JPH03126275A - 非線形２端子素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデイスプレィ等に応用可能な非線形２端子素子
に関する。

［従来の技術］ 非線形２端子素子は、通常Ｍ工、Ｍ　（Ｍ　ａ　ｔ、ａ
　１−エｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）素子と呼ばれ
、金属タンタルの表面を陽極酸化して形成した五酸化タ
ンタル上に金属電極を積層した例が実用化されている。

しかし、五酸化タンタルは比誘電率が約２０と太き（、
その製造方法から膜厚を大きくできないので、Ｍ工Ｍ素
子の静電容量が太き（なりすぎてしまうという問題があ
った。また、誘電率が大きな材料は、電気非線形特性が
大きくならないことから、素子の特性も余り良くなかっ
た。

そこで、端子間の非線形電気伝導肪起層、を誘電率の小
さい有機材料で構成することが提示され、電解重合法で
有機薄膜を形成する特許（例えば特許室整理Ｎｌ１３３
２１８）も公開されている。比誘電率を３から４程度と
小さ（できるため、良い電気特性を示す非線形２端子素
子が試作されている。

有機薄膜上の導電層を、金属の蒸着等により形成すると
、有機層を破壊しショートが発生する。

有機薄膜上の導電層も有機導電体で形成することにより
、端子間ショートがなく電気特性の安定した非線形２端
子素子が得られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の有機材料を用いた非線形２端子素子には
、基板、電極と上の有機導電層の仕事関数の違いにより
素子特性の非対称性が生じるという問題点があった。そ
のため印加電圧に対する素子の発生電圧も非対称性にな
り、デイスプレィ等の駆動を困難にしていた。

そこで本発明は、素子特性の非対称性がな（、電気特性
の安定した非線形２端子累子を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明の非線形２端子素子は、基板電極上に、有機導電
体層、有機絶縁体または半導体層、有機導電体層が積層
されていることを特徴とする。

［作用コ 仕事関数は導体または半導体内の電子を、外界に移すた
めに加えなげ五ばならない電圧または仕事に相当する。

ナトリウムは２．２８ｅ’Ｖと小さく白金は５．３２θ
■と大きい。従来の２端子素子は、素子の非対称性を防
ぐため、上下の電極を同じ金属または仕事関数のほぼ等
しい金属で構成していた。

有機導電材料は、π共役系を分子骨格とする化合物にＰ
型またはル型のドーピングを行なったものである。金属
と仕事関数が異なるのはもち論、同じ高分子材料でもド
ーピングがちがうと仕事関数が異なってしまう。基板電
極のパターニングは金属薄膜をエツチングするのが一般
的であるが、電解重合法を用いて基板電極上に有機導電
体層を形成し、上電極の導電体層も同じ仕事関数の有機
導電材料で構造すれば、素子の非対称性を含ぐことかで
きる。上電極に金属や金属酸化膜を用いないので、中間
層の有機絶縁体または半導体にダメージを与えず、ショ
ートの無い安定した非線形２端子素子を構成することが
できる。

［実施例］ （実施ｌＮ１） 第１図は、本発明の実施例１における非線形２端子素子
の構造を模式的に示す断面図である。ガラス基板１上に
工Ｔｏ（工ｎｄｉｕｍ　　Ｔｉｎ０ｘｉｄｅ　）電極２
をスパッタにより形成し、陽極とした。白金電極を陰極
として、ビロールと鋼７タロシアニンデトラ硫酸ナトリ
ウムをそれぞれ０．２規定溶解させたアセトニトリル中
で、１．０ボルトの電圧を印加した。５分後、銅フタロ
シアニンテトラ硫酸イオンをドーパントとして取り込ん
だポリピロール導電体層３が０．３ミクロンの膜厚で形
成できた。

次に、銅フタロシアニンテトラ硫酸ナトリウムの替りに
、ホウフッ化ナトリウムを０．２規定溶解させたアセト
ニトリル中で、ビロールの重合を行なった。１．５ボル
トの電圧を１０分間印加したところ、導電体層５の上に
ホウフッ化イオンをドーパントとして取り込んだ、ポリ
ピロールの導電体層４が１．０ミクロンの膜厚で積層で
きた。

