JP2660166B2 - 金属超薄膜を利用した圧電素子 - Google Patents
金属超薄膜を利用した圧電素子Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電効果（piezo-electr
ic effect）を利用したトランジスターに関するもの
で、特に金属超薄膜から構成された圧電効果トランジス
ターに関するものである。
ic effect）を利用したトランジスターに関するもの
で、特に金属超薄膜から構成された圧電効果トランジス
ターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、開発され常用されている殆ど全部
の電子素子は半導体材料、特にシリコンを主材料として
製作されている。
の電子素子は半導体材料、特にシリコンを主材料として
製作されている。
【０００３】しかし、金属を電子素子の材料として利用
する場合、半導体材料に比べていろいろな長所がある。
する場合、半導体材料に比べていろいろな長所がある。
【０００４】即ち、金属の電子密度が半導体に比べて約
百万倍以上大きいため遥かに小型の素子が可能である。
百万倍以上大きいため遥かに小型の素子が可能である。
【０００５】なお、金属を利用した電子素子はバンドギ
ャップを利用していないので半導体素子で要求される程
度の高結晶性を必要としないので、基板を直接電子素子
の一部分として利用せず、平らな絶縁膜の上にたやすく
薄膜を被覆して加工、例えばリソグラフィー、リフト−
オフ（lift-off）、再蒸着又は熱処理等の工程を行なう
ことにより製作することができる。
ャップを利用していないので半導体素子で要求される程
度の高結晶性を必要としないので、基板を直接電子素子
の一部分として利用せず、平らな絶縁膜の上にたやすく
薄膜を被覆して加工、例えばリソグラフィー、リフト−
オフ（lift-off）、再蒸着又は熱処理等の工程を行なう
ことにより製作することができる。
【０００６】従って、超薄膜の金属から構成された単層
の回路に絶縁層を被覆し、これを一単位として、多数の
単位構造を連続的に積層して集積回路を製造することも
できる。
の回路に絶縁層を被覆し、これを一単位として、多数の
単位構造を連続的に積層して集積回路を製造することも
できる。
【０００７】このように、金属を利用した素子は一単位
の集積度が前述した理由から半導体材料の素子に比べて
遥かに増加することができるのみならず、これを、積層
して三次元化することができるために積層の個数に応じ
集積度を倍加させることができる。
の集積度が前述した理由から半導体材料の素子に比べて
遥かに増加することができるのみならず、これを、積層
して三次元化することができるために積層の個数に応じ
集積度を倍加させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような三次元構造
を可能にするには、金属薄膜を主材料とする能動素子、
即ちトランジスターが必要である。
を可能にするには、金属薄膜を主材料とする能動素子、
即ちトランジスターが必要である。
【０００９】これまで広く常用されているトランジスタ
ーの二つの類型の中で、金属薄膜を利用した能動素子に
適用可能なものは電界効果トランジスター（field effe
ct transistor）である。
ーの二つの類型の中で、金属薄膜を利用した能動素子に
適用可能なものは電界効果トランジスター（field effe
ct transistor）である。
【００１０】しかし、電子密度が半導体材料に比べて遥
かに大きい金属材料の特性上、電界効果によりエナージ
ーバンドが歪む表面への深さが数オングストローム
（０．１ｎｍ）程度に過ぎないために、金属薄膜の厚さ
も又その程度に薄い場合にのみ満足する程度の電界効果
を収めることができる。
かに大きい金属材料の特性上、電界効果によりエナージ
ーバンドが歪む表面への深さが数オングストローム
（０．１ｎｍ）程度に過ぎないために、金属薄膜の厚さ
も又その程度に薄い場合にのみ満足する程度の電界効果
を収めることができる。
【００１１】現在の工程技術でこのような超薄膜を均一
に蒸着することができる装備と金属材料は有り触れてい
ない。
に蒸着することができる装備と金属材料は有り触れてい
ない。
【００１２】従って、本発明は上記電界効果トランジス
ター以外の金属超薄膜材料に適合した新たな概念の素子
の要求に応えるためになされたもので、その目的は圧電
効果を利用した金属超薄膜から構成された圧電素子（pi
ezo electric device）を提供することにある。
ター以外の金属超薄膜材料に適合した新たな概念の素子
の要求に応えるためになされたもので、その目的は圧電
効果を利用した金属超薄膜から構成された圧電素子（pi
ezo electric device）を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の金属超薄膜から構成された圧電素子は、所定
電圧により所定の力学的な力を発生させることのできる
圧電膜、上記圧電膜の力学的な力により電気抵抗が変化
されて電子の流れを制御することのできるように上記圧
電膜下部に形成された金属超薄膜から構成された電子通
路、及び上記圧電膜上部に形成され圧電膜に圧電効果を
