JP5739042B2 - 有機分子メモリ - Google Patents
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Description
本実施の形態の有機分子メモリは、第1の電極配線と、第1の電極配線と交差し、第1の電極配線と異なる材料で形成される第2の電極配線と、第1の電極配線と第2の電極配線との交差部の、第1の電極配線と第2の電極配線との間に設けられる有機分子層を備える。そして、この有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が第1の電極配線と化学結合し、他端と第2の電極配線との間に空隙が存在する。
d=a−(b+c)・・・(式1)
(上記一般式1において、XとYの組み合わせが、フッ素(F)・塩素(Cl)・臭素(Br)・ヨウ素(I)・シアノ基(CN)・ニトロ基(NO2)・アミノ基(NH2)・水酸基(OH)・カルボニル基(CO)・カルボキシ基(COOH)の任意の2つである。また、Rn(n=1〜8)は最外殻電子がd電子・f電子の原子を除く、任意の原子および特性基(例えば水素(H)・フッ素(F)・塩素(Cl)・臭素(Br)・ヨウ素(I)・メチル基(CH3))のいずれかである。)
本実施の形態の有機分子メモリは、有機分子メモリのセルアレイが積層構造となっている点で第1の実施の形態と異なっている。有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖、電極材料、基板の材料等については第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施の形態の有機分子メモリは、有機分子メモリのセルアレイが積層構造となっている点で第1の実施の形態と異なっている。また、第1の有機分子層と第2の有機分子層とを構成する抵抗変化型分子鎖の向きが揃っている点で第2の実施の形態と異なっている。有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖、電極材料、基板の材料等については第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施の形態の有機分子メモリは、有機分子層と電極配線との間にダイオード素子が形成されること以外は、基本的に第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施の形態の有機分子メモリは、第1の電極と、第1の電極と異なる材料で形成される第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間に設けられる有機分子層を備える。そして、上記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が第1の電極と化学結合し、抵抗変化型分子鎖の他端と第2の電極との間に空隙が存在する。
12 下部電極配線(第1の電極または第1の電極配線)
14 上部電極配線(第2の電極または第2の電極配線)
16 有機分子層
16a 抵抗変化型分子鎖
20 空隙
22 絶縁層
36 犠牲層
42 第1の電極配線
44 第2の電極配線
46 第1の有機分子層
54 第3の電極配線
56 第2の有機分子層
Claims (18)
- 第1の電極と、
前記第1の電極と異なる材料で形成される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられる有機分子層であって、前記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極と化学結合し、前記抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極との間に空隙が存在する前記有機分子層と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖の前記一端がチオール基である場合、前記第1の電極の前記一端と化学結合される領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、窒化タンタル(TaN)、または窒化チタン(TiN)であり、前記第2の電極の前記他端と対向する領域がタンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、またはシリコン(Si)であり、
前記抵抗変化型分子鎖が、4−[2−amino−5−nitro−4−(phenylethynyl)phenylethynyl]benzenethiolの誘導体であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記抵抗変化型分子鎖の前記他端と、前記第2の電極との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極と、
前記第1の電極と異なる材料で形成される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられる有機分子層であって、前記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極と化学結合し、前記抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極との間に空隙が存在する前記有機分子層と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖の前記一端がアルコール基、またはカルボキシル基である場合、前記第1の電極の前記一端と化学結合される領域がタングステン(W)、窒化タングステン(WN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、または窒化チタン(TiN)であり、前記第2の電極の前記他端と対向する領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、またはシリコン(Si)であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記抵抗変化型分子鎖の前記他端と、前記第2の電極との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項3記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極と、
前記第1の電極と異なる材料で形成される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられる有機分子層であって、前記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極と化学結合し、前記抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極との間に空隙が存在する前記有機分子層と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖の前記一端がシラノール基である場合、前記第1の電極の前記一端と化学結合される領域がシリコン(Si)または金属酸化物であり、前記第2の電極の前記他端と対向する領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、または窒化チタン(TiN)であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記抵抗変化型分子鎖の前記他端と、前記第2の電極との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項5記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極配線と、
前記第1の電極配線と交差し、前記第1の電極配線と異なる材料で形成される第2の電極配線と、
前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との交差部の、前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との間に設けられる有機分子層であって、前記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極配線と化学結合し、前記抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極配線との間に空隙が存在する前記有機分子層と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖の前記一端がチオール基である場合、前記第1の電極配線の前記一端と化学結合される領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、窒化タンタル(TaN)、または窒化チタン(TiN)であり、前記第2の電極配線の前記他端と対向する領域がタンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、またはシリコン(Si)であり、
前記抵抗変化型分子鎖が、4−[2−amino−5−nitro−4−(phenylethynyl)phenylethynyl]benzenethiolの誘導体であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記抵抗変化型分子鎖の前記他端と、前記第2の電極配線との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項7記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極配線と、
前記第1の電極配線と交差し、前記第1の電極配線と異なる材料で形成される第2の電極配線と、
前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との交差部の、前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との間に設けられる有機分子層であって、前記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極配線と化学結合し、前記抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極配線との間に空隙が存在する前記有機分子層と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖の前記一端がアルコール基、またはカルボキシル基である場合、前記第1の電極配線の前記一端と化学結合される領域がタングステン(W)、窒化タングステン(WN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、または窒化チタン(TiN)であり、前記第2の電極配線の前記他端と対向する領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、またはシリコン(Si)であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記抵抗変化型分子鎖の前記他端と、前記第2の電極配線との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項9記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極配線と、
