JP2806963B2 - Optical switch element - Google Patents

Optical switch element

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JP2806963B2
JP2806963B2 JP1079236A JP7923689A JP2806963B2 JP 2806963 B2 JP2806963 B2 JP 2806963B2 JP 1079236 A JP1079236 A JP 1079236A JP 7923689 A JP7923689 A JP 7923689A JP 2806963 B2 JP2806963 B2 JP 2806963B2
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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、集積回路分野における光スイッチ素子に関
する。さらに詳しくは、酸化還元物質を該素子の構成材
料として用いることにより、そのサイズを分子レベルの
超微細な大きさ(数十〜数百Å)に近づけることがで
き、高密度、高速化を図ることができるようにした光ス
イッチ素子に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical switching device in the field of integrated circuits. More specifically, by using an oxidation-reduction substance as a constituent material of the element, the size can be brought close to an ultra-fine size (tens to hundreds of square meters) at the molecular level, and high density and high speed can be achieved. The present invention relates to an optical switch element which can be used.

[従来の技術] 従来、集積回路に用いられているスイッチ素子として
は、第5図に示す電界効果型トランジスタ(FET)があ
る。図中、(12)はn形シリコン基板、(13)はチャン
ネル領域、(14)はP+層、(15)はSiO2膜、(16)はソ
ース電極、(17)はゲート電極、(18)はドレイン電極
であり、この従来のFETをトランジスタ動作またはスイ
ッチング動作させるには、ゲート電極(17)を介して印
加するゲート電圧の制御により行なう。すなわち、ゲー
ト電圧によってソース電極(16)とドレイン電極(18)
間の表面層における電流キャリア数に変化させ、これに
より電流を制御する。
[Related Art] Conventionally, as a switching element used in an integrated circuit, there is a field effect transistor (FET) shown in FIG. In the figure, (12) is an n-type silicon substrate, (13) is a channel region, (14) is a P + layer, (15) is a SiO 2 film, (16) is a source electrode, (17) is a gate electrode, Reference numeral 18) denotes a drain electrode. The conventional FET is operated as a transistor or a switching operation by controlling a gate voltage applied through a gate electrode (17). That is, the source electrode (16) and the drain electrode (18) depend on the gate voltage.
The number of current carriers in the surface layer therebetween is changed to control the current.

[発明が解決しようとする課題] 従来のスイッチ素子は以上のように構成されているた
め微細加工が可能であり、現在では上記構造のスイッチ
素子またはこれと類似の構造の整流素子を用いたLSIと
して、256KビットLSIが実用化されている。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional switch element is configured as described above, fine processing is possible, and at present, an LSI using the switch element having the above structure or a rectifying element having a similar structure is used. A 256Kbit LSI has been put to practical use.

ところで、集積回路のメモリ容量と演算速度を上昇さ
せるには、素子そのものの微細化が不可欠であるが、Si
を用いる素子では0.2μm程度の超微細パターンで電子
の平均自由工程と素子サイズとがほぼ等しくなり、素子
の独立性が保たれなくなるという限界を抱えている。こ
のように、日々発展を続けているシリコンテクノロジー
も、微細化の点ではいずれは壁に突きあたることが予想
され、新しい原理に基づく電気回路素子であって上記0.
2μmの壁を破ることのできるものが求められている。
By the way, in order to increase the memory capacity and operation speed of an integrated circuit, miniaturization of the element itself is indispensable.
In an element using the device, the mean free path of electrons and the element size are almost equal in an ultrafine pattern of about 0.2 μm, and there is a limit that the independence of the element cannot be maintained. In this way, silicon technology, which is continuing to evolve every day, is expected to eventually hit the wall in terms of miniaturization, and is an electric circuit element based on a new principle, and the above-mentioned 0.
There is a need for one that can break a 2 μm wall.

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたもので、酸化
還元物質を電気回路素子の構成材料として用いることに
より、そのサイズを分子レベルの超微細な大きさまで近
づけることのできる電気回路素子を、とくにそのうちの
光スイッチ素子をうることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and by using an oxidation-reduction substance as a constituent material of an electric circuit element, an electric circuit element whose size can be brought close to an ultra-fine size on a molecular level, in particular, The purpose is to obtain an optical switch element.

[課題を解決するための手段] ところで、生体内には、電子を定められた方向へ運ぶ
電子伝達能を有する蛋白質(以下、電子伝達蛋白質とい
う)が複数種類存在しており、該電子伝達蛋白質は、た
とえば生体膜中に一定の配向性をもって埋め込まれ、分
子間で電子伝達が起こるように特異的な分子間配置をと
っている。
[Means for Solving the Problems] By the way, in a living body, there are a plurality of types of proteins having an electron transfer ability for carrying electrons in a predetermined direction (hereinafter, referred to as electron transfer proteins). Is embedded, for example, in a biological membrane with a certain orientation, and has a specific intermolecular arrangement so that electron transfer occurs between the molecules.

この電子伝達蛋白質は、電子伝達時に酸化還元(レド
ックス)反応を伴い、各電子伝達蛋白質のレドックス電
位の負の準位から正の順位へと電子を流すことができる
ものであり、これを利用すれば電子の動きを分子レベル
で制御することができると考えられる。
This electron transfer protein involves an oxidation-reduction (redox) reaction during electron transfer, and can flow electrons from a negative level to a positive order in the redox potential of each electron transfer protein. It is thought that the movement of electrons can be controlled at the molecular level.

また、最近の知見によれば、生体内に存在している電
子伝達蛋白質以外の電子伝達物質を組み合わせて電子伝
達が可能な電子伝達複合体を形成することが可能である
ことが示されている。
Also, recent findings indicate that it is possible to form an electron transfer complex capable of transferring electrons by combining electron transfer substances other than the electron transfer protein present in the living body. .