起こすことができるように所定電圧を印加するための電
極から構成される。
の本発明の金属超薄膜から構成された圧電素子は、所定
電圧により所定の力学的な力を発生させることのできる
圧電膜、上記圧電膜の力学的な力により電気抵抗が変化
されて電子の流れを制御することのできるように上記圧
電膜下部に形成された金属超薄膜から構成された電子通
路、及び上記圧電膜上部に形成され圧電膜に圧電効果を
起こすことができるように所定電圧を印加するための電
極から構成される。
【００１４】
【作用】この発明においては、電極に所定電圧を印加す
ると、その下部に形成された圧電膜に圧電効果が生じ、
圧電膜の力学的な力によりその下部に形成された金属超
薄膜の電気抵抗が変化して電子の流れが制御される。
ると、その下部に形成された圧電膜に圧電効果が生じ、
圧電膜の力学的な力によりその下部に形成された金属超
薄膜の電気抵抗が変化して電子の流れが制御される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面を
参照してより詳細に説明する。
参照してより詳細に説明する。
【００１６】圧電効果とは所定の材料（又は結晶）に電
場を印加すれば一定の方向に力学的な力（strain）が発
生する現象で、圧電効果が発生する代表的な物質にはqu
artz,LiNbO3,BaTiO3,PbTiO3 等のような絶縁体とZnS,Cd
Te,InSb,CdSのような半導体等がある。
場を印加すれば一定の方向に力学的な力（strain）が発
生する現象で、圧電効果が発生する代表的な物質にはqu
artz,LiNbO3,BaTiO3,PbTiO3 等のような絶縁体とZnS,Cd
Te,InSb,CdSのような半導体等がある。
【００１７】金属超薄膜から提供された原子の位置か
ら、その近隣の原子への電子輸送は二つの原子を中心と
した一つの電子波動関数の重畳に非常に敏感に左右され
る。
ら、その近隣の原子への電子輸送は二つの原子を中心と
した一つの電子波動関数の重畳に非常に敏感に左右され
る。
【００１８】この波動関数の重畳された量は二つの原子
の間の距離に又指数関数的に変わるために、万一超薄膜
金属内の原子の間の距離を調節することができるなら
ば、電子輸送、即ち電気抵抗を変わるようにすることが
できる。
の間の距離に又指数関数的に変わるために、万一超薄膜
金属内の原子の間の距離を調節することができるなら
ば、電子輸送、即ち電気抵抗を変わるようにすることが
できる。
【００１９】さらに、金属を超薄膜に形成することがで
きると、相対的に少ない力学的な力により望ましい金属
薄膜内の原子の間の距離を容易に変わるようにすること
ができる。
きると、相対的に少ない力学的な力により望ましい金属
薄膜内の原子の間の距離を容易に変わるようにすること
ができる。
【００２０】従って、圧電効果を利用した力学的な力を
用いるならば通常のトランジスターと同様な機能を具現
することができる。
用いるならば通常のトランジスターと同様な機能を具現
することができる。
【００２１】図１は本発明の第１の望ましい実施例によ
る金属薄膜圧電効果トランジスターの構造を示した図面
で、金属超薄膜１２を電子通路であるチャンネルとし
て、上記金属超薄膜１２上部に順次的に形成された圧電
膜１４と電極１６から構成される。
る金属薄膜圧電効果トランジスターの構造を示した図面
で、金属超薄膜１２を電子通路であるチャンネルとし
て、上記金属超薄膜１２上部に順次的に形成された圧電
膜１４と電極１６から構成される。
【００２２】このような構成を有する本発明の圧電素子
は、ゲート役割を行なう上記電極１６とソース及びドレ
イン役割を行なう金属超薄膜１２の間に電気場を印加す
る時、圧電膜１４に圧電効果による力学的な力、例えば
ストレス（stress）又はストレイン（strain）が発生
し、この力により圧電膜１４下部に形成された金属超薄
膜１２である電子通路の抵抗を変化させるものである。
は、ゲート役割を行なう上記電極１６とソース及びドレ
イン役割を行なう金属超薄膜１２の間に電気場を印加す
る時、圧電膜１４に圧電効果による力学的な力、例えば
ストレス（stress）又はストレイン（strain）が発生
し、この力により圧電膜１４下部に形成された金属超薄
膜１２である電子通路の抵抗を変化させるものである。
【００２３】図２（Ａ）は本発明の第２の望ましい実施
例による金属薄膜圧電素子の構造を示した平面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面構造を図示
したものである。図２（Ａ）（Ｂ）において図示された
圧電素子は金属超薄膜２２を電子通路として、その上に
圧電膜２４を形成し、そしてこの圧電膜２４の上で互い
に電気的に隔離されている二つの電極２６ａ，２６ｂを
向き合うように形成させた構造を有している。このよう
な圧電素子において、二つの電極２６ａ，２６ｂに電圧
を印加し電極の間の圧電膜２４に力学的な力が印加され
るようにして、その力が圧電膜２４下部の金属超薄膜２
２に作用して、その部分の電子通路の抵抗を変化させ
る。
例による金属薄膜圧電素子の構造を示した平面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面構造を図示
