JPH04137666A - 有機薄膜素子 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は各種の機能を有する有機薄膜素子に関する。

（従来の技術） 近年、有機分子の薄膜技術を用いて新しい機能素子を実
現しようという研究が活発化している。

様々な機能を持つ有機分子の配列を人工的に制御し、薄
膜化することによって新たな物性を見いたし、将来の情
報技術分野が要請する高度な複合機能を持つ電子素子や
光学素子として利用することが考えられている。例えば
、蒸着法により形成された有機薄膜を用いた有機エレク
トロルミネッセンス素子、ラングミュア・プロジェット
法（以下、ＬＢ法という）により形成された有機薄膜を
用いたＭＩＳ素子の研究を代表として、この種の研究か
各所で行われている。しかし、応用上不可欠である膜物
性の評価解析という面では、まだ研究が緒についた段階
であり、バルク素材に比べて検討例が極めて少ない。こ
のため、現状では、有機薄膜の性質を有効に利用した新
しい機能を有する素子は未だ実現されていない。

素子への応用の面から見て、有機材料において特に注目
されるのは、分子間の電荷移動の現象である。有機材料
には、イオン化ポテンシャルが小さく他の分子に電子を
供給して自らは正のイオンになりやすいドナー性分子（
Ｄ分子）と、電子親和力か大きく他の分子から電子を受
取って自らは負のイオン状態になりやすいアクセプタ性
分子（Ａ分子）とがある。これら２種の分子間には、電
荷移動錯体と称される化合物が形成されることはよく知
られている。例えば、ペリレンとテトラシアノキノジメ
タン（Ｔ　ＣＮ　Ｑ）との錯体ては電荷が移動せず中性
であるが、テトラメチルフェニレンジアミン（ＴＭＰＤ
）とＴＣＮＱとの錯体はそれぞれの分子が正と負になり
イオン性である。

また、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）とクロラニル（
ＣＡ）との錯体のように、温度や圧力によって中性−イ
オン性転移が起こり、非線形な電気応答性などが観測さ
れるものも知られている（Ｊ、Ｂ、Ｔｏｒｒａｎｃｅ　
ｅｔ　ａｌ、：Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔ、、４６，
２５３（１９８１））。

このように電荷移動錯体が注目されるのは、０分子とＡ
分子との組み合わせが多岐にわたり機能設計の自由度が
極めて大きいこと、及び電場や光などの外部エネルギー
によってその機能を自在に制御できること、などの理由
による。素子への応用にあたっては、電荷移動錯体の中
性−イオン性転移現象を、電界、光により容易に起こす
ことができることか重要となる。

電界により、中性−イオン性転移現象を起こすための条
件としては次のようなものが考えられる。

（Ａ）基底状態である中性状態と、励起状態であるイオ
ン性状態とのエネルギー差が小さいこと。

（Ｂ）電荷移動錯体に高い電界を印加し得るような素子
構造にすること。

（Ｂ）の条件を満たす素子を実現するためには、次のよ
うな対策、すなわち；電荷移動錯体のバルク結晶ではな
く薄膜を用いる：電極と電荷移動錯体との間に絶縁層を
設けて電荷移動錯体の薄膜に電流が流れないようにする
：絶縁膜として比誘電率の高いものを用いる；が採用さ
れる。

（Ａ）の条件を満たすための対策としては、錯体の構成
分子として最適な分子を選択することか考えられる。し
かし、実際には（Ａ）の条件を実現することは困難であ
る。以下、（Ａ）の条件に関して更に詳細に検討する。

中性−イオン性転移が起こるしきい値電界Ｅ　ｌｋは、
次式によって決定される。

Ｅ　Ｉ　　Ｅ　Ｎ　−ｅ　Ｅ　＋　ｂ　ｄ（式中、ｅは
電荷の素置、Ｅｌはイオン性状態１こおけるＤ″″−Ａ
″　１ベア当りのエネルギー　ＥＮは中性状態における
Ｄ−Ａ　ｌペア当りのエネルギｄは０分子とＡ分子との
距離であり、おおよそ３，０〜３．５人である）。

