoluble and infusible plate-shaped substrate (comparative product) was doped in the same manner as in (F) of Example 1, but almost no current flowed in the circuit. Further, the sample was taken out, washed with acetone, and dried under reduced pressure, and then the electrical conductivity was measured, but the electrical conductivity was not improved so much as compared with that before the doping.

実施例2. (A) レゾール型フェノール樹脂(約60%濃度の水溶
液)/水/塩化亜鉛を重量比で25/12/60の割合で混合し
た溶液に実施例1.の(A)にて得られた比表面積が1000
m2/gである不溶不融性基体の粉末を該溶液中のフェノー
ル樹脂の固型分との比が60/40の割合となるように混合
し、次に50×50×2mmの大きさの型枠に流し込み、100℃
の温度で60分間硬化反応を進め、約50×50×2mmの大き
さの複合成形体を得た。
Example 2. (A) In (A) of Example 1, to a solution in which a resole type phenolic resin (about 60% concentration aqueous solution) / water / zinc chloride was mixed at a weight ratio of 25/12/60. The specific surface area obtained is 1000
m 2 / g insoluble infusible substrate powder is mixed so that the ratio to the solid content of the phenolic resin in the solution is 60/40, and then the size of 50 × 50 × 2 mm Pour into the mold of 100 ℃
The curing reaction was allowed to proceed for 60 minutes at the above temperature to obtain a composite molded body having a size of about 50 × 50 × 2 mm.

(B) 次に該複合成形体を第1表に示した所定温度ま
で40℃/時間の昇温速度にて熱処理し、実施例1.の
(E)と同様の方法にて洗浄、乾燥して不溶不融性の板
状基体を得た。いずれの条件の場合にも、クラックなど
を生じず、正確な寸法を有していた。該基体の元素分
析、電気伝導度、及び、BET法による比表面積値の測定
を行なったが、これらの値はまとめて第1表に示す。ま
た、該板状基体に電解質としてリチウムテトラフルオロ
ボレートを用いて実施例1.の(F)と同様にしてドーピ
ングを行ない、さらに、ドーピングされた該板状基体の
電気伝導度を測定した。これらの結果はまとめて第1表
に示す。
(B) Next, the composite molded body was heat-treated to a predetermined temperature shown in Table 1 at a temperature rising rate of 40 ° C./hour, washed and dried in the same manner as in (E) of Example 1. Thus, an insoluble and infusible plate-shaped substrate was obtained. Under any of the conditions, cracks did not occur and the size was accurate. The elemental analysis of the substrate, the electric conductivity, and the measurement of the specific surface area value by the BET method were performed, and these values are collectively shown in Table 1. Further, the plate-shaped substrate was doped with lithium tetrafluoroborate as an electrolyte in the same manner as in (F) of Example 1, and the electrical conductivity of the doped plate-shaped substrate was measured. These results are summarized in Table 1.

上表に示したようにいずれの基体もBET法による比表面
積値が600m2/g以上であり、BF4 -イオンがドーピングさ
れて大巾に電気伝導度が増加していた。
As shown in the above table, all the substrates had a specific surface area value of 600 m 2 / g or more as measured by the BET method, and the electrical conductivity was greatly increased by doping with BF 4 ions.

実施例3. (A) レゾール型フェノール樹脂(約60%)濃度の水
溶液/水/塩化亜鉛を重量比で25/10/50の割合で混合し
た溶液に実施例1.−(A)にて得られた比表面積値が10
00m2/gである不溶不融性基体の粉末を該溶液中のフェノ
ール樹脂の固型分との比が第2表に示した割合となるよ
うに混合し、次に50×50×2mmの型枠に流し込み、100℃
の温度で60分間硬化反応を進め、約50×50×2mmの大き
さの複合成形体を得た。該複合成形体を実施例1.−
(D)及び(E)に示した方法にて熱処理、洗浄、乾燥
し、不溶不融性の板状基体を得た。いずれの場合にもク
ラックなどを生じず、正確な寸法を有していた。
Example 3. (A) In Example 1 .- (A), a solution prepared by mixing an aqueous solution / water / zinc chloride solution having a concentration of a resole type phenolic resin (about 60%) at a weight ratio of 25/10/50 was used. The specific surface area value obtained is 10
The insoluble and infusible substrate powder of 00 m 2 / g was mixed so that the ratio with the solid content of the phenol resin in the solution would be the ratio shown in Table 2, and then 50 × 50 × 2 mm Pour into formwork, 100 ℃
The curing reaction was allowed to proceed for 60 minutes at the above temperature to obtain a composite molded body having a size of about 50 × 50 × 2 mm. The composite molded body was manufactured as in Example 1.-
Heat treatment, washing and drying were carried out by the methods shown in (D) and (E) to obtain an insoluble and infusible plate-shaped substrate. In either case, cracks and the like did not occur and they had accurate dimensions.

