JP2007184462A - 強誘電性記憶素子、その素子を含むデバイス及びその製法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の電極システムが、少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムにより、第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが読み出し又はデータ・入力の目的のためのみに相互から隔離された複数の導電性ピンと接触している電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域である、第1の電極システム及び第2の電極システムを含んでなる第1の受動強誘電性記憶要素を提供する。前記の第1の電極システム、前記の第2の電極システム及び前記の要素システムすべてが通常の印刷技術により印刷可能である。
【選択図】 なし
Description
ル領域の少なくとも一部に対して有機半導体の片面と接触している2つの相対する表面を有する強誘電性重合体、並びにd)チャンネル領域の少なくとも一部に対して強誘電性重合体の片面と接触しているゲート電極、並びにe)強誘電性重合体と有機半導体間に挟まれた有機誘電体、を含んでなる記憶素子を開示している(特許文献3参照)。特許文献3は更に、a)表面を有する基板、b)第1の表面が基板の表面に隣接する、第1及び第2の表面を有する有機半導体、c)それらの間の距離がチャンネルの長さであり、そしてそれらの間の有機半導体の部分がチャンネル領域として区画される、有機半導体の片面と接する2個の間隔を空けられた電極、d)第1の表面が有機半導体の第2の表面と接する、第1及び第2の表面を有する有機誘電体、e)誘電定数並びに、片面が、チャンネル領域の少なくとも一部に対して有機誘電体の第2の表面と接する、2枚の相対する表面、を有する強誘電性重合体、f)チャンネル領域の少なくとも一部に対して強誘電性重合体の片面と接するゲート電極、を含んでなる記憶素子を開示している(特許文献3参照)。特許文献3はまた、これらの有機薄膜半導体が真空蒸着、電気化学重合、溶液スピンコート、スクリーン印刷、インクジェット印刷及びラングミュア−ブロドゲット成長(Langmuir−Blodgett growth)のような周知の方法により製造できることを開示している(特許文献3参照)。これらの有機分野の有効なトランジスターはゲート誘電体として強誘電性薄膜重合体を使用する。これらの装置は、層の厚さ及び電極の間隔に関して厳密な条件を伴なう比較的複雑な構造を有するという欠点を有する。
これまで、以下の先行技術の文献が本出願者に知られている。
面又は前記基板上の導電性層、前記導電性表面又は前記導電性層上の有機強誘電性要素を含んでなる要素システム及び読み出し及び/又はデータ・入力の目的のみのために相互から隔離された複数の導電性ピンとの接触のために提供された複数の隔離された導電性領域、を含んでなる、前記第1の受動記憶デバイスの第2の前駆体により実現される。
基板の非導電性表面上に第1の電極のパターンを実現し、前記の第1の電極のパターン上に前記の要素システムを提供し、そして前記要素システム上に第2の電極のパターンを提供する段階を含んでなる、第2の受動記憶デバイスを提供する方法により実現される(ここで前記受動記憶デバイスは、基板及び、前記の少なくとも1種の基板の少なくとも片面上の受動記憶要素を含んでなり、そこで前記の受動記憶要素は、第1のパターン化電極システム、第2のパターン化電極システム、前記の第1のパターン化電極システムと前記の第2のパターン化電極システム間の少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムを含んでなる)。
本発明を開示する際に使用される用語「基板(substrate)」は、基板上にコートすることができるがそれ自体は自己支持性(self−supporting)ではない「層」から区別するための「自己支持性(self−substrateing)材料」を意味する。それはまた、基板に適用される層又はパターンへの、例えば、付着を補助するために必要な任意の処理又はそのために適用される層を含む。
らの導電性が相対湿度のような環境因子により影響されない有機重合体を意味する。
本発明の局面は、第1の電極システムが、少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムにより第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが読み出し又はデータ・入力の目的のみのための相互から隔離された複数の導電性ピンと接触している電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域である、第1の電極システム及び第2の電極システムを含んでなる、第1の受動強誘電性記憶要素により実現される。
強誘電特性をもたない絶縁要素を含んでなる。
込み操作のために使用される電圧において、すなわち十分に厚い層に適用される場合には、著しい強誘電性挙動を示さない強誘電性材料であることすらできる。
本発明の局面は、第1の電極システムが、少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムにより第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが、読み出し及び/又はデータ・入力の目的のためのみに相互から隔離された複数の導電性ピンと接触した電極のパターン又は複数の絶縁された導電性領域であり、そして金属基板の導電性表面である前記第1の電極システムを除いて、前記システムが通常の印刷法を使用して印刷可能である、少なくとも1個の受動強誘電性記憶要素を含んでなる第1の受動記憶デバイス及び少なくとも1種の基板により実現される(ここで前記の基板の少なくとも1つは前記受動強誘電性記憶要素を備えた少なくとも片面上に少なくとも1種の導電性表面又は表面層を有し、前記受動強誘電性記憶要素は、第1の電極システム及び第2の電極システムを含んでなる)。
