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JPH02258840A - Production of semiconductive inorganic and organic composite material - Google Patents

Production of semiconductive inorganic and organic composite material

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Publication number
JPH02258840A
JPH02258840A JP7853189A JP7853189A JPH02258840A JP H02258840 A JPH02258840 A JP H02258840A JP 7853189 A JP7853189 A JP 7853189A JP 7853189 A JP7853189 A JP 7853189A JP H02258840 A JPH02258840 A JP H02258840A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
metal alkoxide
formulas
tables
composite material
Prior art date
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Granted
Application number
JP7853189A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2576065B2 (en
Inventor
Koichi Yamamoto
孝一 山本
Shigetoshi Nakamura
滋年 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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Priority to DE4010328A priority patent/DE4010328C2/en
Priority to US07/501,841 priority patent/US5168024A/en
Publication of JPH02258840A publication Critical patent/JPH02258840A/en
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a material whose conductivity can be freely controlled because a variety of organic compounds become compatible in the gel by substituting a part of alkoxy groups in the metal alkoxide with hydrophobic substituents and adding organic compounds. CONSTITUTION:A metal alkoxide selected from the group shown in formula I through formula III (M1 is trivalent metal atom. M2 is tetravalent metal, carbon; R1 through R3 are H, 1-6C alkyl wherein at least one is of 1-6C alkyl; X1, X2 are 5 or more carbon alkyl, aryl, aralkyl, acyl, heterocyclic group, unsaturated hydrocarbon group or they incorporate to form a cyclic group) is subjected to condensation reaction in the presence of organic compound having affinity for X1 or X2 by the sol-gel method to give the subject semiconductive inorganic and organic composite material.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ゾルφゲル法によって作成された半導電性無
機・有機複合材料に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a semiconductive inorganic-organic composite material prepared by the sol φ gel method.

従来の技術 従来より、半導電性材料としては、SLやGeを中心と
するいわゆる化合物半導体が数多く知られている。一方
、ある種の金属酸化物が半導電性を示すことも公知であ
る。しかしながら、これ等の材料は、一般にドライの成
膜方法によって作成されるため、大面積のデバイスを得
ることが難しく、またコストも高いものであった。
BACKGROUND ART Conventionally, many so-called compound semiconductors, mainly SL and Ge, have been known as semiconducting materials. On the other hand, it is also known that certain metal oxides exhibit semiconductivity. However, since these materials are generally produced by a dry film forming method, it is difficult to obtain a large-area device and the cost is also high.

一方、有機材料による半導電性材料の開発も近年活発に
進められ、一部の分野では実用に供されるまで進歩して
いる。特に、高分子ポリマー中に低分子の化合物、例え
ば電荷輸送物質をドープして有機電子写真感光体を得る
など、優れた成果を産んでいる。有機材料を用いた半導
電性材料は、大面積化が容易であり、コストも安価であ
るなど、多くの利点を有している。しかしながら、導電
性が吸湿した水分や高分子ポリマー中の不純物イオンに
よって影響を受けやすく、また、耐候性に劣り、また硬
度及び耐摩耗性にも劣るという欠点があった。
On the other hand, the development of semiconductive materials using organic materials has been actively promoted in recent years, and progress has been made to the point where they are put into practical use in some fields. In particular, excellent results have been achieved, such as the production of organic electrophotographic photoreceptors by doping low-molecular compounds, such as charge-transporting substances, into high-molecular polymers. Semiconductive materials using organic materials have many advantages, such as being easy to make large areas and being inexpensive. However, it has the disadvantage that its conductivity is easily affected by absorbed moisture and impurity ions in the polymer, and its weather resistance is poor, as well as its hardness and abrasion resistance.

発明が解決しようとする課題 ところで、近年、ゾル・ゲル法により、金属酸化物半導
体を作成する方法が提案され、大面積デバイスを低コス
トで得ることが可能になった。しかしながら、半導電性
を示す金属酸化物は均一な膜を形成し難く、逆に均一な
膜を形成しやすい金属酸化物は絶縁性であるなど、未だ
実用に供することはできなかった。
Problems to be Solved by the Invention Incidentally, in recent years, a method for producing metal oxide semiconductors using a sol-gel method has been proposed, and it has become possible to obtain large-area devices at low cost. However, metal oxides that exhibit semiconductivity are difficult to form a uniform film, and metal oxides that are easy to form a uniform film, on the other hand, are insulating, so they have not yet been able to be put to practical use.

一方、均一な膜が形成されやすい金属酸化物に有機分子
をドープして半導電性材料を得ることも提案されている
が(J、Appl、Phy、、5g、9,1.p355
9(1985)) 、ドープする有機分子としては、ア
ルコール可溶性又は水溶性のものしか使用することがで
きず、その応用も限られたものであった。
On the other hand, it has also been proposed to obtain semiconductive materials by doping organic molecules into metal oxides, which tend to form uniform films (J, Appl, Phy, 5g, 9, 1. p355
9 (1985)), only alcohol-soluble or water-soluble organic molecules can be used for doping, and their applications are also limited.

