JPH03137896A

JPH03137896A - 記憶素子および記憶装置

Info

Publication number: JPH03137896A
Application number: JP27530789A
Authority: JP
Inventors: Akira Taomoto; 昭田尾本; Shiro Asakawa; 浅川　史朗; Katsuhiro Nichogi; 二梃木　克洋
Original assignee: Matsushita Giken KK
Current assignee: Matsushita Giken KK
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1991-06-12

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】産業上の利用分野この発明は、エレクトロニクス分野、特に情報処理分野
に利用するのに適した記憶素子および記憶装置に関する
。

従来の技術最近、有機物質を用いた記憶素子がニューロコンピュー
タ用に使われるようになってきた。従来の有機物質を用
いた記憶素子は、熱的過程または電子的過程により状態
変化を生じさせることによりメモリ機能が備わっている
。

発明が解決しようとする課題しかしながら、この従来の記憶素子では、書込時間が長
い、書込時に大きなパワーを必要とする、あるいは、長
時間たつと記憶が消え易い（変化させた状態が元に戻る
）という問題がある。

この発明は、上記の事情に鑑み、書込特性とメモリ保持
特性に優れる記憶素子および記憶装置を提供することを
課題とする。

課題を解決するだめの手段前記課題を解決するため、請求項１〜３の記憶素子は、
電界印加により高抵抗状態と低抵抗状態の間を変化する
とともに電界印加解除後には変化した抵抗状態が保持さ
れることでメモリ機能が発揮され、前記状態の間の変化
する速度が高温では速く低温では遅い有機薄膜を備える
ようにしている。

さらに、請求項４の記憶装置は、電界印加により高抵抗
状態と低抵抗状態の間を変化するとともに電界印加解除
後には変化した抵抗状態が保持されることでメモリ機能
が発揮され、前記状態の間を変化する速度が高温では速
く低温では遅い有機薄膜を用いた記憶素子を備えるとと
もに、同記憶素子の有機薄膜の温度をコントロールする
温度制御手段を備える構成をとっている。

請求項５の記憶装置では、加えて、温度制御手段が、低
抵抗状態保持時には薄膜温度を低温に保ち、各状態の間
を変化させる電界印加時には薄膜温度を高温にするよう
に温度コントロールを行う構成をとるようにしている。

この発明の有機薄膜としては、請求項２や請求項６の発
明のように、鉛フタロシアニン薄膜を用いることが好ま
しく、中でも、請求項３や請求項７の発明のように、真
空蒸着法により形成された鉛フタロシアニン薄膜が好ま
しい。もちろん、鉛フタロシアニン以外に同様のメモリ
機能を発揮さセラレル材料、例エバ、Ｃｕ−ＴＣＮＱ、
　Ａｇ−ＴＣＮＱ等の錯体、丁正−クロラニル等のＮ−
Ｉ転移を起こす化合物、■属の金属元素を含むフタロシ
アニン等の有機薄膜などでもよい。

作用この発明の記憶素子は、電界印加により高抵抗状態と低
抵抗状態の間を変化するとともに電界印加解除後には変
化した抵抗状態が保持されることでメモリ機能が発揮さ
れるが、前記状態の間の変化する速度が高温では速く低
温では遅いため、速い書込機能と十分な保持機能を発揮
さすことができる。

このような記憶素子と、同記憶素子の薄膜温度をコント
ロールする温度制御手段を備えた記憶装置は、記憶素子
の速い書込機能と十分な保持機能を容易を発揮させられ
るため、利用しやすく実用性が高い。

電界駆動素子であるため、書込パワーも少なくてすむ。

実施例以下にこの発明の記憶素子について図面を用いて詳細に
説明する。

第１図は、この発明にかかる記憶素子の一例をあられ丁
。

第１図に示す記憶素子は、基板１表面に下部電極２、有
機薄膜３、ついで、上部電極４を順に形成し完成させた
ものである。

有機薄膜３は、第２図にみるように、電極２．４間に掃
引電圧信号を付勢し電界を強めてゆ（と、初めは高抵抗
状態Ｒ箇であるが、電界強度Ｅ１を越す電界になると負
性抵抗領域を経て低抵抗状態Ｒ２へと変化する。つぎに
、印加電界の極性を逆にする他は同様にして電界を強め
てゆくと、電界強度Ｅ２を越す電界になると負性抵抗領
域を経て最初の高抵抗状態Ｒ，へと復帰する。すなわち
、１回の正負電界掃引により、高抵抗状態Ｒ１と低抵抗
状態Ｒ−の間を往復するのである。