前記第1の電極配線と交差し、前記第1の電極配線と異なる材料で形成される第2の電極配線と、
前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との交差部の、前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との間に設けられる有機分子層であって、前記有機分子層を構成する抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極配線と化学結合し、前記抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極配線との間に空隙が存在する前記有機分子層と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖の前記一端がシラノール基である場合、前記第1の電極配線の前記一端と化学結合される領域がシリコン(Si)または金属酸化物であり、前記第2の電極配線の前記他端と対向する領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、または窒化チタン(TiN)であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記抵抗変化型分子鎖の前記他端と、前記第2の電極配線との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項11記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極配線と、
前記第1の電極配線と交差する第2の電極配線であって、前記第1の電極配線側の第1の表面が前記第1の電極配線と異なる材料で形成され、前記第1の電極配線と反対側の第2の表面が前記第1の電極配線と同一の材料で形成される前記第2の電極配線と、
前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との第1の交差部の、前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との間に設けられる第1の有機分子層であって、前記第1の有機分子層を構成する第1の抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極配線と化学結合し、前記第1の抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極配線との間に空隙が存在する前記第1の有機分子層と、
前記第2の電極配線と交差する第3の電極配線であって、前記第2の電極配線側の表面が、前記第2の表面と異なる材料で形成される前記第3の電極配線と、
前記第2の電極配線と前記第3の電極配線との第2の交差部の、前記第2の電極配線と前記第3の電極配線との間に設けられる第2の有機分子層であって、前記第2の有機分子層を構成する第2の抵抗変化型分子鎖の一端が前記第2の電極配線と化学結合し、前記第2の抵抗変化型分子鎖の他端と前記第3の電極配線との間に空隙が存在する前記第2の有機分子層と、
を有し、
前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記一端および前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記一端がチオール基である場合、前記第1の電極配線の前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記一端と化学結合される領域および前記第2の電極配線の前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記一端と化学結合される領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、窒化タンタル(TaN)、または窒化チタン(TiN)であり、前記第2の電極配線の前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記他端と対向する領域および前記第3の電極配線の前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記他端と対向する領域がタンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、またはシリコン(Si)であり、
前記第1および第2の抵抗変化型分子鎖が、4−[2−amino−5−nitro−4−(phenylethynyl)phenylethynyl]benzenethiolの誘導体であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記他端と前記第2の電極配線との距離、および、前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記他端と前記第3の電極配線との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項13記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極配線と、
前記第1の電極配線と交差する第2の電極配線であって、前記第1の電極配線側の第1の表面が前記第1の電極配線と異なる材料で形成され、前記第1の電極配線と反対側の第2の表面が前記第1の電極配線と同一の材料で形成される前記第2の電極配線と、
前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との第1の交差部の、前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との間に設けられる第1の有機分子層であって、前記第1の有機分子層を構成する第1の抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極配線と化学結合し、前記第1の抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極配線との間に空隙が存在する前記第1の有機分子層と、
前記第2の電極配線と交差する第3の電極配線であって、前記第2の電極配線側の表面が、前記第2の表面と異なる材料で形成される前記第3の電極配線と、
前記第2の電極配線と前記第3の電極配線との第2の交差部の、前記第2の電極配線と前記第3の電極配線との間に設けられる第2の有機分子層であって、前記第2の有機分子層を構成する第2の抵抗変化型分子鎖の一端が前記第2の電極配線と化学結合し、前記第2の抵抗変化型分子鎖の他端と前記第3の電極配線との間に空隙が存在する前記第2の有機分子層と、
を有し、
前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記一端および前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記一端がアルコール基、またはカルボキシル基である場合、前記第1の電極配線の前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記一端と化学結合される領域および前記第2の電極配線の前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記一端と化学結合される領域がタングステン(W)、窒化タングステン(WN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、または窒化チタン(TiN)であり、前記第2の電極配線の前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記他端と対向する領域および前記第3の電極配線の前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記他端と対向する領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、またはシリコン(Si)であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記他端と前記第2の電極配線との距離、および、前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記他端と前記第3の電極配線との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項15記載の有機分子メモリ。
- 第1の電極配線と、
前記第1の電極配線と交差する第2の電極配線であって、前記第1の電極配線側の第1の表面が前記第1の電極配線と異なる材料で形成され、前記第1の電極配線と反対側の第2の表面が前記第1の電極配線と同一の材料で形成される前記第2の電極配線と、
前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との第1の交差部の、前記第1の電極配線と前記第2の電極配線との間に設けられる第1の有機分子層であって、前記第1の有機分子層を構成する第1の抵抗変化型分子鎖の一端が前記第1の電極配線と化学結合し、前記第1の抵抗変化型分子鎖の他端と前記第2の電極配線との間に空隙が存在する前記第1の有機分子層と、
前記第2の電極配線と交差する第3の電極配線であって、前記第2の電極配線側の表面が、前記第2の表面と異なる材料で形成される前記第3の電極配線と、
前記第2の電極配線と前記第3の電極配線との第2の交差部の、前記第2の電極配線と前記第3の電極配線との間に設けられる第2の有機分子層であって、前記第2の有機分子層を構成する第2の抵抗変化型分子鎖の一端が前記第2の電極配線と化学結合し、前記第2の抵抗変化型分子鎖の他端と前記第3の電極配線との間に空隙が存在する前記第2の有機分子層と、
を有し、
前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記一端および前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記一端がシラノール基である場合、前記第1の電極配線の前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記一端と化学結合される領域および前記第2の電極配線の前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記一端と化学結合される領域がシリコン(Si)または金属酸化物であり、前記第2の電極配線の前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記他端と対向する領域および前記第3の電極配線の前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記他端と対向する領域が金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN)、または窒化チタン(TiN)であることを特徴とする有機分子メモリ。 - 前記第1の抵抗変化型分子鎖の前記他端と前記第2の電極配線との距離、および、前記第2の抵抗変化型分子鎖の前記他端と前記第3の電極配線との距離が、0.2nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項17記載の有機分子メモリ。
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