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances.

したがって、本発明の目的は、ゾル・ゲル法によって作
成された、有機化合物を安定に含有する半導電性無機・
有機複合材料を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to provide a semiconductive inorganic material stably containing an organic compound, prepared by the sol-gel method.
Our objective is to provide organic composite materials.

課題を解決するための手段及び作用 本発明者等は、検討の結果、金属アルコキシドのアルコ
キシ基の一部を分散させる有機化合物と親和性を有する
疎水性置換基に置換することにより、その疎水性置換基
がミセル状に集合したゲル体を形成して、有機化合物分
子に対して親和性を有するようになり、種々の有機化合
物分子をゲル中に相溶させることが可能になることを見
出だし、そして、含有させる有機化合物を選択すること
により、金属酸化物の導電性を自由にコントロールする
ことが可能であることを見出だし、本発明を完成するに
至った。
Means and Action for Solving the Problems As a result of investigation, the present inventors have determined that by substituting a part of the alkoxy group of a metal alkoxide with a hydrophobic substituent that has an affinity for an organic compound to be dispersed, the hydrophobicity of the metal alkoxide can be improved. It was discovered that substituents form a gel body in which the substituents aggregate in the form of micelles and have an affinity for organic compound molecules, making it possible to make various organic compound molecules compatible in the gel. Then, they discovered that it is possible to freely control the conductivity of a metal oxide by selecting the organic compound to be included, and have completed the present invention.

本発明の半導電性無機・有機複合材料の第1のものは、
有機化合物の存在下、金属アルコキシドをゾル・ゲル法
により縮重合して形成された半導電性無機・有機複合材
料よりなり、該金属アルコキシドが、下記一般式(1)
、(II)及び(III)OR。
The first semiconductive inorganic/organic composite material of the present invention is:
It is made of a semiconductive inorganic-organic composite material formed by condensation polymerization of a metal alkoxide by a sol-gel method in the presence of an organic compound, and the metal alkoxide has the following general formula (1).
, (II) and (III) OR.

OR。OR.

(式中、Mlは3価の金属原子を表わし、M2は4価の
金属原子又は炭素原子を表わし、R1、R2及びR3は
それぞれ水素原子又は炭素数1〜Bのアルキル基を表わ
すが、R1、R2及びR1の少なくとも一つは炭素数t
−aのアルキル基を表わし、XI及びX2はそれぞれ置
換基を有してもよい炭素数5以上のアルキル基、アリー
ル基、アラルキル基、アシル基、複素環基、又は不飽和
炭化水素基を表わすか、又はXlとX2は互いに結合し
て環構造を形成する基を表わす)で示される群から選択
された金属アルコキシドの少なくとも1種であり、該有
機化合物は、該金属アルコキシドに含まれる基X1又は
X2と親和性を有するものであることを特徴とする。
(In the formula, Ml represents a trivalent metal atom, M2 represents a tetravalent metal atom or a carbon atom, R1, R2 and R3 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to B carbon atoms, but R1 , at least one of R2 and R1 has a carbon number t
-a represents an alkyl group; or Xl and X2 represent groups that combine with each other to form a ring structure), and the organic compound is at least one metal alkoxide selected from the group represented by Or, it is characterized by having affinity with X2.

また、第2のものは、上記一般式(f)、(IT)及び
(m)で示される群から選択された金属アルコキシドの
少なくとも1種と、下記一般式(IV)及び(V) OR。
Moreover, the second one is at least one metal alkoxide selected from the group represented by the above general formulas (f), (IT) and (m), and the following general formulas (IV) and (V) OR.

OR。OR.

(式中、M、は3価の金属原子を表わし、M4は4価の
金属原子又は炭素原子を表わし、R4、R1及びR6は
、それぞれ水素原子、炭素数I〜4のアルキル基を表わ
し、Yは水酸基、炭素数1〜4のアルコキシ基、ハロゲ
ン原子、アミノ基、置換基を有してもよい炭素数1〜4
のアルキル基、置換基を有してよいアリール基、アシル
基、複素環基、又は不飽和炭化水素基を表わす)で示さ
れる群から選択された金属アルコキシドの少なくとも1
種との混合物であり、該有機化合物は、該金属アルコキ
シドに含まれる基XI又はX2と親和性を有するもので
あることを特徴とする。
(In the formula, M represents a trivalent metal atom, M4 represents a tetravalent metal atom or a carbon atom, R4, R1 and R6 each represent a hydrogen atom and an alkyl group having I to 4 carbon atoms, Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, an amino group, and 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent.
at least one metal alkoxide selected from the group represented by (representing an alkyl group, an aryl group which may have a substituent, an acyl group, a heterocyclic group, or an unsaturated hydrocarbon group)
The organic compound is characterized in that it has an affinity for the group XI or X2 contained in the metal alkoxide.