この式かられかるように、中性状態とイオン性状態との
エネルギー差が小さ０はど、しき（１値電界Ｅ　ｌｈＯ
値が低下する。この場合、Ｅ　、、＋よ、電荷移動錯体
の耐圧電界、又は絶縁層の耐圧電界よりも低いことか必
要であり、現実的ζこＣｄ　２〜３×１０′″■／印オ
ーダー以下であること力へ好まし０゜したがって、 ＥＩ　　−ＥＮ＜Ｑ、ｌｅＶ の範囲であることか好ましい。

ＥＩ　　ＥＮの値が小さい電荷移動錯体の候補としては
、圧力印加や温度低下により中性力）らイオン性へ転移
するものや、電荷移動吸収帯の波長が０．８−以上に存
在するものが考えられる。より具体的には、ＰＴＺ−Ｔ
ＣＮＱ、ＴＭＤＡＰ−ＴＣＮＱ、　　　ＴＴＦ−ＣＡ　
　Ｓ　　ＴＴＦ　　−フ　ル　オ　ラ　ニ　ル　、ジベ
ンゾＴＴＦ−ＴＣＮＱＳＤＥＤＭＴＳｅＦ−ジメチルＴ
ＣＮＱ、ＴＭＤＡＰ−フルオラニル、ＴＴＦ−ジクロロ
ベンゾキノン、ペリレン−テトラフルオロＴＣＮＱ、ペ
リレン−ＤＤＱ、べ１ルンーＴＣＮＥ、ペリレン−ＴＣ
ＮＱ、ペリレンフルオラニルなどが挙げられる。

しかし、これらの錯体の中で、実際１こＥＥＮ＜Ｏ，ｌ
ｅＶという条件を満足するもの１よ、わずカニＰ　Ｔ　
Ｚ　−Ｔ　ＣＮ　Ｑ　、　Ｔ　Ｔ　Ｆ　−ＣＡ　ｆ：＋
すである。また、これらの錯体でも、Ｅｌ−ＥＮの値（
ま０、ｌｅＶより小さいけれども、０．１ｅＶＩこ近（
１値である。このため、Ｅ、ｈ’Ｄ値は１０１′Ｖ／ｃ
ｍｉこ近（１値となり、かなり高い電界を必要とすると
０う問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、低い電界によって電荷移動錯体の中性
からイオン性への転移を起こすこと力くでき、各種の機
能を容易に発現すること力くできる有機薄膜素子を提供
することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の有機薄膜素子は、ドナー性有機分子及びアクセ
プタ性有機分子の交互積層型電荷移動錯体からなる有機
薄膜を有する有機薄膜素子において、前記有機薄膜が、
バルク状態ではイオン性である交互積層型電荷移動錯体
を膜厚１０００Å以下の薄膜状態に形成して中性とした
ものからなることを特徴とするものである。

本発明において、バルク状態とは、粉末、結晶又は１１
以上の厚膜を意味する。バルク状態において錯体がイオ
ン性であるか否かは、次式で定義される電荷移動度の大
きさによって決定される。

Ｅｇ　　−ｐ　　［ρｌＥＪ　−ＩＩ　ｐ−Ｅａｌコ（
式中、ρはＤＡ分子間の電荷移動度、Ｅｇは実効的ＤＡ
結合エネルギー　ＥＭはマーデルングエネルギー　Ｉｐ
は０分子のイオン化ポテンシャル、ＥａはＡ分子の電子
親和力である）。

バルク状態においてイオン性を示す交互積層型電荷移動
錯体は、電荷移動度ρか０５以上である。

本発明者らは、このような錯体ても膜厚１０００Å以下
の薄膜状態に形成すれば、電荷移動度ρは０．１以下と
なり、その電気的性質は中性となることを見出した。バ
ルク状態においてイオン性の錯体か中性となる膜厚ｄ“
は、錯体の種類に応じて異なり、いずれも１０００Å以
下であるが、２００Å以下のものが多い。

バルク状態ではイオン性を示す錯体が、薄膜状態では中
性となる理由について説明する。ここで、イオン性の錯
体のエネルギーＥ、と中性の錯体のエネルギーＥＮとの
差は、次式で表わされる。