(B) 該板状基体の元素分析、電気伝導度、及びBET
法による比表面積値の測定を行なったが、これらの値は
まとめて第2表に示す。次に該板状基体に電解質にリチ
ウムテトラフルオロボレートを用いて実施例1.−(F)
と同様にしてドーピングを行ない、さらにドーピングさ
れた該板状基体の電気伝導度を測定した。これらの結果
はまとめて第2表に示す。
(B) Elemental analysis, electrical conductivity, and BET of the plate-shaped substrate
The specific surface area values were measured by the method, and these values are collectively shown in Table 2. Next, using lithium tetrafluoroborate as an electrolyte for the plate-shaped substrate, Example 1 .- (F)
Doping was carried out in the same manner as above, and the electrical conductivity of the further doped plate-like substrate was measured. The results are summarized in Table 2.

第2表に示したようにいずれの基体もBET法による比表
面積値が600m2/g以上であり、BF4 -イオンがドーピング
されて大巾に電気伝導度が増加していた。
As shown in Table 2, all the substrates had a specific surface area value of 600 m 2 / g or more as measured by the BET method, and the electrical conductivity was greatly increased by doping with BF 4 ions.

実施例4. BET法による比表面積値が1100m2/gである実施例1.の
(E)に示した不溶不融性の板状基板を脱水したテトラ
ヒドロフラン、ナフタレン、及び金属ナトリウムを用い
て作成したナトリウムナフタレートのテトラヒドロフラ
ン溶液にドライボックス(N2気流)中にて浸漬し、ナト
リウムのドーピングを試みた。約30分間浸漬した後、脱
水したテトラヒドロフランにて洗浄し、室温にて減圧乾
燥を行なった。該試料の電気伝導度を測定したところ、
未ドープの約10-5(Ω・cm)-1より大巾に増大し、約10
0(Ω・cm)-1となっていた。又、該試料についてEPMA
分析を行ったところ、試料内部までナトリウムがドーピ
ングされていた。
Example 4. Prepared using dehydrated tetrahydrofuran, naphthalene, and metallic sodium from the insoluble and infusible plate-like substrate shown in (E) of Example 1 having a specific surface area value of 1100 m 2 / g by the BET method. Sodium naphthalate was dissolved in a tetrahydrofuran solution in a dry box (N 2 gas stream) to attempt sodium doping. After soaking for about 30 minutes, it was washed with dehydrated tetrahydrofuran and dried under reduced pressure at room temperature. When the electric conductivity of the sample was measured,
Greatly increased to about 10 -5 (Ω · cm) -1 undoped,
It was 0 (Ω · cm) -1 . In addition, EPMA for the sample
As a result of analysis, sodium was doped into the inside of the sample.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】BET法による比表面積値が600m2/g以上であ
るポリアセン系骨格構造を備えた不溶不融性物質の粉末
と、フェノール系樹脂及び塩化亜鉛から形成された複合
成形体の非酸化性雰囲気中に於ける熱処理物であって、
水素原子/炭素原子の原子比が0.05〜0.6であり、且つB
ET法による比表面積値が600m2/g以上のポリアセン系骨
格構造を有する不溶不融性基体からなる有機半導体。
1. A powder of an insoluble and infusible substance having a polyacene-based skeleton structure having a specific surface area value of 600 m 2 / g or more as measured by the BET method, and a composite molded article formed from a phenolic resin and zinc chloride. A heat-treated product in an oxidizing atmosphere,
The atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.05 to 0.6, and B
An organic semiconductor comprising an insoluble and infusible substrate having a polyacene skeleton structure having a specific surface area value of 600 m 2 / g or more as measured by the ET method.
【請求項2】不溶不融性物質がフェノール系樹脂の熱処
理物である特許請求の範囲第(1)項記載の有機半導
体。
2. The organic semiconductor according to claim 1, wherein the insoluble and infusible substance is a heat-treated product of a phenolic resin.
【請求項3】不溶不融性物質が水素原子/炭素原子の原
子比が0.05〜0.6の範囲のものである特許請求の範囲第
(1)項又は第(2)項に記載の有機半導体。
3. The organic semiconductor according to claim 1 or 2, wherein the insoluble and infusible substance has a hydrogen atom / carbon atom atomic ratio of 0.05 to 0.6.
【請求項4】フェノール系樹脂がフェノールホルムアル
デヒド樹脂である特許請求の範囲第(1)項〜第(3)
項の何れかに記載の有機半導体。
4. The phenolic resin is a phenol formaldehyde resin, as claimed in claims (1) to (3).
The organic semiconductor according to any one of items.
【請求項5】複合成型体が30〜80重量部の不溶不融性基
体の粉末と70〜20重量部のフェノール系樹脂により形成