なお、本明細書において、「金属アルコキシド」とは、
上記一般式(II)、(m)及び(V)中のM2及びM
、が炭素原子を表わす場合も意味するものと定義する。
In addition, in this specification, "metal alkoxide" means
M2 and M in the above general formulas (II), (m) and (V)
, represents a carbon atom.

本発明において、原料物質として使用される上記一般式
(1)ないしくV)における金属アルコキシドの金属原
子としては、A1、B5Ga5Y。
In the present invention, the metal atom of the metal alkoxide in the general formula (1) to V) used as a raw material is A1, B5Ga5Y.

Fe、S L、Ge5Sn、Ti及びZrから選択され
たものが好ましい。
Preference is given to those selected from Fe, SL, Ge5Sn, Ti and Zr.

本発明の半導電性無機・有機複合材料の作成に好適に使
用できる金属アルコキシドとしては、次のものが例示さ
れる。
Examples of metal alkoxides that can be suitably used for producing the semiconductive inorganic/organic composite material of the present invention include the following.

一般式(I)で示される金属アルコキシド:CうII 
n−A1  (OCI[3)2  、   C5Hn−
AI  (OCI[1)zC7H15−AI (OCH
l) 2 、  Cat(+7−A1 (OCIri)
 2Cgll1g−AI (OCll3) 2 、  
C+01h+−AI (OCIh) 2CIslP−A
I (OCH3) 2 、  C2aTL+−AI (
OCll3) 2C2511s+−A I (OCll
 3) 2 、 CI(+1121−At (OC21
15) 2C2(IHal−AI(OC2115)2.
Ctslls+−AI(OC2115)2C1(111
2+−A I (OC31!7)2゜ Cl0Ih+−AI (OC411q) 2C113C
O(Cfr2)1−Al (OCH3)2(j(2−C
IICO(CI[2)3−^1  (OCIII)2C
II2−CIl (CH2)l−AI  (OCHi3
)2  。
Metal alkoxide represented by general formula (I): C II
n-A1 (OCI[3)2, C5Hn-
AI (OCI[1)zC7H15-AI (OCH
l) 2, Cat(+7-A1 (OCIri)
2Cgll1g-AI (OCll3) 2,
C+01h+-AI (OCIh) 2CIslP-A
I (OCH3) 2 , C2aTL+-AI (
OCll3) 2C2511s+-A I (OCll
3) 2, CI(+1121-At (OC21
15) 2C2 (IHal-AI (OC2115)2.
Ctslls+-AI(OC2115)2C1(111
2+-A I (OC31!7) 2゜Cl0Ih+-AI (OC411q) 2C113C
O(Cfr2)1-Al(OCH3)2(j(2-C
IICO(CI[2)3-^1 (OCIII)2C
II2-CIl (CH2)l-AI (OCHi3
)2.

Cl3Cf[−CI (CH2)2−AI  (OCI
Ix)2  。
Cl3Cf[-CI (CH2)2-AI (OCI
Ix)2.

C112膳−CIC1lfSi夏−C1l−AI(OC
IIi)2゜N112 (C1(2)5−AI  (O
CIh)2  、   C51111−B (OCll
i)2C+olh+−B (OCH3)2 C5ff11−Ga(OCHi)2 CトGa (OCIl 3 ) 2 C+allzt−Y (OCH3) 2C51rll−
Fe (OCH3)2 CXF e (OCII s ) 2 @XB (OCII 3) 2 C(oH21−Ga (OCII3)2C5H11−Y
 (OCH3)2 CXY(OC113) 2 C+oHtl  Fe  (OCH3)  2−数式 C51111−3I C1511)I S I C5H1l−3I C2al14+ S I (II)で示される金属アルコキシド:(OCH3) 
3  T  C+0IIi+−8i (OCI(3) 
5(OCHi) i  *  C20Ha+−3l (
OCHi) 1(OC2H5) 3C2alfa+−S
 l (OC2115) 3(OCiHt)i    
  C2QH41−9l  (OC4+1g)iC11
2−CIISI  (OC211う)J、CH2−Cl
l5I ti3 CH−C−COO−(CH2)iSI (OCIh)3
(OCHi3)3 OC2H。
C112 meal-CIC1lfSi summer-C1l-AI (OC
IIi) 2°N112 (C1(2)5-AI (O
CIh)2, C51111-B (OCll
i) 2C+olh+-B (OCH3)2 C5ff11-Ga(OCHi)2 CtoGa (OCIl3) 2 C+allzt-Y (OCH3) 2C51rll-
Fe (OCH3)2 CXFe (OCII s ) 2 @XB (OCII 3) 2 C(oH21-Ga (OCII3)2C5H11-Y
(OCH3)2 CXY(OC113) 2 C+oHtl Fe (OCH3) 2-Metal alkoxide represented by the formula C51111-3I C1511) I S I C5H1l-3I C2al14+ S I (II): (OCH3)
3 T C+0IIi+-8i (OCI(3)
5(OCHi) i * C20Ha+-3l (
OCHi) 1(OC2H5) 3C2alfa+-S
l (OC2115) 3(OCiHt)i
C2QH41-9l (OC4+1g)iC11
2-CIISI (OC211u)J, CH2-Cl
l5I ti3 CH-C-COO-(CH2)iSI (OCIh)3
(OCHi3)3OC2H.