Ｅ夏　−ＥＮ−ＩＦ　　　　ＥＡ　　　　ＥＭ式中、Ｉ
Ｐはドナー性分子のイオン化ポテンシャル、ＥＡはアク
セプタ性分子の電子親和力、ＥＭはイオン化したＤ”　
−Ａ−１ベア当りのマーデルング・エネルギー　すなわ
ちＤ゛イオンＡ−イオンとからなる結晶格子のクーロン
ポテンシャルである。マーデルング・エネルギーＥうは
次式で表わされる。

（式中、１、ｊは分子のサイトを表わす。ｑｑ、はそれ
ぞれサイト１１ｊでの電荷、ｒ６．はサイト１１ｊ間の
距離、Ｎはサイト数である）。また、ＥＭは、通常、次
式のようにマーデルング定数αを用いて表わされる。

（式中、ｄは最近接のＤ−Ａ間距離、ｑはイオン性のＤ
゛分子電荷であり、この電荷はＡ−分子の電荷の絶対値
に等しい）。

イオン性交互積層型電荷移動錯体のマーデルング・エネ
ルギーについては、Ｍｅｔｚｇｅｒらにより計算された
例がある（Ｊ、　ＣｈｅＬＰｈｙｓ、、　５７．ｐ、１
８７Ｂ（１９７２））。この文献によると、マーデルン
グ定数は１．３０である。これは、正イオンと負イオン
との１次元無限チェーンのマーデルング定数１．３８に
極めて近い。このことから、イオン性交互積層型電荷移
動錯体の物性は、Ｄ”Ａ−カラム内の相互作用によって
ほぼ決定されると考えられる。カラム間の相互作用は斥
力的であるが、その寄与は極めて小さい。実際に、結晶
構造から判断すれば、Ｄ”Ａ−カラムに垂直な面内ては
、ある分子に対して同種の分子と異種の分子とかほぼ等
距離に位置し、相互作用はほぼ無視できる程度に解消さ
れる。したがって、錯体を薄膜化したときの電界などの
外部エネルギーに対する応答、及び物性変化についても
、１次元のＤ”Ａ−カラムだけを考えればよい。

本発明者らが、カラム内のＤ”Ａ−ベア数（これは錯体
薄膜の膜厚に対応する）と、Ｄ″Ａ″１Ａ″１ベア当デ
ルング・エネルギーとの関係を計算した結果を第１６図
に示す。０分子とＡ分子との間の距離は３．２〜３．５
人であり、Ｄ″Ａ−１ベア当りでは６．４〜７．０人の
膜厚に対応している。

また、Ｄ”Ａ−間のクーロン相互作用の大きさは約３．
ＯｅＶであり、マーデルング定数の０，１が０．３ｅＶ
のエネルギーに対応している。第１６図に示されるよう
に、クーロン相互作用の長距離性を反映して、Ｄ″Ａ−
ベアの数が増加しても無限チェーンすなわちバルク結晶
のマーデルング定数の値には収束しない。バルク結晶と
薄膜とのマーデルング・エネルギーの差は、５ベア（約
３３人）で０．３０ｅ　Ｖ、　１０ベア（約６７人）で
Ｏ，１，５ｅ　Ｖ、　１５ベア（約１１）　０λ）でり
、ｌＯｅ　Ｖ、　４５ペア（約３００人）でも０．０３
ｅ　Ｖと大きな差がある。このように、バルク状態では
イオン性の方が安定（Ｅ、−ＥＮ＜　０）でも、超薄膜
化するとマーデルング・エネルギーが低下するため中性
の方か安定（ＥＩ　　ＥＮ＞Ｏ）となる。バルク状態で
はイオン性を示す交互積層型電荷移動錯体が中性となる
膜厚ｄ　ｌ、は、前述したように錯体の種類に応じて異
なるが、具体的には工、及びＥＡに依存する。