本発明の局面は、場合により導電性層を提供し、要素システムを提供し、そして複数の隔離された導電性領域を提供する段階の少なくとも1つが、通常の印刷法により実施される、前記の少なくとも1種の基板を提供し、当該基板が非金属である場合は前記基板上に前記の導電性層を実現し、前記導電性表面又は導電性層上に少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムを実現し、前記要素システム上に電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域を提供する段階を含んでなる、前記第1の電極システムが、少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムにより前記第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが、読み出し及び/又はデータ・入力の目的のみのために、相互から隔離された複数の導電性ピンと接触された電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域であり、そして、金属基板の導電性表面である前記第1の電極システムを除いて、前記システムが通常の印刷法を使用して印刷可能である、少なくとも1個の受動強誘電性記憶要素を含んでなる第1の受動記憶デバイス及び少なくとも1種の基板、を提供する方法により実現される(ここで、前記基板の少なくとも1種は、前記受動強誘電性記憶要素を備えた少なくとも片面上に少なくとも1種の導電性表面又は表面層を有し、前記受動強誘電性記憶要素は、第1の電極システム及び第2の電極システムを含んでなる)。
により表わされる。
本発明の局面は、第1のパターン化電極システムを提供し、有機強誘電性層を提供し、そして第2の電極システムを提供する段階が、すべて通常の印刷法で実現される、基板の非導電性表面上に第1の電極のパターンを実現し、前記の第1の電極のパターン上に前記の要素システムを提供し、そして前記の要素システム上に第2の電極のパターンを提供する段階を含んでなる、第2の受動記憶デバイスを提供する方法により実現される(ここで前記受動記憶デバイスは基板及び、前記の少なくとも1種の基板の少なくとも片面上の受動記憶要素を含んでなり、前記の受動記憶要素は、第1のパターン化電極システム、第2のパターンをもつ電極システム、前記の第1のパターン化電極システムと前記の第2のパターン化電極システム間の少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムを含んでなる)。
により表わされる。
ーにより作製される、積み重ねた重合体層をもつこのようなデバイスは米国特許第2003/0,218,191号明細書にすでに記載され、その全体が引用により本明細書に取り込まれている。
記憶素子中の記憶材料は、例えば、ポリビニリデンフルオリド、ビニリデン・フルオリドの共重合体、特にトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン又は双方とビニリデン・フルオリドの共重合体;奇数のナイロン、奇数のナイロン及びそれらの共重合体;ポリビニリデンシアニド(PVCN)、酢酸ビニルとの共重合体のようなビニリデン・シアニドの共重合体のようなシアノ重合体;ポリ尿素;ポリチオ尿素;並びに強度に分極性の末端基をもつ重合体を含んでなる、有機強誘電性組成物である。材料の最適化は共重合体、三元重合体及び混合物(例えば、ポリメチルメタクリレートPMMAとの)を使用して実施することができる。好ましい態様において、有機強誘電性組成物は50重量%のg−エラストマー及び50重量%の圧電性ポリ(ビニリデンフルオリド−トリフルオロエチレン)からなる混合物である。
国際公開第02/079316号パンフレットは、そこで2個のアルコキシ基が同一であるか又は異なるか又は一緒に、場合により置換されたオキシ−アルキレン−オキシ橋を表わすことができる3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体又は共重合体、ポリアニオン並びに非ニュートン結合剤を含む水性組成物、場合により下塗りした基板、誘電体層、リン層又は場合により透明な導電性被膜に対して前記の水性組成物を適用し、そしてそれにより適用された水性組成物を乾燥することを含んでなる導電性層の製法、導電性層を作製するための前記の方法に従って作製された静電気防止及び導電性被膜、前記の水性組成物を含んでなる印刷インク又はペースト、並びに前記の印刷インクを提供し、場合により下塗りした基板、誘電体層、リン層又は場合により透明な導電性被膜上に印刷インクを印刷することを含んでなる印刷法を開示している。国際公開第02/079316号パンフレットに開示されたスクリーン印刷インク調製物は明確に本明細書に引用により取り入れられている。
国際公開第03/000765号パンフレットは、3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体又は共重合体がインク中に少なくとも0.1重量%の濃度で存在し、そしてインクが比色分析で付加的な透明なプリントを形成することができることを特徴とする、溶媒又は水性媒質中に、そこで2個のアルコキシ基が同一であるか又は異なり、又は一緒に、場合により置換されたオキシ−アルキレン−オキシ橋を表わすことができる3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体又は共重合体、ポリアニオン及びラテックス結合剤を含有する、フレキソ印刷のインクを含む非染料、フレキソイ印刷インクの調製法並びにそれによるフレキソ印刷法、を開示している。国際公開第03/000765号パンフレットに開示されたフレキソ印刷インク調製物は特に引用により本明細書中に取り入れられている。
インクジェット印刷に適する、溶媒又は水性溶媒中の、そこで2個のアルコキシ基が同一であるか又は異なり、あるいは一緒に、場合により置換されたオキシ−アルキレン−オキシ橋を表わすことができる3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体又は共重合体、ポリアニオン及び高沸点の液体を含む調製物を調製することができる。ジェット温度においてUniversal Print Head(AGFA−GEVAERTから)に対して好ましくは、3〜15mPa.sの範囲内にある粘度のような重要な特性は、導電性重合体の濃度及び高沸点の液体の量及びタイプを変更することにより調整することができる。1.2%のPEDOT:PSS溶液は約30mPa.sそして0.6%の濃度で約10mPa.sの粘度を有する。