したがって、適当なレドックス電位を有する電子伝達
物質を2種類(AおよびB)用い、A−Bと2層接着接
合するかA−B−Aと3層接着接合すれば、それらのレ
ドックス電位の差異を利用してトランジスタ特性または
スイッチング特性を生ずる接合を形成できると考えられ
る。本発明者らはこのことに着目して本発明を創作した
ものである。
Therefore, if two types (A and B) of electron transfer materials having appropriate redox potentials are used and two layers are bonded and bonded to AB or three layers are bonded to ABA, the difference in redox potential between them is obtained. It can be considered that a junction which causes a transistor characteristic or a switching characteristic can be formed by utilizing the above. The present inventors have focused on this fact and created the present invention.

すなわち、本発明は 第1の酸化還元物質からなる第1酸化還元物質膜と、 レドックス電位が第1の酸化還元物質と異なる第2の酸
化還元物質からなり、第1酸化還元物質膜に接着接合さ
れた第2酸化還元物質膜と、 第1酸化還元物質膜に電気的に接続された第1の電極お
よび第2酸化還元物質膜に電気的に接続された第2の電
極とを備えてなる光スイッチ素子であって、 第1の酸化還元物質として一般式(I): (式中、R1、R2は次の組合わせからなる水素原子または
アルキル基を示す (i)R1は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R2は炭素数15〜20のアルキル基 (ii)R1は炭素数6〜20のアルキル基 R2は炭素数6〜20のアルキル基 (iii)R1は炭素数15〜20のアルキル基 R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R3およびR4はそれぞれ水素原子、炭素数1〜5のアル
キル基、カルボニル基を含む置換基、メチルチオ酢酸基
またはメチルチオコハク酸基を示す)で表わされるフラ
ビン誘導体および一般式(II): 一般式(III): 一般式(IV): (式中、MはFeまたはRuを示す、X、YおよびZはMに
対する配位子であり、Mの種類と価数によって(II)、
(III)または(IV)の構造をとることができ、それぞ
れハロゲン原子、CO、−OCOCH3、ピリジン、イミダゾー
ル、P(OR)またはPR3(RはC1〜C4の低級アルキル
基)を示し、XとYは同じでもよく、異なっていてもよ
い、mおよびnはそれぞれ5〜20の整数を示し、mとn
は同じでもよく異なっていてもよい)で示されるポルフ
ィリン金属錯体またはそのアルカリ金属塩(ポルフィリ
ン誘導体)のいずれか一方を用い、第2の酸化還元物質
としてのこりの一方を用いることにより、該酸化還元物
質のレドックス電位の差異を利用してトランジスタ特性
またはスイッチング特性を発生させるようにした光スイ
ッチ素子(以下、A−B型スイッチ素子ともいう)なら
びに 第1の酸化還元物質からなる第1酸化還元物質膜と、 レドックス電位が第1の酸化還元物質と異なる第2の酸
化還元物質からなり、第1酸化還元物質膜に接着接合さ
れた第2酸化還元物質膜と、 レドックス電位が第2酸化還元物質と異なる第3の酸化
還元物質からなり、上記第2酸化還元物質膜に接着接合
された第3酸化還元物質膜と、 第1酸化還元物質膜に電気的に接続された第1の電極お
よび第3酸化還元物質膜に電気的に接続された第3の電
極と、 第2酸化還元物質膜に電気的影響を与えるための第2の
電極とを備えてなる光スイッチ素子であって、第1の酸
化還元物質として一般式(I)で表わされるフラビン誘
導体、第2の酸化還元物質として一般式(II)、一般式
(III)、一般式(IV)で示されるポルフィリン金属錯
体またはそのアルカリ金属塩(ポルフィリン誘導体)、
第3の酸化還元物質として前記フラビン誘導体を用いる
か、または第1の酸化還元物質として前記ポルフィリン
誘導体、第2の酸化還元物質として前記フラビン誘導
体、第3の酸化還元物質として前記ポルフィリン誘導体
を用いることにより、該酸化還元物質のレドックス電位
の差異を利用してトランジスタ特性またはスイッチング
特性を発生させるようにした光スイッチ素子(以下、A
−B−A型スイッチ素子ともいう)に関する。
That is, the present invention provides a first redox substance film made of a first redox substance, and a second redox substance having a redox potential different from that of the first redox substance, which is bonded and bonded to the first redox substance film. A second redox material film, a first electrode electrically connected to the first redox material film, and a second electrode electrically connected to the second redox material film. An optical switching device, wherein the first redox substance has a general formula (I): (Wherein, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group consisting of the following combinations: (i) R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms Group (ii) R 1 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms (iii) R 1 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms R 2 is a hydrogen atom or a carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. 5 represents an alkyl group R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a substituent containing a carbonyl group, a methylthioacetic acid group or a methylthiosuccinic acid group) and a general formula ( II): General formula (III): General formula (IV): (Wherein M represents Fe or Ru, X, Y and Z are ligands for M, and depending on the type and valence of M, (II)
(III) or structure (IV) can take, each halogen atom, CO, -OCOCH 3, pyridine, imidazole, (lower alkyl group for R is C 1 ~C 4) P (OR ) 3 or PR 3 X and Y may be the same or different, m and n each represent an integer of 5 to 20, m and n
May be the same or different), using either one of the porphyrin metal complex or an alkali metal salt thereof (porphyrin derivative), and using one of the waste as the second redox substance, An optical switch element (hereinafter also referred to as an AB type switch element) configured to generate a transistor characteristic or a switching characteristic by utilizing a difference in redox potential of a substance; and a first redox substance comprising a first redox substance A film, a second redox substance having a redox potential different from the first redox substance, and a second redox substance film bonded and bonded to the first redox substance film; and a redox potential having a second redox substance. A third oxidation-reduction substance film made of a third oxidation-reduction substance different from A first electrode electrically connected to the reducing substance film, a third electrode electrically connected to the third redox substance film, and a second electrode for electrically affecting the second redox substance film. Wherein the first redox substance is a flavin derivative represented by the general formula (I), and the second redox substance is a general formula (II) or (III) A porphyrin metal complex represented by the general formula (IV) or an alkali metal salt thereof (porphyrin derivative):
Using the flavin derivative as a third redox substance, or using the porphyrin derivative as a first redox substance, the flavin derivative as a second redox substance, and the porphyrin derivative as a third redox substance Thus, an optical switch element (hereinafter, referred to as A) that generates a transistor characteristic or a switching characteristic by utilizing a difference in redox potential of the redox substance.
-BA type switch element).