1fsc311ssi (OCII)xNII2C21
14NIIC3H6S i  (OCIIi)  3 
 。
1fsc311ssi (OCII)xNII2C21
14NIIC3H6S i (OCIIi) 3
.

NIIzCONIICillgS l (OC2H5)
 1NIL2C3H6SI (OC2H5)3 。
NIIzCONIICillgS l (OC2H5)
1NIL2C3H6SI (OC2H5)3.

CIC1lfSi (OCHi)N C112=C1lCH2CIf−CIIS l  (O
CH3) 3゜Nlh (C/Ih)551 (OCH
3)l 。
CIC1lfSi (OCHi)N C112=C1lCH2CIf-CIIS l (O
CH3) 3゜Nlh (C/Ih)551 (OCH
3)l.

oc2ri= C5+111−C(OCHI3)i 自511n−C(OCHI3) ] C3lr11−5n (OC113)3C2o114+
−5n (OCHI 1) 3C51111−Zr (
QC夏+3)3Cxo114+−Zr (OCHI3)
 3一般式 ([) で示される金属アルコキシド: C5l (OCffi) 2 If3CつI (OCIIs) 2 一般式(IV)及び(V)で示される金属アルコキシド
が使用される場合には、上記一般式(1)ないしくI[
I)で示される金属アルフキシトに対して0〜98モル
%の範囲で使用される。
oc2ri= C5+111-C(OCHI3)i own511n-C(OCHI3) ] C3lr11-5n (OC113)3C2o114+
-5n (OCHI 1) 3C51111-Zr (
QC summer +3) 3Cxo114+-Zr (OCHI3)
3 Metal alkoxides represented by the general formula ([): C5l (OCffi) 2 If3C I (OCIIs) 2 When metal alkoxides represented by the general formulas (IV) and (V) are used, the above general formula ( 1) or I[
It is used in an amount of 0 to 98 mol % based on the metal alphoxide represented by I).

また、上記一般式(1)ないしくIIII)で示される
金属アルコキシドと共に使用される一般式(mV)及び
(V)で示される金属アルコキシドとしては、次のもの
が例示される。
Furthermore, examples of the metal alkoxides represented by the general formulas (mV) and (V) used together with the metal alkoxides represented by the above general formulas (1) to III) include the following.

一般式(IV)で示される金属アルコキシド:AI  
(OCHI)3    、    AI  (OC21
(5)3AI  (OC31h)J   、     
AI  (OC41fg)1B (OCHi)3 B (OC4119)s Ga (OCIII)i Ga (OC411s)] Y (OCIIi)i Y (OC4119)3 Fe (OClh)] Fe (OC4119)s C(OC113)a C(OC4119)4 Ge (OCHx)4 Ge (OC4119)a Sn (OCHl3)a Sn(OC4夏■9)4 (OCHi)4 Tl  (OC41(9)a Zr (OCH3)4 Zr (OCaH9) 4 一般式(V)で示される金属アルコキシド:31 (O
CHl) a   、   St (OC2115) 
sSi (OCIII7) a  、   91 (O
C4119) 4OC11゜ 本発明において使用される有機化合物は、金属アルコキ
シドの基X+(又はX2)と親和性を有するものであっ
て、形成される被膜に半導電性を与えるものであれば、
如何なるものでも使用することができる。例えば、オキ
サジアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、芳香族第3級
アミン化合物、トリアジン誘導体、ヒドラゾン誘導体、
キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、スチルベン誘
導体、エナミン誘導体、カルバゾール誘導体、ピレン系
化合物、シアノビニル系化合物、千ノン系化合物、ケト
ン系化合物、フルオレノン化合物、キノジメタン系化合
物等の電荷輸送物質があげられる。これ等の材料は、金
属アルコキシドに対して0.1〜99容量%の範囲の含
有量で含有させることができる。
Metal alkoxide represented by general formula (IV): AI
(OCHI)3, AI (OC21
(5) 3AI (OC31h)J,
AI (OC41fg)1B (OCHi)3 B (OC4119)s Ga (OCIII)i Ga (OC411s)] Y (OCIIi)i Y (OC4119)3 Fe (OClh)] Fe (OC4119)s C(OC113)a C (OC4119)4 Ge (OCHx)4 Ge (OC4119)a Sn (OCHl3)a Sn(OC4Summer■9)4 (OCHi)4 Tl (OC41(9)a Zr (OCH3)4 Zr (OCaH9) 4 General formula Metal alkoxide represented by (V): 31 (O
CHl) a, St (OC2115)
sSi (OCIII7) a, 91 (O
C4119) 4OC11゜The organic compound used in the present invention is one that has an affinity for the group X+ (or X2) of the metal alkoxide and imparts semiconductivity to the formed film,
Anything can be used. For example, oxadiazole derivatives, pyrazoline derivatives, aromatic tertiary amine compounds, triazine derivatives, hydrazone derivatives,
Examples include charge transport substances such as quinazoline derivatives, benzofuran derivatives, stilbene derivatives, enamine derivatives, carbazole derivatives, pyrene compounds, cyanovinyl compounds, 1,000-ton compounds, ketone compounds, fluorenone compounds, and quinodimethane compounds. These materials can be contained in a content ranging from 0.1 to 99% by volume based on the metal alkoxide.