このようにバルク状態においてイオン性である錯体を、
中性となる膜厚ｄ”′よりも薄くｄ“′に極めて近い薄
膜状態に形成した有機薄膜（以下、特に区別を必要とし
ない場合にはこのような有機薄膜を錯体薄膜という）は
、１０３〜１０５Ｖ　／　ＣＩｌ＋という従来と比較し
て極めて低い電界により、中性からイオン性へと転移す
る。１０３〜１０５Ｖ／ｃｎ＋の電界に対応する外部エ
ネルギーは、後述するように、光電場、特定のイオン種
又は分子種に感応する感応膜の膜電位などとして与える
こともできる。錯体薄膜を中性からイオン性へ転移させ
るのに要する外部エネルギーの値は、薄膜の膜厚、及び
錯体の種類に依存する。一方、錯体薄膜は、外部エネル
ギーが与えられて中性からイオン性へと転移することに
より、分極状態、吸収波長などの物性が変化する。した
がって、目的とする機能に応じて、錯体薄膜を中性から
イオン性へ転移させるための外部エネルギー、及びそれ
に伴う錯体薄膜の物性変化を考慮し、適当な素子構造を
採用することにより、優れた機能を有する有機薄膜素子
を容易に作製することができる。

本発明に係る錯体薄膜を各種素子に応用するにあたって
は、種々の素子構造が考えられる。錯体薄膜は１層だけ
て用いてもよい。ただし、所望の物性変化を得るために
は、錯体薄膜の合計の膜厚が数１００〜数１０００人で
あることか好ましいことが多く、このような場合には１
種又は２種以上の錯体薄膜と１種又は２種以上の他の有
機分子からなる薄膜とを複数層ずつ繰り返して積層した
超格子構造とすることが好ましい。他の分子としては、
絶縁性分子、ドナー性分子、アクセプタ性分子、バルク
状態において中性を示す交互積層型電荷移動錯体などが
挙げられる。

超格子構造を形成する場合、錯体に対して構造の大きく
異なる分子を積層すると構造が乱れやすくなるので、な
るべく構造の近い分子を積層して膜構造が乱れないよう
にすることが好ましい。また、隣接する薄膜間に電子的
な相互作用が働くと、錯体薄膜単独の場合と比較して、
電子状態か修飾されるおそれがある。したがって、錯体
薄膜に積層される他の分子の分子構造、電子状態を考慮
して組み合わせないと、所望の機能が得られないことが
ある。

バルク状態でイオン性の交互積層型錯体に構造が最も類
似しているのは、異種の交互積層型錯体である。ただし
、錯体としてバルク状態でイオン性のものを用いると、
錯体と錯体との相互作用が強いため全体がイオン性薄膜
となり、中性の薄膜が得られない。したかって、他の分
子として錯体を用いる場合には、バルク状態で中性の交
互積層型錯体を用いることが好ましい。その他の分子で
錯体薄膜と組み合わせるのが適当なものでは、ドナー性
分子、又はアクセプタ性分子が挙げられる。