電界強度Ｅ、を越え低抵抗状態Ｒ２へと変化した後、電
界付勢を解除すると低抵抗状態Ｒ，が保持される。保持
は永久でな（、逆電界を印加しなくても、時間とともに
抵抗が上昇し長期間放置後には自然に高抵抗状態Ｒ１へ
復帰する。

電界強度Ｅ、を越え高抵抗状態Ｒ１へと変化した後は電
界付勢を解除すると高抵抗状態Ｒ１がずっと保持される
ことはいうまでもない。

メモリ機能のあることは、高抵抗状態を「０」、低抵抗
状態を「１」に対応さ゛せれば直ちに分かる。

「０」の状態は安定であるが、「１」の状態は長時間放
置すると自然に「０」に戻ることになる。

書込は電界の印加により「０」から「１」に変化させる
ことでなされ、読み出しは、状態を変化させずに有機薄
膜３の抵抗を測定することでなされる。

電界印加時、「０」から「１」へ変化する速度（時間応
答性）は、第３図にみるように、温度が高いほど速い。

逆に、電界非印加時（保持時）、「１」から自然に「０
」へ変化する速度（時間応答性）は、第４図にみるよう
に、やはり、温度が高いほど速い。

したがって、「０」から「１」へ変化させる電界印加時
、薄膜３温度を上げるようにすれば、書込速度が速くな
る。逆に、「１」を保持する電界非印加時、薄膜３温度
を下げるようにすれば、高抵抗状態に戻るまでの期間が
長（なり、その結果、保持機能が強化されることとなる
。

例えば、第７図にみるように、記憶素子５・・・と薄膜
温度をコントロールする温度制御手段（加熱手段１１と
冷却手段１２）を設け、例えば、低抵抗状態保持時には
薄膜温度を低温に保ち、各状態の間を変化させる電界印
加時には薄膜温度を高温にするように温度コントロール
が行える記憶装置は、この発明の記憶素子に高速書込機
能と十分な保持機能を容易に発揮させられる。なお、高
抵抗状態保持時は高温に保ち、低抵抗状態への変化に予
めそなえるようにしてもよい。

温度制御手段は、加熱手段と冷却手段の一方だけを備え
ていて、高温・低温の一方が雰囲気温度であるという構
成であってもよい。

なお、上記鉛フタロシアニン薄膜は、高抵抗状態Ｒ１と
低抵抗状態Ｒ２の間の中間抵抗状態もとることができる
。電界強度Ｅ１以下の強さでも、長時間電界印加すれば
、高抵抗状態２重と低抵抗状態Ｒ−の間の中間抵抗状態
をとり、この中間抵抗状態は、電界付勢解除後も保持さ
れ、やはり、時間とともに抵抗が上昇し一定期間後には
自然に高抵抗状態Ｒ１へ復帰する。中間抵抗状態の抵抗
値は印加電界の強さ・時間に応じて連続的に変化するこ
とはいうまでもない。

中間抵抗状態をとれる場合には多値メモリ機能素子とし
て使うことができる。

この発明の記憶素子について更に詳しく説明する。

基板１として、縦３５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み１画のス
ライドガラスを用い、まず、中性洗剤、トリクロロエチ
レン、アセトン、イロブロビルアルコールを用いた超音
波洗浄を順に行った。

この基板１の表面に、真空蒸着法で膜付けした金薄膜か
らなる電界印加用下部電極２を形成した。

下部電極２は、幅１ｍｍ、厚み５００Ａである。

下部電極２形成に続いて、有機薄膜３として、鉛フタロ
シアニン薄膜を積層した。原料として、市販の鉛フタロ
シアニンを真空中で３回昇華精製したものを用い、これ
を石英るつぼにいれ、抵抗加熱により４００〜５５０℃
の温度で真空蒸着するようにした。蒸着速度はＩＡ／秒
、膜厚みは１μｍである。