[作 用] 本発明においては、レドックス電位の異なる少なくと
も2種類の酸化還元物質によりトランジスタ特性または
スイッチング特性を発生させる。
[Operation] In the present invention, transistor characteristics or switching characteristics are generated by at least two types of redox substances having different redox potentials.

すなわち、第2a〜2b図に示すA−B型酸化還元物質複
合体の模式図とレドックス電位の関係を示す図を用いて
説明すると、異なるレドックス電位を有する2つの酸化
還元物質AおよびBを接合してなる複合体では、電子
は、図中実線矢印で示すようにレドックス電位の負の準
位から正の準位へは容易に流れるが、逆方向(図中破線
矢印方向)へは流れにくい。この複合体は光を照射する
ことにより、AまたはBのレドックス電位を変化させる
ことができるため、A−B間のレドックス電子差が光を
照射する前後で変化する。この変化はAからBへ(また
はBからAへ)の電子の移動スピードの変化に対応づけ
られ、電気的な性質としては電気電導度の変化となるた
めスイッチング特性がえられる。
In other words, using a schematic diagram of the AB-type redox substance complex shown in FIGS. 2a and 2b and a diagram showing the relationship between redox potentials, two redox substances A and B having different redox potentials are joined together. In the composite, the electrons easily flow from the negative level of the redox potential to the positive level as shown by the solid arrow in the figure, but hardly flow in the opposite direction (the direction of the broken arrow in the figure). . This complex can change the redox potential of A or B by irradiating light, so that the redox electron difference between A and B changes before and after irradiating light. This change is associated with a change in the moving speed of the electrons from A to B (or from B to A), and the electrical property is a change in the electric conductivity, so that the switching characteristics can be obtained.

また、第3a〜3c図に示すA−B−A型酸化還元物質複
合体の模式図とそのレドックス電位の関係を示す図を用
いて説明すると、この酸化還元物質A、BおよびAを接
合してなる複合体では、AまたはB酸化還元物質への印
加電圧を制御したり、光や磁場やメカニカルな力による
物質構造の変化などを用いたりしてA、BおよびA酸化
還元物質のレドックス電位の分布を変化させることがで
き、これによりn型半導体とp型半導体を接合してなる
p−n−p接合と類似のトランジスタ特性またはスイッ
チング特性を発現させる。
3A to 3C, a schematic diagram of the ABA-type redox substance complex and a diagram showing the relationship between the redox potentials thereof will be described. In the composite, the redox potential of A, B, and A redox substances is controlled by controlling the voltage applied to the redox substances A or B, or by using a change in the material structure due to light, a magnetic field, or a mechanical force. Can be changed, whereby a transistor characteristic or a switching characteristic similar to a pnp junction formed by joining an n-type semiconductor and a p-type semiconductor is developed.

[実施例] 本発明に用いる酸化還元物質としては、生体膜擬物質
であるため酸化還元反応が安定におこり、また電子移動
速度が速いという点からフラビン誘導体およびポリフィ
リン誘導体が用いられる。
[Examples] As a redox substance used in the present invention, a flavin derivative and a porphyrin derivative are used because redox reaction occurs stably because the substance is a biological membrane mimetic, and the electron transfer rate is high.

前記フラビン誘導体としては、一般式(I): で示される化合物があげられる。As the flavin derivative, general formula (I): The compound shown by these is mentioned.

一般式(I)中のR1およびR2は次の組合せからなる水
素原子またはアルキル基である。
R 1 and R 2 in the general formula (I) are a hydrogen atom or an alkyl group having the following combination.

(i) R1は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R2は炭素数15〜20のアルキル基 (ii) R1は炭素数6〜20のアルキル基 R2は炭素数6〜20のアルキル基 (iii) R1は炭素数15〜20のアルキル基 R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R1およびR2が前記のごとき組合わせの基からなるため
極性の制御ができ、水面上で均一な単分子膜を作製する
ことが可能となる。
(I) R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms (ii) R 1 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms R 2 is 6 to 20 carbon atoms (Iii) R 1 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms Since R 1 and R 2 are a combination of the groups described above, the polarity is controlled. This makes it possible to produce a uniform monomolecular film on the water surface.

また、R3およびR4はそれぞれ水素原子、炭素数1〜5
のアルキル基、アルボニル基を含む置換基、メチルチオ
酢酸基またはメチルチオコハク酸基である。R3およびR4
がこれらの基であるため、1分子当りの陰イオンの数を
0、1、2、と変えられる。また、単分子膜中における
イソアロキサジン環の位置を制御できる。また、単分子
膜中におけるイソアロキサジン環の配向性を制御でき
る。
R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, a carbon number of 1 to 5;
A substituent containing an alkyl group, an arbonyl group, a methylthioacetic acid group or a methylthiosuccinic acid group. R 3 and R 4
Are these groups, so that the number of anions per molecule can be changed to 0, 1, and 2. Further, the position of the isoalloxazine ring in the monomolecular film can be controlled. Further, the orientation of the isoalloxazine ring in the monomolecular film can be controlled.

前記フラビン誘導体の好ましい具体例としては、たと
えば などがあげられる。
Preferred specific examples of the flavin derivative include, for example, And so on.

前記ポルフィリン誘導体としては、一般式(II): 一般式(III) または一般式(IV): で表わされる化学物(ポルフィリン金属錯体)があげら
れる。
The porphyrin derivative has a general formula (II): General formula (III) Or the general formula (IV): (Porphyrin metal complex).

一般式(II)〜(IV)中のMはFeまたはRuであり、M
がFeまたはRuであるため2価と3価との間の酸化還元反
応が安定におこる。
M in the general formulas (II) to (IV) is Fe or Ru;
Is Fe or Ru, so that a redox reaction between divalent and trivalent occurs stably.