本発明の半導電性無機・有機複合材料を形成させる為に
は、上記の金属アルコキシドを、含有させるべき有機化
合物の所定量と共に、適当な溶媒、例えば、水、アルコ
ール、あるいはトルエン、キシレン、ハロゲン化炭化水
素等の有機溶媒の中に添加し、ゲル化させることで行わ
れるか、又は、上記の金属アルコキシドを適当な方法で
ゲル化させた後、含有すべき勇気化合物の所定量を適当
な溶媒に溶解し、ゲルを浸漬することにより、有機化合
物をゲル中に含浸させることで行われる。また、ゲル化
の反応を促進させるために、必要に応じて、酸等の触媒
を用いることも可能である。更に所望により、30℃〜
1500℃の加熱処理を施してもよい。
In order to form the semiconductive inorganic-organic composite material of the present invention, the metal alkoxide described above is mixed with a predetermined amount of the organic compound to be contained in a suitable solvent such as water, alcohol, or toluene, xylene, or halogen. This can be done by adding the metal alkoxide to an organic solvent such as carbonized hydrocarbon and causing gelation, or after gelling the above metal alkoxide by an appropriate method, a predetermined amount of the courage compound to be contained is added to an appropriate amount. This is done by impregnating the organic compound into the gel by dissolving it in a solvent and immersing the gel. Moreover, in order to promote the gelation reaction, it is also possible to use a catalyst such as an acid, if necessary. Furthermore, if desired, from 30°C
Heat treatment at 1500° C. may be performed.

上記のようにして形成された本発明の半導電性無機・有
機複合材料は、有機化合物が、金属アルコキシドの縮重
合によって形成されたマトリックス中に分散された状態
になっている。その分散状態は、第1図に示されるよう
に(第1図はケイ素の場合のモデル)、金属アルコキシ
ドの縮重合体よりなるマトリックス中に形成される基X
+(又はX2)が集合したミセル構造に、基X1と親和
性のある有機化合物Aが取り込まれた形になっている。
In the semiconductive inorganic-organic composite material of the present invention formed as described above, the organic compound is dispersed in a matrix formed by polycondensation of metal alkoxide. As shown in Figure 1 (Figure 1 is a model for silicon), the dispersion state is as follows:
The organic compound A having an affinity for the group X1 is incorporated into a micelle structure in which + (or X2) are assembled.

したがって、有機化合物は、安定化された状態でマトリ
ックス中に含有されている。
Therefore, the organic compound is contained in the matrix in a stabilized state.

実施例 以下、実施例によって本発明を説明する。Example The present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例1 テトラメトキシシラン(S i  (OCH3) 4 
)10ffiffi部、下記構造式で示されるアルコキ
シシランl0ffl量部、 QC2Hう CI。
Example 1 Tetramethoxysilane (S i (OCH3) 4
) 10ffiffi parts, 10ffl parts of alkoxysilane represented by the following structural formula, QC2H CI.

下記構造式で示される電荷輸送物質10重量部、をシク
ロへキサノン200重量部に溶解し、Si基板上にチッ
プ塗布法により塗布し、150℃で90分間乾燥を行い
、膜厚1.8 mの膜を形成した。
10 parts by weight of a charge transport substance represented by the following structural formula was dissolved in 200 parts by weight of cyclohexanone, coated on a Si substrate by a chip coating method, and dried at 150°C for 90 minutes to form a film with a thickness of 1.8 m. A film was formed.

次に、形成された膜上に真空蒸着によりAuよりなる電
極を形成し、St/Sigh  (表面酸化膜)/半導
電性無機・有機複合材!′−1/ A uの構造を有す
るサンプルを作成した。
Next, an electrode made of Au is formed on the formed film by vacuum evaporation, and St/Sigh (surface oxide film)/semiconductive inorganic/organic composite material! A sample having a structure of '-1/A u was prepared.

このサンプルに対して、エレクトロメーター(Kel 
thkey社製、617型)を用いて、電流−電圧特性
の測定を実施した。その結果を第2図に示す。
Electrometer (Kel)
The current-voltage characteristics were measured using a 617 model (manufactured by Thkey). The results are shown in FIG.

第2図から明らかなように、上記の半導電性無機・有機
複合材料よりなる膜は、整流作用を示し1、n型半導体
として作用した。
As is clear from FIG. 2, the film made of the semiconductive inorganic/organic composite material exhibited a rectifying effect 1 and acted as an n-type semiconductor.