錯体薄膜を構成する、バルク状態においてイオン性を示
す交互積層型電荷移動錯体を具体的に例示すると以下の
ようなものか挙げられる。

ＤＡＤ−ＴＣＮＱ、ＤＡＤ−ＴＣＮＱＦ４、Ｄ　Ａ　Ｄ
　−Ｍ　ｅ　Ｔ　ＣＮ　Ｑ　、　Ｄ　Ａ　Ｄ　−Ｄ　Ｍ
　ｅ　Ｔ　ＣＮ　Ｑ　。

ＤＡＤ−ＤＤＱ、ＤＡＤ−ＣＡ、ＤＡＤ−ＢＡ。

ＴＭＰＤ−ＴＣＮＱ、ＴＭＰＤ−ＭｅＴＣＮＱ。

ＴＭＰＤ−ＤＭｅＴＣＮＱＳＴＭＰＤ−ＤＤＱ。

ＴＭＰＤ−ＣＡ、ＴＭＰＤ−ＢＡＳＰＤ−ＴＣＮＱ、Ｐ
Ｄ−ＤＤＱ、ＰＤ−ＣＡ、ＰＤ−ＢＡ、ＰＴＺ−ＤＤＱ
、Ｎ−ＭｅＰＴＺ−ＴＣＮＱ。

Ｍ２Ｐ−ＴＣＮＱ、Ｍ２　Ｐ−ＴＣＮＱＦ４、Ｍ２Ｐ−
ＤＤＱＳＭ２　Ｐ−ＴＣＮＥ、Ｍ２　Ｐ−ＣＡ、　　Ｍ
２　Ｐ−ＤＴＦ、　　ＨＭＤ−ＴＣＮＱ。

ＴＭＢ−ＴＣＮＱ、ＴＭＢ−ＴＣＮＱＦ４　、ＴＭＢ−
ＤＤＱＳＤＢＴＴＦ−ＴＣＮＱなどである。

（ＤＡＤ：ジアミノデュレン、 ＴＣＮＱ　：テトラシアノキノジメタン、ＴＣＮＱＦ４
　：テトラシアノテトラフルオロキノジメタン、 Ｍ　ｅ　Ｔ　ＣＮ　Ｑ　：メチルテトラシアノキノジメ
タン、 Ｄ　Ｍ　ｅ　Ｔ　ＣＮ　Ｑ　ニジメチルテトラシアノキ
ノジメタン、 ＤＤＱ　ニジクロロジシアノキノン、 ＣＡ＋クロラニル、ＢＡ：ブロマニル、ＴＭＰＤ　：テ
トラメチルバラフエニレンジアミン、 ＰＤ：パラフェニレンジアミン、 ＰＴＺ　：フェノチアジン、 Ｎ−ＭｅＰＴＺ：Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｐニジメ
チルフェノチアジン、 ＴＣＮＥ　：テトラシアノエチレン、 ＨＭＤ　：ヘキサメチルジアミノジュレン、ＴＭＢ：３
．３“、５．５’−テトラメチルヘンジシシ、ＴＴＦ：
テトラチアフルバレン、 ＤＢＴＴＦ　：ジヘンゾテトラチアブルバレン）このよ
うにバルク状態においてイオン性を示す交互積層型電荷
移動錯体としては多数の種類かあり、そのいずれても薄
膜状態に形成することにより中性となるので、素子を構
成する材料の選択の枠か広がる。

錯体薄膜に積層される絶縁性分子としては、ポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが挙げられる。

錯体薄膜に積層される０分子又はへ分子を具体的に例示
すると、下記の構造式で示されるものか挙げられる。

０分子 Ｃ Ｎ Ｓ、、、、　　、、、、　Ｓ Ｓ・パ ゛Ｓ Ｘ＝ Ｏ （ｉｉ）Ａ分子 Ｆ ０□Ｈ ＮＯ□ Ｃ Ｎ Ｃ Ｎ ＮＯ□ ｏｔ ＮＯ□ Ｎ Ｎ Ｉ ｔ 錯体薄膜に積層される、バルク状態において中性を示す
交互積層型電荷移動錯体を具体的に例示すると、ＰＴＺ
−ＴＣＮＱ、ＴＭＤＡＰ−ＴＣＮＱ、ＴＴＦ−ＣＡＳＴ
ＴＦ−フル、ｔラニル、ＤＢＴＴＦ−ＴＣＮＱ、ＤＥＤ
ＭＴＳｅＦ−ＤＭｅＴＣＮＱ、ＴＭＤＡＰ−フルオラニ
ル、ＴＴＦ−ジクロロベンゾキノン、ペリレンＴ　ＣＮ
　Ｑ　Ｆ　４　、ペリレン−ＤＤＱ、ペリレン−ＴＣＮ
Ｅ、ペリレン−ＴＣＮＱ、ペリレンーフルオラニル、Ｐ
Ｚ−ＴＣＮＱなどか挙げられる。

以下、本発明に係る各種機能を有する有機薄膜素子の構
造及び動作原理を簡単に説明する。

表示素子 １対の電極間に錯体薄膜を含む有機薄膜を設けた基本構
造を有する。有機薄膜に電界を効果的に印加できるよう
にするために、電極と有機薄膜との間に絶縁膜を設ける
のが一般的である。有機薄膜は、例えば錯体薄膜と絶縁
性薄膜とを繰り返し積層した超格子構造となっている。

この表示素子では、電極から有機薄膜に電界を印加する
ことにより、錯体薄膜が中性からイオン性へと転移し、
錯体薄膜による光の吸収波長が変化するので、表示機能
を得ることかできる。