一般式(II)〜(IV)中のX、YおよびZはそれぞれ
ハロゲン原子、CO、−OCOCH3、ピリジン、イミダゾー
ル、P(OR)またはPR3(RはC1〜C4の低級アルキル
基)である。XやYやZがこれらの原子や基でないばあ
い、2価または3価の状態の安定性が低くなり、劣化が
おこりやすくなる。なおXとYは同じでもよく、異なっ
ていてもよい。
X, Y and Z in the general formulas (II) to (IV) each represent a halogen atom, CO, —OCOCH 3 , pyridine, imidazole, P (OR) 3 or PR 3 (R is lower alkyl of C 1 to C 4 ) Group). When X, Y, or Z is not one of these atoms and groups, the stability of the divalent or trivalent state is low, and deterioration is likely to occur. Note that X and Y may be the same or different.

一般式(II)〜(IV)中のmおよびnはそれぞれ5〜
20、好ましくは5〜15の整数である。mやnが5未満の
ばあい一般式(II)〜(IV)で表わされる化合物の疎水
性が充分でなくなり、LB膜を形成させるのに好ましい単
分子膜を形成させることができなくなり、一方、20をこ
えると逆に一般式(II)〜(IV)で表わされる化合物の
疎水性アルキル鎖が長くなりすぎ、単分子膜累積膜を作
製する際に層間のポルフィリン環間距離が長くなりす
ぎ、電子伝達特性が低くなる。なお、mとnとは同じで
もよく、異なっていてもよい。
M and n in the general formulas (II) to (IV) are 5 to 5, respectively.
20, preferably an integer of 5 to 15. When m or n is less than 5, the compounds represented by the general formulas (II) to (IV) become insufficient in hydrophobicity and cannot form a monomolecular film suitable for forming an LB film. , More than 20, the hydrophobic alkyl chains of the compounds represented by the general formulas (II) to (IV) become too long, and the distance between porphyrin rings between layers becomes too long when a monomolecular film is formed. In addition, the electron transfer characteristics are reduced. Note that m and n may be the same or different.

ポルフィリン金属錯体のアルカリ金属塩は、前記一般
式(II)〜(IV)で表わされる化合物のアルカリ金属塩
である。該アルカリ金属としてはNa、Kなどがあげられ
る。本発明に用いるポルフィリン金属錯体のアルカリ金
属塩は、一般式(II)〜(IV)中のカルボキシル基の一
つが塩になっていてもよく、二つが塩になっていてもよ
い。
The alkali metal salt of the porphyrin metal complex is an alkali metal salt of the compound represented by any one of the general formulas (II) to (IV). Examples of the alkali metal include Na and K. In the alkali metal salt of the porphyrin metal complex used in the present invention, one of the carboxyl groups in the general formulas (II) to (IV) may be a salt, or two may be salts.

前記ポルフィリン誘導体の好ましい具体例としては、
たとえば (Pyはピリジンを示す) などがあげられる。
Preferred specific examples of the porphyrin derivative include:
For example (Py indicates pyridine) And so on.

つぎに本発明のスイッチ素子のうち、2層の酸化還元
物質膜を有するA−B型光スイッチ素子について説明す
る。
Next, among the switch elements of the present invention, an AB type optical switch element having two redox substance films will be described.

この光スイッチ素子においては、第1の酸化還元物質
として前記フラビン誘導体およびポルフィリン誘導体の
いずれか一方が用いられ、第2の酸化還元物質としての
こりの一方が用いられる。このとき第1の酸化還元物質
と第2の酸化還元物質とのレドックス電位の差は、電子
移動速度を速め、光電変換効率を高める観点から0.3〜
1.0Vであるのが好ましい。
In this optical switch element, one of the flavin derivative and the porphyrin derivative is used as the first redox substance, and one of the waste as the second redox substance is used. At this time, the difference in the redox potential between the first redox substance and the second redox substance is 0.3 to 0.3 to increase the electron transfer speed and increase the photoelectric conversion efficiency.
It is preferably 1.0V.

前記酸化還元物質からなる第1の酸化還元物質膜およ
び第2の酸化還元物質膜は、いずれも膜厚が10〜500
Å、とくには10〜100Åであるのが電子走行時間を短縮
し、素子としての応答速度を速めるという点から好まし
い。
Each of the first redox substance film and the second redox substance film made of the redox substance has a thickness of 10 to 500.
{Circle around (1)}, especially 10-100 °, is preferable in terms of shortening the electron transit time and increasing the response speed as an element.

このような膜としては、ラングミュア−ブロジェット
(Langmuir−Blodgett)(LB)法、MBE(モレキュラー
ビーム エピタキシー)法、真空蒸着法CVD(Chemica
l Vapor Deposition)法、真空蒸着法CVD(Chemical Va
por Deposition)法などによって作製した膜があげられ
るが、有機分子の単分子膜の安定な秩序構造を保持した
形での累積という観点から、LB法によってえられる単分
子膜や2〜10層程度の累積膜が好ましい。LB法では、本
発明者らの検討の結果、成膜時の膜厚を制御することに
よって配向性を制御でき、25〜32.5mN・m-1(ミリニュ
ートン・パー・メータ)の膜厚でフラビンLB膜、ポルフ
ィリンLB膜ともに良好な配向性を呈することがわかっ
た。
Examples of such a film include a Langmuir-Blodgett (LB) method, an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, and a vacuum evaporation method (Chemica
l Vapor Deposition, CVD (Chemical Vapor Deposition)
por deposition) method, but from the viewpoint of accumulation of organic molecules in a form maintaining a stable ordered structure of monomolecular films, monomolecular films obtained by the LB method and about 2 to 10 layers Are preferred. In the LB method, as a result of the study of the present inventors, the orientation can be controlled by controlling the film thickness at the time of film formation, and a film thickness of 25 to 32.5 mN · m -1 (millinewton per meter) can be obtained. It was found that both the flavin LB film and the porphyrin LB film exhibited good orientation.

前記A−B型スイッチ素子の一例を第1図に示す。 FIG. 1 shows an example of the AB type switching element.