実施例2 実施例1の電荷輸送物質の代わりに、下記(構造式で示
される電荷輸送物質を用いる以外は、全く同様にして半
導電性無機・有機複合材料よりなる膜を作製した。膜厚
は1.3−であった。このサンプルについて、実施例1
と全く同様にして電流−電圧特性の測定を実施した。こ
のサンプルも実施例1と同様に整流作用を示し、n型半
導体として作用した。
Example 2 A film made of a semiconductive inorganic/organic composite material was prepared in exactly the same manner except that a charge transport material represented by the following structural formula was used instead of the charge transport material in Example 1. Film thickness was 1.3-.For this sample, Example 1
The current-voltage characteristics were measured in exactly the same manner as described above. This sample also exhibited a rectifying effect as in Example 1, and acted as an n-type semiconductor.

実施例3 実施例1の電荷輸送物質の代わりに、下記構造式で示さ
れる電荷輸送物質を用いる以外は、全く同様にして半導
電性無機・有機複合材料よりなる膜を作製した。膜厚は
1.5 /1fflであった。このサンプルについて、
実施例1と全く同様にして電流−電圧特性の71111
定を実施した。このサンプルも実施例1と同様に整流作
用を示し、p型半導体として作用した。
Example 3 A film made of a semiconductive inorganic/organic composite material was prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that a charge transport material represented by the following structural formula was used instead of the charge transport material in Example 1. The film thickness was 1.5/1ffl. About this sample:
The current-voltage characteristics of 71111 were obtained in exactly the same manner as in Example 1.
carried out. This sample also exhibited a rectifying effect as in Example 1, and acted as a p-type semiconductor.

比較例1 実施例1のうち、アルコキシシランとして、テトラメト
キシシランのみを用いたものを除いては、実施例1と全
く同様にして半導電性無機・有機複合膜を作製した。し
かし、乾燥後、添加したシアノ化合物が析出を起こし均
一な膜を得ることができなかった。
Comparative Example 1 A semiconductive inorganic/organic composite film was produced in exactly the same manner as in Example 1, except that only tetramethoxysilane was used as the alkoxysilane. However, after drying, the added cyano compound precipitated, making it impossible to obtain a uniform film.

実施例4 導電性基材として、アルミニウムバイブを用い、実施例
1で示された半導電性無機・有機複合膜を同様にして形
成した。膜厚は1.0−であった。これを下引き層とし
、その上に電荷発生層を形成した。即ち、三方晶形セレ
ン(米国ゼロ・ソクス社製)90重量部、ポリビニルブ
チラール樹脂10重量部、ローブタノール300111
m部からなる混合物を、アトライターを用いて分散させ
、得られた分散液zrt量部に対してn−ブタノール2
重量部を加えて希釈した液を、上記下引き層の上に引き
抜き塗布し、乾燥させて0.3μsの膜を形成した。次
に、N、N’ジフェニル−N、N′−ビス(3−メチル
フェニル)[1゜1′−ビフェニル:l−4,4’−ジ
アミン4重量部、ポリカーボネート樹脂6重量部をトル
エン40重量部に溶解させて塗布液を得、上記電荷発生
層上に、引き抜き塗布し、120℃で60分の乾燥を行
って、膜厚21虜の電荷輸送層を形成した。
Example 4 The semiconductive inorganic/organic composite film shown in Example 1 was formed in the same manner as in Example 1 using an aluminum vibrator as the conductive base material. The film thickness was 1.0-. This was used as an undercoat layer, and a charge generation layer was formed thereon. Namely, 90 parts by weight of trigonal selenium (manufactured by Zero Sox, USA), 10 parts by weight of polyvinyl butyral resin, Robtanol 300111.
m parts of the mixture was dispersed using an attritor, and 2 parts of n-butanol was added to zrt parts of the resulting dispersion.
A diluted solution by adding parts by weight was drawn and applied onto the undercoat layer and dried to form a 0.3 μs film. Next, 4 parts by weight of N,N'diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)[1゜1'-biphenyl:l-4,4'-diamine and 6 parts by weight of polycarbonate resin were added to 40 parts by weight of toluene. A coating solution was obtained by dissolving the mixture in the above charge generation layer, and the mixture was drawn and coated on the charge generation layer, followed by drying at 120° C. for 60 minutes to form a charge transport layer having a thickness of 21 mm.

このようにして得られた電子写真感光体について、種々
の電子写真特性の評価を実施した。電子写真特性の測定
は、富士ゼロックス■製の電子写真特性評価装置を用い
、以下の評価を行った。
The thus obtained electrophotographic photoreceptor was evaluated for various electrophotographic properties. The electrophotographic properties were measured using an electrophotographic property evaluation device manufactured by Fuji Xerox ■, and the following evaluations were performed.