錯体薄膜のＥ、−ＥＮの大きさは、膜厚に依存するので
、これを利用して多値機能を有する表示素子を作製する
ことかできる。この表示素子では、少なくとも２つ以上
の異なる膜厚ｄ１　　ｄ２、・・・を有する錯体薄膜が
少なくとも２層以上含まれている。膜厚ｄ、の錯体薄膜
におけるＥ、−ＥＮの値と、膜厚ｄ２の錯体薄膜におけ
るＥ、−ＥＮの値とが異なるので、両者では中性からイ
オン性へと転移する電界の強度が異なる。したがって、
例えばｄ、＜ｄ２＜ｄ“′とした場合、外部から印加す
る電圧を増加していくと最初に膜厚ｄ２の錯体薄膜が中
性からイオン性へと転移し、更に電圧を増加すると膜厚
ｄ、の錯体薄膜も中性からイオン性へと転移する。この
ように、多値の印加電圧に対して応答する表示素子を実
現することができる。

錯体薄膜のＥＩ−ＥＮの大きさは、錯体の種類にも依存
するので、これを利用して多値機能を有する素子を作製
することができる。この表示素子では、少なくとも２種
以上の錯体を用いて、錯体薄膜か少なくとも２層以上形
成されている。１つの種類の錯体薄膜におけるＥＩ　　
ＥＮの値と、他の種類の錯体薄膜におけるＥ、−ＥＮの
値とか異なるので、両者では中性からイオン性へと転移
する電界の強度が異なる。したかって、外部から印加す
る電圧を増加していくと最初に例えば１つの種類の錯体
薄膜が中性からイオン性へと転移し、更に電圧を増加す
ると他の種類の錯体薄膜も中性からイオン性へと転移す
る。このようにして多値の印加電圧に対して応答する表
示素子を実現することができる。

錯体薄膜と、この錯体とは吸収帯の異なる分子からなる
薄膜を積層した超格子構造を採用することもできる。光
吸収特性に関しては、バルク状態でイオン性を示す錯体
を中性化すると、はとんどのものが４００〜４５０ｎｔ
ｘに吸収帯を持ち、黄色を示す。これを電界によりイオ
ン化させると、５［）０〜８００ｒ＋ａ＋以上の長波長
域に大きな吸収帯を持ち、青色又は緑色を示す。一方、
バルクで中性の錯体のうち、例えばＰＴＺ−ＴＣＮＱや
ＰＺ−ＴＣＮＱは４００〜６００ｎｍに吸収帯を持ち、
赤色を示す。したかって、これらの錯体を用いて超格子
構造を形成すれば、多値の印加電圧に対して応答する表
示素子か実現でき、かつ表示色の選択の幅か広がる。

電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） 半導体基板表面に形成されたソース、ドレイン領域間の
チャネル領域上に、ゲート絶縁膜、錯体薄膜を含む積層
膜、及びゲート電極を順次形成した基本構造を有する。

このＦＥＴでは、基板とゲート電極との間に印加する電
圧値を徐々に増加させていくと、錯体薄膜が中性のとき
にでは単なる絶縁層として作用するが、中性からイオン
性へ転移すると大きな分極が生じて、錯体薄膜内の電場
は転移前と比較して小さくなる。この転移に伴い、半導
体表面の電位が変化し、チャネル領域のキャリア密度が
不連続に増加する。ゲート電圧とドレイン電流との関係
でいえば、錯体薄膜が中性から斜 イオン性へ転移するのに対応するゲート電圧Ｖ６のとこ
ろでドレイン電流が急激な増加を示し、オフからオンへ
のスイッチング機能を示す。

錯体薄膜か中性からイオン性へ転移するときの電界は、
錯体薄膜の膜厚、及び錯体の種類にも依存する。したが
って、有機薄膜層を錯体薄膜と絶縁性薄膜との超格子構
造とし、錯体層を構成する錯体層を変化させるか、又は
錯体層の膜厚を変化させることにより、多段階のスイッ
チング機能を有するＦＥＴ素子を実現することができる
。