されたものである特許請求の範囲第(1)項〜第(4)
項の何れかに記載の有機半導体。
5. The composite molded article is formed from 30 to 80 parts by weight of insoluble and infusible substrate powder and 70 to 20 parts by weight of phenolic resin. (4)
The organic semiconductor according to any one of items.
【請求項6】水素原子/炭素原子の原子比が0.15〜0.60
の範囲である特許請求の範囲第(1)項〜第(5)項の
何れかに記載の有機半導体。
6. The atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.15 to 0.60.
The organic semiconductor according to any one of claims (1) to (5).
【請求項7】有機半導体が成形体である特許請求の範囲
第(1)項〜第(6)項の何れかに記載の有機半導体。
7. The organic semiconductor according to any one of claims (1) to (6), wherein the organic semiconductor is a molded body.
【請求項8】(A) BET法による比表面積値が600m2/g
以上であるポリアセン骨格構造を備えた不溶不融性物質
の粉末と、フェノール系樹脂及び塩化亜鉛から形成され
た複合成形体の非酸化性雰囲気中に於ける熱処理物であ
って、水素原子/炭素原子の原子比が0.05〜0.60であ
り、且つ、BET法による比表面積値が600m2/g以上のポリ
アセン系骨格構造を有する不溶不融性基体、および、 (B) 電子供与性ドーパント又は電子受容性ドーパン
トからなり、 (C) 電気伝導度が未ドープの該基体よりも大である
ことを特徴とする有機半導体。
8. (A) BET specific surface area value of 600 m 2 / g
A heat treatment product of a powder of an insoluble and infusible substance having a polyacene skeleton structure and a composite molding formed from a phenolic resin and zinc chloride in a non-oxidizing atmosphere, wherein a hydrogen atom / carbon An insoluble infusible substrate having a polyacene skeleton structure with an atomic ratio of atoms of 0.05 to 0.60 and a BET specific surface area value of 600 m 2 / g or more, and (B) an electron-donating dopant or electron acceptor. (C) An organic semiconductor which is made of a conductive dopant and has a higher electric conductivity than the undoped substrate.
【請求項9】電子供与性ドーパントがリチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムを含む第1A族
金属である特許請求の範囲第(8)項記載の有機半導
体。
9. The organic semiconductor according to claim 8, wherein the electron donating dopant is a Group 1A metal containing lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium.
【請求項10】電子供与性ドーパントがテトラ(C1〜C5
低級アルキル)アンモニウムカチオンである特許請求の
範囲第(8)項記載の有機半導体。
10. The electron donating dopant is tetra (C 1 -C 5
The organic semiconductor according to claim (8), which is a lower alkyl) ammonium cation.
【請求項11】電子受容性ドーパントがハロゲンである
特許請求の範囲第(8)項記載の有機半導体。
11. The organic semiconductor according to claim 8, wherein the electron accepting dopant is halogen.
【請求項12】ハロゲンが弗素、塩素、臭素又は沃素で
ある特許請求の範囲第(11)項記載の有機半導体。
12. The organic semiconductor according to claim 11, wherein the halogen is fluorine, chlorine, bromine or iodine.
【請求項13】電子受容性ドーパントがハロゲン化物で
ある特許請求の範囲第(8)項記載の有機半導体。
13. The organic semiconductor according to claim 8, wherein the electron-accepting dopant is a halide.
【請求項14】ハロゲン化物がAsF5,PF5,BF3又はBCl3
ある特許請求の範囲第(13)項記載の有機半導体。
14. The organic semiconductor according to claim 13, wherein the halide is AsF 5 , PF 5 , BF 3 or BCl 3 .
【請求項15】電子受容性ドーパントが非金属元素の酸
化物である特許請求の範囲第(8)項記載の有機半導
体。
15. The organic semiconductor according to claim 8, wherein the electron-accepting dopant is an oxide of a non-metal element.
【請求項16】非金属元素の酸化物がSO3又はN2O5であ
る特許請求の範囲第(15)項記載の有機半導体。
16. The organic semiconductor according to claim 15, wherein the oxide of the non-metal element is SO 3 or N 2 O 5 .
【請求項17】電子受容性ドーパントが無機酸に由来す
る陰イオンである特許請求の範囲第(8)項記載の有機
半導体。
17. The organic semiconductor according to claim 8, wherein the electron-accepting dopant is an anion derived from an inorganic acid.
【請求項18】無機酸に由来する陰イオンがH2SO4,HNO3
又はHClO4である特許請求の範囲第(17)項に記載の有
機半導体。
18. The anion derived from an inorganic acid is H 2 SO 4 , HNO 3
Alternatively, the organic semiconductor according to claim (17), which is HClO 4 .
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