本発明に従う受動記憶デバイスは例えば、切符、ラベル、タグ、ID−カード、銀行カード、法律文書、紙幣中への安全保証及び偽造防止の用途に使用することができ、そして更に包装物中に取り入れることができる。
本発明の実施例を準備する際に使用されたフレキソ印刷及びインクジェットのインクの組成物は以下の表1、2及び3にそれぞれ要約される。
印刷法2を使用して、25mmの長さ及び1mm幅をもつ線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより本発明の実施例1の受動記憶要素を製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Bを印刷法4Bを使用して第1の電極に3回適用し、140℃で35分間アニールした。
印刷法2を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより、本発明の実施例2〜4の受動記憶要素を製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液A、B及びCを、本発明の実施例2、3及び4それぞれの受動記憶要素に対して、それぞれ印刷法4A、4B及び4Cを使用して第1の電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例5の受動記憶要素を印刷法3(インクジェット)を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Aを印刷法4Aを使用して第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例6及び7の受動記憶要素を、印刷法3(インクジェット)を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のP
ET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液A及びBを本発明の実施例6及び7それぞれの受動記憶要素に付き印刷法4A及び4Bそれぞれを使用して第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例8の受動記憶要素を、印刷法3を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Aを印刷法4Bを使用して第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例9の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Cを印刷法4Cを使用して第1電極に適用し、140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例10及び11の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液A、溶液B及び溶液Cを受動記憶要素に対してそれぞれ印刷法4A、4B及び4Cを使用して、第1の電極に、本発明の実施例10及び11、12及び13それぞれの受動記憶要素に、以下の表7中に与えた層の数で適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例12〜16の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Bを、印刷法4Bを使用して、以下の表8中に与えた回数だけ第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例17の受動記憶要素を、印刷法1(スクリーン印刷)を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1の下塗りしたPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液A及びBを、本発明の実施例17及び18の受動記憶要素それぞれに対して印刷法4A及び4Bをそれぞれ使用して第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例19及び20の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1の下塗りしたPET−基板を最初に印刷することにより製造した。2種の試料を作製し、本発明の実施例19の受動記憶要素の場合には、強誘電性共重合体1の溶液Cを使用して強誘電性層をフレキソ印刷し、そして本発明の実施例20の受動記憶要素の場合には強誘電性共重合体1の溶液Bを使用して相互の上に2層を印刷した。受動記憶要素19及び20の強誘電性層を140℃で35分間アニールした。
の下塗りしたPET−基板上に製造した。
本発明の実施例15及び21の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1の下塗りしたPET−基板を最初に印刷することにより製造した。2種の試料を製造し、本発明の実施例15の受動記憶要素の場合には、強誘電性共重合体1の溶液Bを使用して強誘電性層をフレキソ印刷し、そして本発明の実施例21の受動記憶要素の場合には、強誘電性共重合体1の溶液Bを使用して、相互の上に2層を印刷した。受動記憶要素19及び20の強誘電性層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例22〜24の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して、長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Cを、印刷法4Cを使用して第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした。
本発明の実施例25〜29の受動記憶要素を、印刷法2(フレキソ印刷)を使用して長さ25mm及び幅1mmの線を有するPEDOT/PSS−電極のパターンで第1のPET−基板を最初に印刷することにより製造した。次に強誘電性共重合体1の溶液Bを、印刷法4Bを使用して第1電極に適用し、層を140℃で35分間アニールした(より短時間でも可能であるかも知れない)。