第1図は、該スイッチ素子を模式的に示す断面図であ
り、図中、(1)はガラスなどの絶縁特性を有する基
板、(2a)、(2b)はそれぞれ第1、第2電極、
(3)、(4)はそれぞれ第1、第2酸化還元物質膜で
ある。この例では、第1酸化還元物質膜(3)はLB法で
作製されたポルフィリン誘導体分子の単分子膜累積膜で
あり、(5)は親水性のポルフィリン環部であり(6)
は疎水性のメチレン鎖である。第2酸化還元物質膜
(4)はLB法で作製されたフラビン誘導体分子の単分子
累積膜であり、(7)は親水性のイソアロキサジン環部
であり(8)は疎水性のメチレン鎖である。第1酸化還
元物質膜(3)と第2酸化還元物質膜(4)とは接着接
合されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the switch element, in which (1) is a substrate having insulating properties such as glass, (2a) and (2b) are first and second electrodes, respectively.
(3) and (4) are first and second redox substance films, respectively. In this example, the first redox substance film (3) is a monolayer film of porphyrin derivative molecules produced by the LB method, and (5) is a hydrophilic porphyrin ring (6).
Is a hydrophobic methylene chain. The second redox substance film (4) is a monomolecular accumulation film of flavin derivative molecules prepared by the LB method, (7) is a hydrophilic isoalloxazine ring, and (8) is a hydrophobic methylene chain. . The first redox substance film (3) and the second redox substance film (4) are bonded and bonded.

前記電極は、酸化還元物質膜間に所定の電圧を印加す
るためのものであり、通常のAg、Au、Alなどからなる金
属製電極や、SnO2、ITOなどからなる透明電極が用いら
れる。なお、本明細書にいう接着接合は、第1酸化還元
物質膜をLB法、MBE法、CVD法などで作製したのち、その
上層に第2酸化還元物質膜をLB法などで作製することに
より容易にえられる。光照射に用いる光は、第1または
第2酸化還元物質膜が光吸収を行なう波長の光が用いら
れる。たとえばフラビン誘導体のばあいには、250〜520
nmの範囲の波長の光が用いられる。光照射の方法は普通
一般の方法でよく、とくに限定はない。
The electrodes are for applying a predetermined voltage between the oxidation-reduction substance films, and include ordinary metal electrodes made of Ag, Au, Al, etc., and transparent electrodes made of SnO 2 , ITO, or the like. Note that the adhesive bonding referred to in this specification is to form a first redox material film by an LB method, an MBE method, a CVD method or the like, and then form a second redox material film on the upper layer by an LB method or the like. Easy to obtain. As light used for light irradiation, light having a wavelength at which the first or second redox substance film absorbs light is used. For example, in the case of flavin derivatives, 250-520
Light with a wavelength in the nm range is used. The method of light irradiation may be a general method, and is not particularly limited.

つぎに本発明の光スイッチ素子のうち、3層の酸化還
元物質膜を有する(A−B−A型)スイッチ素子につい
て説明する。
Next, among the optical switch elements of the present invention, (ABA type) switch elements having three layers of redox substance films will be described.

このスイッチ素子においては、 (イ)第1の酸化還元物質として前記フラビン誘導体、
第2の酸化還元物質として前記ポルフィリン誘導体、第
3の酸化還元物質として前記フラビン誘導体を用いる
か、または (ロ)第1の酸化還元物質として前記ポルフィリン誘導
体、第2の酸化還元物質として前記フラビン誘導体、第
3の酸化還元物質として前記ポルフィリン誘導体が用い
られる。
In this switch element, (a) the flavin derivative as a first redox substance,
Using the porphyrin derivative as the second redox substance, the flavin derivative as the third redox substance, or (b) the porphyrin derivative as the first redox substance, and the flavin derivative as the second redox substance The porphyrin derivative is used as a third redox substance.

このとき第1または第3の酸化還元物質と第2の酸化
還元物質とのレドックス電位の差は、電子移動速度を速
め、光電変換効率を高める観点から0.3〜1.0Vであるの
が好ましい。
At this time, the difference in redox potential between the first or third redox substance and the second redox substance is preferably 0.3 to 1.0 V from the viewpoint of increasing the electron transfer speed and increasing the photoelectric conversion efficiency.

前記酸化還元物質からなる第1、第2および第3の酸
化還元物質膜は、膜厚がそれぞれ10〜500Å、とくには1
0〜100Åであるのが電子走行時間を短縮し、素子として
の応答速度を速めるという観点から好ましい。このよう
な膜としては、前記2層の酸化還元物質膜を有する光ス
イッチ素子と同様にLB法、MBE法、真空装着法、CVD法な
どによって作製した膜があげられるが、LB法によって作
製した単分子膜や2〜10層程度の累積膜であるのが好ま
しい。
The first, second, and third redox substance films made of the redox substance each have a thickness of 10 to 500 Å, particularly 1 to 500 Å.
The angle of 100 to 100 ° is preferable from the viewpoint of shortening the electron transit time and increasing the response speed as an element. Examples of such a film include films prepared by the LB method, MBE method, vacuum mounting method, CVD method, etc., similarly to the optical switch element having the two-layer redox material film, but the film was prepared by the LB method. It is preferably a monomolecular film or a cumulative film having about 2 to 10 layers.

前記A−B−A型スイッチ素子のうち、電界により制
御される素子の一例を第3b図に示す。
FIG. 3b shows an example of the ABA type switch element which is controlled by an electric field.

第3b図においては、第2酸化還元物質膜(11)の一方
の面に第1酸化還元物質膜(10a)が接着接合されてな
り、のこりの一方の面に第3酸化還元物質膜(10c)が
接着接合されてなる。そして第1および第3酸化還元物
質膜(10a)、(10c)にそれぞれ電極(9a)、(9c)が
電気的に接続されてなる。(9b)は第1酸化還元物質膜
(11)に電気的影響を与える、すなわち、電界により
(11)のレドックス電位を変化させるための電極であ
る。
In FIG. 3b, a first redox material film (10a) is adhesively bonded to one surface of a second redox material film (11), and a third redox material film (10c) is ) Are adhesively bonded. The electrodes (9a) and (9c) are electrically connected to the first and third redox substance films (10a) and (10c), respectively. (9b) is an electrode for electrically affecting the first redox substance film (11), that is, for changing the redox potential of (11) by an electric field.