更に、ポリピロール導電体層３を形成した時と同じ条件
で、１．０ボルトの電圧を２０分間印加した。導電体層
４の上に銅フタロシアニンテトラ硫酸ナトリウムイオン
をドーパントとして取り込んだポリピロール導電体層５
が１．２ミクロンの膜厚で積層できた。

−２，０ボルトの逆バイアス電圧を１０分間印加すると
、ホウフッ化イオン（ＢＦ、″）のみが脱ドープされ、
有機半導体層４となった。このようにして製造した直径
１００ミクロンの２端子素子のＪ−Ｖ特性を第２図に示
す。重合条件を制御することにより、この非線形特性は
かなりの精度で再現される。また、１００個の素子を製
造しても、端子間ショートは１個も発生しなかった。

比較として、ポリピロール導電体層３を形成せず、下の
工Ｔｏ電極をプラス端子とした時の２端子素子のＪ−Ｖ
特性を第３図に示す。逆向きに電圧を印加すると、電流
密度が１桁以上異なる非対称性が発生した。

（実施例２） ガラス基板上にクロム電極を蒸着により形成しフォトエ
ツチングでパターニングして陽極とした。白金電極を陰
極として、チオフェンと重合度数百程度のポリスチレン
スルホン酸ナトリウムをそれぞれ０．１規定溶解させた
ベンゾニトリル中で１０ボルトの電圧を印加した。１後
後ポリスチレンスルホン酸イオンをドーパントとして取
り込んだポリチオフェン導電膜が０．４ミクロンの膜厚
で形成できた。

次にアニリンと塩化水素をそれぞれ０．１規定溶解させ
た水中で、先の電極間に１．０ボルトの電圧を印加した
。１０分後項素イオンをドーパントとして取り込んだポ
リアニリン導電膜が、０．８ミクロンの膜厚で積層でき
た。更に、下地のポリチオフェン導電膜を形成した時と
同じ条件で、１０ボルトの電圧を５分間印加した。ポリ
スチレンス°ルホン酸イオンをドーパントとして取り込
んだポリチオフェン導電膜が２．０ミクロンの膜厚で積
層できた。

一１０ボルトの逆バイアス電圧を５分間印加すると、塩
素イオンのみが脱ドープされ、ポリアニリンの有機絶縁
体層となった。このようにして製造した直径１５ミクロ
ンの２端子素子は、対称性の良い電気非線形特性を示し
た。また繰り返し作動等における安定性も良好だった。

以上実施例を挙げて詳細に説明して来たが、本発明は素
子の大きさ、有機物の種類やドーパントの種類に何ら限
定されるものではない。本発明の非線形２端子素子をマ
トリックス状に配置し、液晶を制御すれば、ラップトツ
ブコンピューターのデイスプレィ等に応用することがで
きる。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、基板電極上に、有機
等電体層、有４−ｉ！絶縁体または半導体層、有機等電
体層が積層ｌされていることにより、素子特性の非対称
性がなく、電気特性の安定した非線形２端子素子を提供
することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１における非線形２端子素子
の構造を模式的に示す断面図である。 １・・・・・・・・・基　板 ２・・・・・・・・・電　極 ３・・・・・・・・・有機導電体層 ４・・・・・・・・・有機半導体（絶縁体）層５・・・
・・・・・・有機導電体層 第２図は本発明の実施例１における非線形２端子素子の
ｙ−ｖ特性を示す図である。 第５図は本発明の実施例１で比較として挙げた、従来の
非線形２端子素子のＪ−ｖ特性を示す図である。 竺１図 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板電極上に、有機導電体層、有機絶縁体または
   半導体層、有機導電体層が積層されていることを特徴と
   する非線形２端子素子。
2. （２）上下の有機導電体層が、同一のポリマー及び同一
   のドーピング組成で形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の非線形２端子素子