感光体流入電流が一10μAになるように帯電し、帯電
後1秒後の感光体表面電位をJPI定し、V DDP(
0)とした。その後タングステンランプで除電を行い、
除電後の電位を測定し、これを残留電位IP(0)とし
た。次に、感光体流入電流を調整し、V DDPが一5
00Vになるように調整し、帯電後0.3秒後に550
nmの単色光を光量を変化させながら露光し、露光後0
.7秒後(帯電後1秒)での電位が一250Vとなる光
量を求めて、光感度E I/2(0)とした。次いで、
感光体流入電流が刊0μAになるように保持し、帯電・
除電を1万回繰り返し、その時の感光体表面電位: V
DDP(10000)、残留電位:V I?P(100
00) 、光感度: E 1/2(10000)を測定
した。
The photoreceptor was charged so that the inflow current was 110 μA, and the photoreceptor surface potential was determined by JPI one second after charging, and V DDP (
0). After that, static electricity is removed using a tungsten lamp.
The potential after static elimination was measured, and this was defined as residual potential IP(0). Next, the photoconductor inflow current is adjusted so that V DDP is -5
Adjust to 00V, and 550V after 0.3 seconds after charging.
Exposure to nm monochromatic light while changing the light intensity, and after exposure
.. The amount of light at which the potential reached 1,250 V after 7 seconds (1 second after charging) was determined and was defined as photosensitivity E I/2 (0). Then,
Maintain the current flowing into the photoconductor to 0 μA, and then
Static neutralization was repeated 10,000 times, and the photoreceptor surface potential at that time: V
DDP (10000), residual potential: VI? P(100
00), photosensitivity: E 1/2 (10000) was measured.

得られた結果を第1表に示す。The results obtained are shown in Table 1.

比較例2 アルミニウムバイブ上にポリアミド樹脂:10重量部、
メタノール:150重量部、水:40重量部からなる塗
布液を、引き抜き塗布法を用いて、乾燥後の膜厚がIm
になるように塗布して下引き層を形成し、電荷発生層及
び電荷輸送層は実施例4と全く同様にして電子写真感光
体を作製した。得られた電子写真感光体に就いて、実施
例4と同+、′Qにして電子写真特性を評価した。結果
を第1表に示す。
Comparative Example 2 Polyamide resin: 10 parts by weight on aluminum vibe
A coating solution consisting of 150 parts by weight of methanol and 40 parts by weight of water was coated using a drawing coating method until the film thickness after drying was Im.
An electrophotographic photoreceptor was prepared using the same method as in Example 4 for forming a charge generation layer and a charge transport layer. The electrophotographic properties of the obtained electrophotographic photoreceptor were evaluated using the same + and 'Q as in Example 4. The results are shown in Table 1.

第1表 実施例1〜3及び比較例1の比較から分かるように、本
発明によれば、金属酸化物の整流性のコントロールが可
能であり、機能性の無機・有機複合材料を容易に作製す
ることができる。
As can be seen from the comparison of Examples 1 to 3 in Table 1 and Comparative Example 1, according to the present invention, it is possible to control the rectification properties of metal oxides, and functional inorganic/organic composite materials can be easily produced. can do.

更に、実施例4及び比較例2の比較から分かるように、
本発明の無機・有機複合材料を電子写真感光体の下引き
層に応用した場合、繰り返し使用により残留電位の上昇
/光感度の低下のない電子写真感光体を提供することが
可能になる。これは、残留電位の上昇/光感度の低下を
引き起こす空間電荷の蓄積を、本発明の下引き層が起こ
さないためであると考えられる。
Furthermore, as can be seen from the comparison of Example 4 and Comparative Example 2,
When the inorganic-organic composite material of the present invention is applied to an undercoat layer of an electrophotographic photoreceptor, it becomes possible to provide an electrophotographic photoreceptor without an increase in residual potential or a decrease in photosensitivity through repeated use. This is believed to be because the undercoat layer of the present invention does not cause the accumulation of space charges that would cause an increase in residual potential/a decrease in photosensitivity.

発明の効果 本発明の半導電性無機・有機複合材料においては、疎水
性基を有する有機化合物が、金属アルコキシドの重縮合
体のマトリックス中に安定して含有させた状態のものに
なっており、吸湿した水分や高分子ポリマー中の不純物
イオンによる影響を受げがだい材料をtubすることが
可能になる。また、大面積のものが容易に得られ、コス
トの点でも有利であると共に、耐候性、硬度、耐摩耗性
等の点でも優れたものである。
Effects of the Invention In the semiconductive inorganic/organic composite material of the present invention, an organic compound having a hydrophobic group is stably contained in a matrix of a metal alkoxide polycondensate, It becomes possible to tub a material that is not affected by absorbed moisture or impurity ions in the polymer. Further, it is easy to obtain a large-area material, which is advantageous in terms of cost, and is also excellent in terms of weather resistance, hardness, abrasion resistance, etc.