このようなA−B−A型スイッチ素子の電圧印加状態
と、このときの各酸化還元物質のレドックス電位状態を
第3b〜3c図を用いて説明する。第3c図において、実線で
示す(a)状態のレドックス電位は電圧(V1)および
(V2)を印加していない状態を示し、一点鎖線で示す
(b)状態のレドックス電位は電圧(V1)を印加せず、
かつ電位(V2)を電極(2c)に対し負電圧として印加し
たときの状態(オフ状態)を示し、破線で示す(c)状
態のレドックス電位は電圧(V2)を(b)状態と同様に
印加するとともに、電圧(V1)を電極(2c)に対して負
電圧として印加したときの状態(オン状態)を示す。
(E)は電子伝達通路である。
The voltage application state of such an ABA type switch element and the redox potential state of each redox substance at this time will be described with reference to FIGS. 3b to 3c. In FIG. 3c, the redox potential in the state (a) indicated by the solid line indicates a state where the voltages (V 1 ) and (V 2 ) are not applied, and the redox potential in the state (b) indicated by the dashed line indicates the voltage (V 1 ) without applying
In addition, the state (off state) when the potential (V 2 ) is applied as a negative voltage to the electrode (2c) is shown. The redox potential in the state (c) shown by the broken line is the voltage (V 2 ) as the state (b). A state (ON state) when a voltage (V 1 ) is applied as a negative voltage to the electrode (2c) while the voltage is applied similarly is shown.
(E) is an electron transmission path.

(b)状態では電極(9c)と電極(9a)との間で電子
は流れず、(c)状態では電子が流れる。すなわち、電
極(9c)と(9a)との間に一定の負電圧(V2)を印加し
ておき、電極(9c)と(9b)との間の一定の負電圧
(V1)をオン−オフすることにより、電極(9c)と(9
a)との間に流れる電流をオン−オフすることが可能で
あり、スイッチング特性を実現できる。(V0)はフラビ
ン誘導体(10a)、(10c)とポルフィリン誘導体(11)
とのレドックス電位の差である。
In the state (b), no electrons flow between the electrode (9c) and the electrode (9a), and in the state (c), the electrons flow. That is, a constant negative voltage (V 2 ) is applied between the electrodes (9c) and (9a), and a constant negative voltage (V 1 ) between the electrodes (9c) and (9b) is turned on. -By turning off, the electrodes (9c) and (9
It is possible to turn on and off the current flowing between the circuit and a), thereby realizing switching characteristics. (V 0 ) is the flavin derivative (10a), (10c) and the porphyrin derivative (11)
And the redox potential difference.

つぎに本発明の光スイッチ素子の製法の一例を説明す
る。
Next, an example of a method for manufacturing the optical switch element of the present invention will be described.

本発明のA−B型スイッチ素子は、たとえばまず基板
上にイオンビーム法、分子線法、蒸着法、CVD法などに
より電極を形成する。つぎにLB法などにより電極に接す
るように第1酸化還元物質膜を形成し、その上にLB法な
どにより第2酸化還元物質膜を形成する。つぎに上層の
酸化還元物質膜に接するように電極を形成することによ
り、A−B型スイッチ素子が構造される。また、A−B
−A型スイッチ素子は、たとえば第1および第2酸化還
元物質膜は、A−B型スイッチ素子と同様に作製し、第
3酸化還元物質膜をLB法などで形成することにより製造
される。
In the AB type switching element of the present invention, for example, first, an electrode is formed on a substrate by an ion beam method, a molecular beam method, an evaporation method, a CVD method, or the like. Next, a first redox material film is formed by the LB method or the like so as to be in contact with the electrode, and a second redox material film is formed thereon by the LB method or the like. Next, an AB switch element is formed by forming an electrode so as to be in contact with the upper redox substance film. Also, AB
The -A type switch element is manufactured, for example, by forming the first and second redox substance films in the same manner as the AB type switch element and forming the third redox substance film by the LB method or the like.

以下、本発明の一実施例を第1図に基づき、さらに具
体的に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to FIG.

実施例1 まず基板(1)に厚さ1000Å、幅1mmの平行(1mm間
隔)で複数条のAlからなる電極(2a)を形成した。
Example 1 First, a plurality of electrodes (2a) made of Al were formed in parallel (1 mm intervals) with a thickness of 1000 mm and a width of 1 mm on a substrate (1).

つぎに、この基板を用いて式: で示されるRu−ポルフィリン金属錯体(RPPH)をLB法に
より膜厚27.5mN・m-1で9分子層累積して第1酸化還元
物質膜(3)を形成した(第1図は3分子層に略して示
されている)。
Next, using this substrate, the formula: The Ru-porphyrin metal complex (RPPH) represented by the formula (1) was accumulated in 9 molecular layers at a film thickness of 27.5 mN · m -1 by the LB method to form a first redox substance film (3) (FIG. 1 shows a 3 molecular layer). Abbreviated).

つぎにこの(1)、(2a)、(3)からなる基板上に
式: で示される3,10−(ジノニル−7,8−ジメチルイソアロ
キサジン(DNI)をLB法により膜圧30mN・m−1で10分
子層累積して第2酸化還元物質膜(4)を形成した(第
1図では2分子層に略して示されている)。第2酸化還
元物質膜(4)は第1酸化還元物質膜(3)に累積して
接着接合されている。
Then, on a substrate consisting of (1), (2a) and (3), the formula: The second redox substance film (4) is formed by accumulating 10 molecular layers of 3,10- (dinonyl-7,8-dimethylisoalloxazine (DNI) represented by LB method at a film pressure of 30 mN · m-1 by the LB method. (In FIG. 1, the second redox substance film (4) is accumulated and bonded to the first redox substance film (3).

つぎに電極(2a)に直角方向に厚さ100Å、幅1mmの平
行(1mm間隔)で複数条のAlからなる半透明の第2の電
極(2b)を形成した。
Next, a translucent second electrode (2b) made of a plurality of Al layers having a thickness of 100 mm and a width of 1 mm in parallel (1 mm intervals) was formed in a direction perpendicular to the electrode (2a).