[実施例30]
Claims (12)
- 第1の電極システムが、少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムにより、第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが、読み出し又はデータ・入力の目的のためのみに、相互から隔離された複数の導電性ピンと接触している電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域である、第1の電極システム及び第2電極システムを含んでなる第1の受動強誘電性記憶要素。
- 第1の電極システムが、少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムにより、第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが、導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが読み出し及び/又はデータ・入力の目的のためのみに相互から隔離された複数の導電性ピンと接触している電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域であり、そして、金属基板の導電性表面である前記第1の電極システムを除いて、前記システムが通常の印刷法を使用して印刷可能である、少なくとも1個の受動強誘電性記憶要素及び少なくとも1種の基板を含んでなる第1の受動記憶デバイス(ここで少なくとも1種の前記の基板は、前記の受動強誘電性記憶要素を備えた少なくとも片面上に、少なくとも1種の導電性表面又は表面層を有し、ここで前記受動強誘電性記憶要素は、第1の電極システム及び第2の電極システムを含んでなる)。
- 前記要素システムが更に、前記第1及び前記第2の電極システム間の接触をもたらすボイド(voids)を含んでなる、請求項2記載の第1の受動記憶デバイス。
- 前記要素システムが更に、読み出し又はデータ・入力条件下で、強誘電特性をもたない絶縁要素を含んでなる、請求項2記載の第1の受動記憶デバイス。
- 前記第2の電極システムが第2の基板上の電極のパターンである、請求項2〜4のいずれか1項記載の第1の受動記憶デバイス。
- 前記第2の基板上の前記電極のパターンが、読み出し及び/又はデータ・入力の目的のみのために前記要素システムと接触させられる、請求項5記載の第1の受動記憶デバイス。
- 基板及び、前記基板の少なくとも片面上の前記基板の導電性表面又は前記基板上の導電性層、前記導電性表面又は前記導電性層上の有機強誘電性要素を含んでなる要素システム、を含んでなる、前記第1の受動記憶デバイスのための第1の前駆体。
- 基板及び、前記基板の少なくとも片面上の前記基板の導電性表面又は前記基板上の導電性層、前記導電性表面又は前記導電性層上の有機強誘電性要素を含んでなる要素システム、並びに、読み出し及び/又はデータ・入力の目的のみのために相互から隔離された複数の導電性ピンとの接触のために提供された複数の隔離された導電性領域、を含んでなる、前記第1の受動記憶デバイスのための第2の前駆体。
- 場合により導電性層を提供し、要素システムを提供し、そして複数の隔離された導電性領域を提供する段階の少なくとも1つは通常の印刷法により実施される、少なくとも1種の基板を提供し、基板が非金属である場合は前記基板上に導電性層を実現し、前記導電性表面又は導電性層上の少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムを実現し、前記要素システム上に電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域を提供する段階を含んでなる、第1の電極システムが少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素シ
ステムにより、第2の電極システムから少なくとも一部は絶縁されており、前記第1の電極システムが導電性表面又は導電性層であり、前記第2の電極システムが、読み出し及び/又はデータ・入力の目的のみのために、相互から隔離された複数の導電性ピンと接触している電極のパターン又は複数の隔離された導電性領域であり、そして、金属基板の導電性表面である前記の第1の電極システムを除いて、前記システムが通常の印刷法を使用して印刷可能である、少なくとも1個の受動強誘電性記憶要素及び少なくとも1種の基板を含んでなる第1の受動記憶デバイスを提供する方法(ここで、少なくとも1種の前記基板は、前記受動強誘電性記憶要素を備えた少なくとも片面上に少なくとも1種の導電性表面又は表面層を有し、前記受動強誘電性記憶要素は、第1の電極システム及び第2の電極システムを含んでなる)。 - 場合により導電性層を提供し、要素システムを提供し、そして複数の隔離された導電性領域を提供する段階すべてが通常の印刷法により実現される、請求項9に記載の第1の受動記憶デバイスを提供する方法。
- 第1のパターン化電極システムを提供し、有機強誘電性層を提供し、そして第2の電極システムを提供する段階がすべて通常の印刷法で実現される、基板の非導電性表面上に第1の電極のパターンを実現し、前記の第1の電極のパターン上に前記の要素システムを提供し、そして前記の要素システム上に第2の電極のパターンを提供する段階を含んでなる、第2の受動記憶デバイスを提供する方法(ここで前記受動記憶デバイスは、基板及び、前記の少なくとも1種の基板の少なくとも片面上の受動記憶要素を含んでなり、前記の受動記憶要素は、第1のパターン化電極システム、第2のパターン化電極システム、前記の第1のパターン化電極システムと前記の第2のパターン化電極システム間に少なくとも1個の強誘電性要素を含んでなる要素システムを含んでなる)。
- 前記の第1のパターン化電極システムの前記の提供が、前以てコートされた導電性層を1回の印刷段階(one pass printing step)でパターン化することを含む、請求項11記載の第2の受動記憶デバイスを提供する方法。
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