焦電素子 １対の電極間に錯体薄膜を設けた構造を有し、電圧を印
加することにより錯体薄膜を分極化処理した状態で使用
される。錯体薄膜に電圧を効果的に印加するために、電
極と錯体薄膜との間に絶縁性薄膜を設けることが好まし
い。この焦電素子では、錯体薄膜に電圧を印加するとい
う極めて制御性のよい手段で分極化処理ができ、薄膜中
に効率よく分極状態を実現することができる。そして、
錯体薄膜の積層方向に非常に大きな双極子を高密度に形
成できるため、単位体積当りの分極（Ｐ−ＮΔμ／Ｖｌ
　も大きな値となる。また、これらの錯体の多くは、中
性からイオン性への転移によって、８００ｎｍ以上の赤
外波長域に錯体分子特有の電荷移動吸収を持つことから
、錯体分子の選択によっては、特定の波長にのみ感応す
る薄膜を提供することかできる。

従来の焦電素子には、強誘電性の無機結晶やセラミック
スが用いられている。しかし、これらの材料を用いた場
合、素子の大面積化が困難であったり、膜厚か厚いため
、素子の応答速度が遅いという欠点があった。その結果
、例えば焦電素子の最も大きな用途である赤外センサー
などでは、ボロメータ−のような波長分解能が得られず
、しかも応答性も悪いという欠点がある。このため、Ｈ
ｇＣｄＴｅなどの半導体結晶材料を用いた光量効果型の
センサーに対抗できなかった。また、無機物は、焦電係
数が比較的大きなものであっても、熱容量が大きすぎた
り、誘電率か大きすぎたりするため、結果的にセンサー
の性能指数か小さくなり、その応用範囲が極めて限定さ
れていた。

一方、ポリフッ化ビニリデンのような有機＾分子からな
る圧電性材料は、３　Ｘ　１０−”Ｃ／（至）２という
、無機物に匹敵する焦電係数を有し、しかも熱容量も小
さいことから、その応用か検討されてきた。しかし、こ
れらの材料は、分極化処理のために、延伸、ポーリング
などの機械的処理が必要であるが、これらの処理によっ
てクリープ現象が生じるため、焦電特性の安定性に問題
かあった。また、有効な焦電性を示すには、１０〇−程
度の厚さが必要であるため、ＦＥＴやＣＣＤなどの半導
体集積回路と組み合わせて、例えば赤外光をドレイン電
流変化として検出するなどの高度なセンシングシステム
に適用することは困難であった。

これに対して、本発明に係る焦電素子では、以上のよう
な問題を解消できる。

溶液センサー 錯体薄膜の中性からイオン性への転移は、特定の化学種
に感応する感応膜の膜電位によっても起こすことができ
る。

感応膜上で反応が進行した場合、膜表面に種々の物理化
学的変化が誘起される結果として、膜電位は一般に以下
のように表わされる。

（式中、θは電荷密度、ｔはイオンの輸率、Ｃ１Ｃ２は
電解溶液の濃度、γ−Ｃ＋／Ｃ２、Ｆはファラデー数で
ある）。

感応膜の表面での化学反応の進行具合によって、この膜
電位が変化し、 Δ曹−μψｌ−Δψ２ となる。この電位の大きさは、感応膜の種類、目的とす
る成分の濃度、反応率によって異なるが、１〜５００ｍ
　Ｖ程度の大きさである。したがって、これらの感応膜
から錯体薄膜に加えられる電界強度は約１０４〜ｌＯ’
Ｖ／ｃＸｎ程度となる。この電界は、錯体薄膜を中性か
らイオン性へ転移させるのに充分な大きさである。

本発明に係る溶液センサは、基板上に錯体薄膜及び感応
膜を順次積層した構造を有する。この溶液センサは、測
定されるべき成分を含む溶液中に浸漬されて使用される
。この溶液センサでは、感応膜の表面での化学反応によ
り膜電位か変化すると、錯体薄膜のイオン化率か急激に
増加し、使用されている錯体種に特育の電荷移動吸収を
示す。

この吸収変化は、許容遷移であるため、膜厚が２００人
と極めて薄い場合であっても充分大きな値を示し、ホト
ダイオードなどの検出器を用い、光学的に検出すること
ができる。