ついで、真空蒸着法で膜付けした金薄膜からなる電界印
加用土部電極４を下部電極２と直交するように形成した
。上部電極４も、幅ＩＩＴ［ｌＴｌ、厚み５００Ａであ
る。

最後に、画電極２．４からインジウムおよび金線を使っ
てリード線を取り出し、記憶素子を完成した。

このようにして得られた記憶素子を、加熱手段１１と冷
却手段１２と一緒にケース内に組み込み記憶装置１０に
し、第５図に示す回路により動作させた。

第４図の回路では、記憶素子５には可変直流電源６から
電圧が供給されて有機薄膜３に電界が付勢されるように
なっている。有機薄膜３の抵抗状態は印加電界計測用電
圧計７と素子電流計測用電流計８によりモニタした。

まず、２０℃において、正負掃引電界をかけて、第２図
に示すメモリ機能があることを確認するとともに、さら
に、電圧値の違５一定電圧を何通りかかけ、中間抵抗状
態がメモリされることも確認した。

ついで、２０℃の状態で書込・保持を行った際の有機薄
膜３の抵抗値と時間経過の関係を測定した。

結果を第６図（ａｌに示す。つぎに、５０℃の状態で書
込を行った後、０℃で保持を行った際の有機薄膜３の抵
抗値の時間経過の関係を測定した。結果を第６図（ｂ）
に示す。

第６図（ａｌ、（ｂ）を比較すれば、高温状態での高速
書込と低温での保持強化がなされていることがよく分か
る。

この発明は上記実施例に限らない。例えば、書込・保持
時の温度は実施例に限らない。書込時の温度が保持時の
温度より高くなるようにすればよい。

発明の効果以上に述べたように、請求項１〜３の記憶素子は、高抵
抗状態と低抵抗状態の間の変化する速度が高温では速く
低温では遅く、低パワーで高速の書込機能と十分な保持
機能を発揮させられるため、実用性が高い。

請求項４〜７の記憶装置は、請求項１〜３の記憶素子と
、同記憶素子の薄膜温度をコントロールする温度制御手
段を備えるだめ、記憶素子の低パワーで高速の書込機能
と十分な保持機能を容易に発揮させられるため、利用し
や丁（実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一例の記憶素子の構成をあられす
断面図、第２図は、鉛フタロシアニン薄膜の印加電界と
抵抗状態の関係をあられす特性図、第３図は、鉛フタロ
シアニン薄膜の高抵抗状態から低抵抗状態に移る際の抵
抗値と時間経過の関係を各温度毎にあられ丁特性図、第
４図は、鉛フタロシアニン薄膜の低抵抗状態放置時にお
ける抵抗値と時間経過の関係を各温度毎にあられ丁特性
図、第５図は、実施例の記憶素子の動作確認用電気回路
図、第６図は、実施例の記憶素子の書込・保持特性をあ
られす特性図、第７図は、この発明の記憶装置の一例の
基本構成をあられ丁ブロック図である。１・・・基板、２・・・下部電極、３・・・有機薄膜、
４・・・上部電極、５・・・記憶素子、６・・・直流電
源、７・・・電圧計、８・・・電流計、１０・・・記憶
装置、１１・・・加熱手段、１２・・・冷却手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電界印加により高抵抗状態と低抵抗状態の間を変
化するとともに電界印加解除後には変化した抵抗状態が
保持されることでメモリ機能が発揮され、前記状態の間
を変化する速度が高温では速く低温では遅い有機薄膜を
備えてなる記憶素子。
（２）有機薄膜が鉛フタロシアニン薄膜である請求項１
記載の記憶素子。
（３）鉛フタロシアニン薄膜が真空蒸着により形成され
ている請求項２記載の記憶素子。
（４）電界印加により高抵抗状態と低抵抗状態の間を変
化するとともに電界印加解除後には変化した抵抗状態が
保持されることでメモリ機能が発揮され、前記状態の間
の変化する速度が高温では速く低温では遅い有機薄膜を
用いた記憶素子を備えるとともに、同記憶素子の有機薄
膜の温度をコントロールする温度制御手段を備えてなる
記憶装置。
（５）温度制御手段が、低抵抗状態保持時には薄膜温度
を低温に保ち、各状態の間を変化させる電界印加時には
薄膜温度を高温にするように温度コントロールを行う請
求項４記載の記憶装置。
（６）有機薄膜が鉛フタロシアニン薄膜である請求項４
または５記載の記憶装置。
（７）鉛フタロシアニン薄膜が真空蒸着により形成され
ている請求項６記載の記憶装置。