このようにして作製されたスイッチ素子に波長450nm
で約400μWの光を断続的に照射した。出力電流の応答
を第4図に示す。RPPHのレドックス電位がDNIのレドッ
クス電位よりも約700mVであり、両者のレドックス電位
差に基づいて光照射によりスイッチ特性がえられた。こ
こでは、下地電極(2a)を接地し、上層の半透明電極
(2b)に+1V、0V、−1Vを印加したばあいを示す。各印
加電圧のばあいに光電流応答が大きく、とくに、+1Vバ
イアスのばあい非常に大きな光応答がえられることがわ
かった。この結果は、本構成のA−B型2層構造のセル
が光スイッチとして機能することを示す。
A wavelength of 450 nm is applied to the switch element thus manufactured.
At about 400 μW. FIG. 4 shows the response of the output current. The redox potential of RPPH was about 700 mV than the redox potential of DNI, and the switch characteristics were obtained by light irradiation based on the difference in redox potential between the two. Here, the case where the base electrode (2a) is grounded and + 1V, 0V, -1V is applied to the upper semi-transparent electrode (2b) is shown. It was found that the photocurrent response was large at each applied voltage, and that a very large photoresponse was obtained especially at +1 V bias. This result indicates that the AB type two-layer cell of this configuration functions as an optical switch.

なお、実施例1では第1酸化還元物質膜および第2酸
化還元物質膜としてそれぞれポルフィリン誘導体の単分
子膜累積膜とフラビン誘導体の単分子膜累積膜を用いた
ばあいについて説明したが、これらのLB膜が単分子膜で
あってもよい。また第1酸化還元物質膜および第2酸化
還元物質膜の一方がLB膜であり他方がLB膜以外の酸化還
元物質膜であってもよく、両者がLB膜以外の酸化還元物
質膜であってもよい。さらに実施例1の例はA−B型の
2層構造であるがA−B−A型の3層構造であってもよ
く、第3図に示されるように光照射のかわりに電界を印
加することによりレドックス電位を制御してもよい。
In the first embodiment, the case where a monolayer film of a porphyrin derivative and a monolayer film of a flavin derivative are respectively used as the first redox material film and the second redox material film has been described. The LB film may be a monomolecular film. One of the first redox material film and the second redox material film may be an LB film and the other may be a redox material film other than the LB film, and both may be redox material films other than the LB film. Is also good. Further, although the example of the first embodiment has an AB type two-layer structure, it may have an ABA type three-layer structure, and an electric field is applied instead of light irradiation as shown in FIG. By doing so, the redox potential may be controlled.

[発明の効果] このように本発明によれば従来の半導体スイッチ素子
(p−n−p接合タイプなど)と同様の動作を行なう光
スイッチ素子を、分子レベルの超微細な大きさの素子と
して表現でき、該素子を用いて高密度、高速度化が可能
な集積回路をうることができる。また、本素子は下地の
基板の性質によらずに酸化還元物質膜を累積することが
容易なため三次元素子としての構成が容易となる他、従
来のSi半導体やGaAsなどの化合物半導体素子と組合せた
ハイブリッド素子として構成することも容易となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, an optical switch element that performs the same operation as a conventional semiconductor switch element (such as a pnp junction type) is used as an element having an ultrafine size on a molecular level. Thus, an integrated circuit which can be expressed and whose density and speed can be increased by using the element can be obtained. In addition, this device can easily accumulate redox material films regardless of the nature of the underlying substrate, which facilitates the configuration as a three-dimensional device, and can be used with conventional compound semiconductor devices such as Si semiconductors and GaAs. It can be easily configured as a hybrid device in combination.