したものである。図２（Ａ）（Ｂ）において図示された
圧電素子は金属超薄膜２２を電子通路として、その上に
圧電膜２４を形成し、そしてこの圧電膜２４の上で互い
に電気的に隔離されている二つの電極２６ａ，２６ｂを
向き合うように形成させた構造を有している。このよう
な圧電素子において、二つの電極２６ａ，２６ｂに電圧
を印加し電極の間の圧電膜２４に力学的な力が印加され
るようにして、その力が圧電膜２４下部の金属超薄膜２
２に作用して、その部分の電子通路の抵抗を変化させ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は次世代電
子素子の主材料として用いられることができる金属超薄
膜を利用して圧電素子を製造することにより、通常の半
導体で形成された圧電素子と同一な効果を発揮しながら
も高速化及び三次元化の集積が可能である。
子素子の主材料として用いられることができる金属超薄
膜を利用して圧電素子を製造することにより、通常の半
導体で形成された圧電素子と同一な効果を発揮しながら
も高速化及び三次元化の集積が可能である。
【図１】 本発明の第１の望ましい実施例による金属薄
膜圧電効果トランジスターの構造を示した断面図であ
る。
膜圧電効果トランジスターの構造を示した断面図であ
る。
【図２】 本発明の第２の望ましい実施例による金属薄
膜圧電素子の構造を示した平面図とそのＡ−Ａ線断面図
である。
膜圧電素子の構造を示した平面図とそのＡ−Ａ線断面図
である。
１２，２２ 金属超薄膜、１４，２４ 圧電膜、１６，
２６ 電極
２６ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電効果を利用する圧電素子において、 所定電圧により所定の力学的な力を発生させることがで
きる圧電膜、 上記圧電膜の力学的な力により電気抵抗が変化されて電
子の流れを制御することができるように、上記圧電膜下
部に形成された金属超薄膜から構成された電子通路、及
び上記圧電膜上部に形成されて圧電膜に圧電効果を起こ
すことができるように所定電圧を印加するための電極か
ら構成されたことを特徴とする金属超薄膜を利用した圧
電素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR94-22872 | 1994-09-10 | ||
| KR1019940022872A KR0148420B1 (ko) | 1994-09-10 | 1994-09-10 | 금속 초박막을 이용한 압전소자 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888418A JPH0888418A (ja) | 1996-04-02 |
| JP2660166B2 true JP2660166B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=19392506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6297194A Expired - Fee Related JP2660166B2 (ja) | 1994-09-10 | 1994-11-30 | 金属超薄膜を利用した圧電素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660166B2 (ja) |
| KR (1) | KR0148420B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005347364A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 伸縮可能な圧電素子 |
| DE102008008931B3 (de) * | 2008-02-13 | 2009-07-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zum Schalten von elektrischen Signalen und Leistungen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0812935B2 (ja) * | 1988-02-09 | 1996-02-07 | 日本電気株式会社 | 超電導体電子装置 |
-
1994
- 1994-09-10 KR KR1019940022872A patent/KR0148420B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-11-30 JP JP6297194A patent/JP2660166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960012587A (ko) | 1996-04-20 |
| JPH0888418A (ja) | 1996-04-02 |
| KR0148420B1 (ko) | 1998-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970520 |
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