したがって、本発明の半導電性無機・有機複合材料は、
例えば、半導体i・ランジスタ素子、スイッチング素子
、電子写真用材料等として有用である。
Therefore, the semiconductive inorganic/organic composite material of the present invention is
For example, it is useful as a semiconductor i-transistor element, a switching element, an electrophotographic material, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の半導電性無機・有機複合材料−1の
構造のモデルを示す説明図であり、第2図は、実施例1
の半導体素子の電流−電圧特性を示すグラフである。 基板側電圧(X10”1V) 第2図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a model of the structure of the semiconductive inorganic/organic composite material-1 of the present invention, and FIG.
3 is a graph showing the current-voltage characteristics of a semiconductor device of FIG. Board side voltage (X10”1V) Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)有機化合物の存在下、金属アルコキシドをゾル・
ゲル法により縮重合して形成された半導電性無機・有機
複合材料よりなり、該金属アルコキシドが、下記一般式
( I )、(II)及び(III)▲数式、化学式、表等があ
ります▼( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (式中、M_1は3価の金属原子を表わし、M_2は4
価の金属原子又は炭素原子を表わし、R_1、R_2及
びR_3はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜6のアルキ
ル基を表わすが、R_1、R_2及びR_3の少なくと
も一つは炭素数1〜6のアルキル基を表わし、X_1及
びX_2はそれぞれ置換基を有してもよい炭素数5以上
のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、
複素環基、又は不飽和炭化水素基を表わすか、又はX_
1とX_2は互いに結合して環構造を形成する基を表わ
す) で示される群から選択された金属アルコキシドの少なく
とも1種であり、該有機化合物は、該金属アルコキシド
に含まれる基X_1又はX_2と親和性を有するもので
あることを特徴とする半導電性無機、有機複合材料。
(1) In the presence of an organic compound, a metal alkoxide is sol.
It is made of a semiconductive inorganic/organic composite material formed by condensation polymerization using the gel method, and the metal alkoxide has the following general formulas (I), (II), and (III)▲Mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(II) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(III) (In the formula, M_1 represents a trivalent metal atom, M_2 represents 4
R_1, R_2 and R_3 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of R_1, R_2 and R_3 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. represents an alkyl group having 5 or more carbon atoms which may have a substituent, an aryl group, an aralkyl group, an acyl group,
represents a heterocyclic group or an unsaturated hydrocarbon group, or
1 and X_2 represent groups that combine with each other to form a ring structure), and the organic compound is at least one metal alkoxide selected from the group represented by A semiconductive inorganic/organic composite material characterized by having affinity.
(2)有機化合物の存在下、金属アルコキシドをゾル・
ゲル法により縮重合して形成された半導電性無機・有機
複合材料よりなり、該金属アルコキシドが、下記一般式
( I )、(II)及び(III)▲数式、化学式、表等があ
ります▼( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (式中、M_1、M_2、R_1、R_2、R_3、X
_1及びX_2はそれぞれ前記と同一の意味を有する)
で示される群から選択された金属アルコキシドの少なく
とも1種と、下記一般式(IV)及び(V)▲数式、化学
式、表等があります▼(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(V) (式中、M_3は3価の金属原子を表わし、M_4は4
価の金属原子又は炭素原子を表わし、R_4、R_5及
びR_6は、それぞれ水素原子、炭素数1〜4のアルキ
ル基を表わし、Yは水酸基、炭素数1〜4のアルコキシ
基、ハロゲン原子、アミノ基、置換基を有してもよい炭
素数1〜4のアルキル基、置換基を有してよいアリール
基、アシル基、複素環基、又は不飽和炭化水素基を表わ
す) で示される群から選択された金属アルコキシドの少なく
とも1種との混合物であり、該有機化合物は、該金属ア
ルコキシドに含まれる基X_1又はX_2と親和性を有
するものであることを特徴とする半導電性無機・有機複
合材料。
(2) In the presence of an organic compound, a metal alkoxide is sol.
It is made of a semiconductive inorganic/organic composite material formed by condensation polymerization using the gel method, and the metal alkoxide has the following general formulas (I), (II), and (III)▲Mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(II) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(III) (In the formula, M_1, M_2, R_1, R_2, R_3, X
_1 and X_2 each have the same meaning as above)
At least one metal alkoxide selected from the group shown below, and the following general formulas (IV) and (V) ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (IV) ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ ( V) (In the formula, M_3 represents a trivalent metal atom, M_4 represents 4
Represents a valent metal atom or carbon atom, R_4, R_5 and R_6 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, or an amino group. , an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an acyl group, a heterocyclic group, or an unsaturated hydrocarbon group) A semiconductive inorganic-organic composite material, which is a mixture with at least one metal alkoxide, and the organic compound has an affinity with the group X_1 or X_2 contained in the metal alkoxide. .
(3)金属アルコキシドの金属原子が、Al、B、Ga
、Y、Fe、Si、Ge、Sn、Ti及びZrから選択
されたものである特許請求の範囲第1項又は第2項に記
載の半導電性無機・有機複合材料。
(3) The metal atom of the metal alkoxide is Al, B, Ga
, Y, Fe, Si, Ge, Sn, Ti, and Zr.
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