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

第1図は本発明の一実施例による光スイッチ素子の構成
を模式的に示す断面図、第2a〜2b図はA−B型酸化還元
物質複合体を示す模式図およびそのレドックス電位状態
の説明図、第3a図はA−B−A型酸化還元物質複合体を
示す模式図、第3b〜3c図は電界制御によるA−B−A型
スイッチ素子の電圧印加状態を示す模式図およびその各
酸化還元物質のレドックス電位状態の説明図、第4図は
実施例1のスイッチ素子の光電流応答を示すグラフ、第
5図は従来のMOS構成のスイッチ素子の構成の一例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an optical switch element according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2a to 2b are schematic views showing an AB type redox substance complex and a description of a redox potential state thereof. FIG. 3A is a schematic view showing an ABA-type redox substance complex, and FIGS. 3B to 3C are schematic views showing a voltage application state of an ABA-type switch element by electric field control and their respective figures. FIG. 4 is an explanatory diagram of a redox potential state of a redox substance, FIG. 4 is a graph showing a photocurrent response of the switch element of Example 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventional switch element having a MOS configuration. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 満雄 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−237563(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Mitsuo Maeda 8-1-1, Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (56) References JP-A-63-237563 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の酸化還元物質からなる第1酸化還元
物質膜と、 レドックス電位が第1の酸化還元物質と異なる第2の酸
化還元物質からなり、第1酸化還元物質膜に接着接合さ
れた第2酸化還元物質膜と、 第1酸化還元物質膜に電気的に接続された第1の電極お
よび第2酸化還元物質膜に電気的に接続された第2の電
極とを備えてなる光スイッチ素子であって、 第1の酸化還元物質として一般式(I): (式中、R1、R2は次の組合わせからなる水素原子または
アルキル基を示す (i)R1は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R2は炭素数15〜20のアルキル基 (ii)R1は炭素数6〜20のアルキル基 R2は炭素数6〜20のアルキル基 (iii)R1は炭素数15〜20のアルキル基 R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R3およびR4はそれぞれ水素原子、炭素数1〜5のアルキ
ル基、カルボニル基を含む置換基、メチルチオ酢酸基ま
たはメチルチオコハク酸基を示す)で表わされるフラビ
ン誘導体および一般式(II): 一般式(III): 一般式(IV): (式中、MはFeまたはRuを示す、X、YおよびZはMに
対する配位子であり、Mの種類と価数によって(II)、
(III)または(IV)の構造をとることができ、それぞ
れハロゲン原子、CO、−OCOCH3、ピリジン、イミダゾー
ル、P(OR)またはPR3(RはC1〜C4の低級アルキル
基)を示し、XとYは同じでもよく、異なっていてもよ
い、mおよびnはそれぞれ5〜20の整数を示し、mとn
は同じでもよく異なっていてもよい)で示されるポルフ
ィリン金属錯体またはそのアルカリ金属塩(ポルフィリ
ン誘導体)のいずれか一方を用い、第2の酸化還元物質
としてのこりの一方を用いることにより、該酸化還元物
質のレドックス電位の差異を利用してトランジスタ特性
またスイッチング特性を発生させるようにした光スイッ
チ素子。
1. A first redox substance film made of a first redox substance, and a second redox substance having a redox potential different from that of the first redox substance, and bonded to the first redox substance film. A second redox material film, a first electrode electrically connected to the first redox material film, and a second electrode electrically connected to the second redox material film. An optical switching device, wherein the first redox substance has a general formula (I): (Wherein, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group consisting of the following combinations: (i) R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms Group (ii) R 1 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms (iii) R 1 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms R 2 is a hydrogen atom or a carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. 5 represents an alkyl group R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a substituent containing a carbonyl group, a methylthioacetic acid group or a methylthiosuccinic acid group) and a general formula ( II): General formula (III): General formula (IV): (Wherein M represents Fe or Ru, X, Y and Z are ligands for M, and depending on the type and valence of M, (II)
(III) or structure (IV) can take, each halogen atom, CO, -OCOCH 3, pyridine, imidazole, (lower alkyl group for R is C 1 ~C 4) P (OR ) 3 or PR 3 X and Y may be the same or different, m and n each represent an integer of 5 to 20, m and n
May be the same or different), using either one of the porphyrin metal complex or an alkali metal salt thereof (porphyrin derivative), and using one of the waste as the second redox substance, An optical switching device that generates a transistor characteristic or a switching characteristic by utilizing a difference in a redox potential of a substance.
【請求項2】第1の酸化還元物質からなる第1酸化還元
物質膜と、 レドックス電位が第1の酸化還元物質と異なる第2の酸
化還元物質からなり、第1酸化還元物質膜に接着接合さ
れた第2酸化還元物質膜と、 レドックス電位が第2の酸化還元物質と異なる第3の酸
化還元物質からなり、第2酸化還元物質膜に接着接合さ
れた第3酸化還元物質膜と、 第1酸化還元物質膜に電気的に接続された第1の電極お
よび第3酸化還元物質膜に電気的に接続された第3の電
極と、 第2酸化還元物質膜に電気的影響を与えるための第2の
電極とを備えてなる光スイッチ素子であって、第1の酸
化還元物質として一般式(I): (式中、R1、R2は次の組合わせからなる水素原子または
アルキル基を示す (i)R1は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R2は炭素数15〜20のアルキル基 (ii)R1は炭素数6〜20のアルキル基 R2は炭素数6〜20のアルキル基 (iii)R1は炭素数15〜20のアルキル基 R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基 R3およびR4はそれぞれ水素原子、炭素数1〜5のアルキ
ル基、カルボニル基を含む置換基、メチルチオ酢酸基ま
たはメチルチオコハク酸基を示す)で表わされるフラビ
ン誘導体、第2の酸化還元物質として一般式(II): 一般式(III): 一般式(IV): (式中、MはFeまたはRuを示す、X、YおよびZはMに
対する配位子であり、Mの種類と価数によって(II)、
(III)または(IV)の構造をとることができ、それぞ
れハロゲン原子、CO、−OCOCH3、ピリジン、イミダゾー
ル、P(OR)またはPR3(RはC1〜C4の低級アルキル
基)を示し、XとYは同じでもよく、異なっていてもよ
い、mおよびnはそれぞれ5〜20の整数を示し、mとn
は同じでもよく異なっていてもよい)で示されるポルフ
ィリン金属錯体またはそのアルカリ金属塩(ポルフィリ
ン誘導体)、第3の酸化還元物質として前記フラビン誘
導体を用いるか、または第1の酸化還元物質として前記
ポルフィリン誘導体、第2の酸化還元物質として前記フ
ラビン誘導体、第3の酸化還元物質として前記ポルフィ
リン誘導体を用いることにより、該酸化還元物質のレド
ックス電位の差異を利用してトランジスタ特性またはス
イッチング特性を発生させるようにした光スイッチ素
子。
2. A first redox substance film made of a first redox substance, and a second redox substance having a redox potential different from the first redox substance, and bonded to the first redox substance film. A second redox substance film, a third redox substance film made of a third redox substance having a redox potential different from that of the second redox substance, and adhesively bonded to the second redox substance film; A first electrode electrically connected to the first redox material film, a third electrode electrically connected to the third redox material film, and a second electrode for electrically affecting the second redox material film. An optical switch element comprising a second electrode, wherein the first redox substance has a general formula (I): (Wherein, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group consisting of the following combinations: (i) R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms Group (ii) R 1 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms (iii) R 1 is an alkyl group having 15 to 20 carbon atoms R 2 is a hydrogen atom or a carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. 5 alkyl groups R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a substituent containing a carbonyl group, a methylthioacetic acid group or a methylthiosuccinic acid group), General formula (II) as a redox substance: General formula (III): General formula (IV): (Wherein M represents Fe or Ru, X, Y and Z are ligands for M, and depending on the type and valence of M, (II)
(III) or structure (IV) can take, each halogen atom, CO, -OCOCH 3, pyridine, imidazole, (lower alkyl group for R is C 1 ~C 4) P (OR ) 3 or PR 3 X and Y may be the same or different, m and n each represent an integer of 5 to 20, m and n
May be the same or different), or an alkali metal salt thereof (porphyrin derivative), using the flavin derivative as the third redox substance, or using the porphyrin as the first redox substance By using the flavin derivative as the derivative and the second redox substance and the porphyrin derivative as the third redox substance, a transistor characteristic or a switching characteristic can be generated by utilizing a difference in redox potential of the redox substance. Optical switch element.
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