従来、バイオセンサ、イオンセンサとしては、感応膜と
電極とから構成される電極型と称されるものが使用され
ている。これらのセンサは、感応膜上での反応により生
成又は消滅する分子が電極活物質と相互作用することに
よって生じる膜電流や膜電位の変化を、ポテンショメト
リ一方式又はアンベロメトリ一方式で検出するものであ
る。しかし、電極型のセンサでは、溶液中に比較電極を
設置しなければならず、小形化か困難である。特に、多
種の化学種を同時に計測できるシステムを構成しようと
する場合には、小形化か極めて困難である。また、最近
では、多機能・高速化を図るために、半導体トランスデ
ユーサを利用したイオンセンサ（ＩＳＦＥＴ）か検討さ
れている。このｌ５ＦＥＴは絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタとほぼ同じ構造を有し、ゲート電極を設ける代
わりに、ゲート絶縁膜に電解液を接触させて、チャネル
領域の導電率の変化を検出するものである。

ｌ５ＦＥＴは、電極型のセンサと比較して、小形化及び
応答性の改善が期待されているか、やはり溶液中に比較
電極を設置しなければならず、小形化を達成することは
困難である。また、いずれのセンサでも応答性は充分で
はない。

これに対して、本発明の溶液センサは、基板上に複数の
錯体薄膜及び感応膜を集積化でき、比較電極なども必要
がないので、小形化を図ることかできる。また、本発明
の溶液センサは、応答性にも優れている。

光記録素子 錯体薄膜の中性からイオン性への転移は、光電場によっ
ても起こすことかできる。

まず、錯体薄膜を電場により中性からイオン性へ転移さ
せた場合を考えると、イオン化した錯体分子の面密度は
、 Ｑ／Ｓ１ｍεεｏＶ／ｅｄ である。錯体薄膜の比誘電率を５０程度とすると、この
値は約１０”　ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／　ｃｍ　２となる
０次に、光の強度Ｐと対応する光電場の強度Ｅとの間に
は、一般に、 Ｅ＝　（２Ｆ／　εεｏ　Ｓ）　”２ （式中、Ｓはビームサイズである） の関係がある。また、単位時間当りの光子密度Ｎｐは、 Ｎｐ−Ｐ　（ω）／力ω である。したがって、光電場強度は、 Ｅ−（２Ｎｐ−力ω／εε。５）１２ となる。光記録用の光源としては、指向性・単色性のよ
いレーザが用いられる。例えば、波長５００ｎｌ　ビー
ム径３ｕｍ、出力１００ｍＷのレーザビームでは、光子
密度Ｎｐは約１０′７（ｐｈｏｔｏｎｓ／　５ｅｅ）と
なる。したがって、光電場強度は、約ＬＯ’Ｖ／ａｍ程
度であると見積もることができる。

一方、分子の光吸収の遷移強度（放射エネルギー密度と
Ｅｉｎｓｔｅｉｎの吸収遷移確率（Ｂ　ｍｎ）との積）
は、振動子強度（ｆ）によって見積もることができる。

実験的には、ｆは分子吸収係数ε（ν）を用いて、 ｆ＝Ａ０ｆε（ν）ｄν （式中、Ａ１は定数である） より求められる。

一般に、許容遷移の場合には、ｆ＞０．１であり、モル
吸収係数ε（ν）が約１０’　　（Ｍ　−’ｃｏ＋−’
）であれば、薄膜の吸光度は少なくとも１０−２程度と
なる。

吸収される光子密度は約１０　”　（ｐｈｏｔｏｎｓ／
　５ｅｅ）であるから、光電場強度は１０’〜１０’Ｖ
／ｃｍとなる。

この光電場強度は、錯体を直接光励起し、中性からイオ
ン性への転移を起すのに充分な大きさとなる。

本発明の光記録素子では、錯体薄膜をトナー性分子から
なる薄膜（Ｄ分子薄膜）とアクセプタ性分子からなる薄
膜（へ分子薄膜）とで挟んだ、Ｄ／　［ＤＡ］　／Ａと
いう３層構造を記録単位として含んでいる。

この光記録素子への記録は、外部情報信号に応じて、特
定波長の光をオン・オフさせて照射することにより行わ
れる。光か照射された部位の記録単位では以下に述べる
いずれかの原理に基づいて情報が保持される。■錯体か
中性からイオン性へと転移した後、隣接する０分子及び
へ分子へ電荷が移動し、情報が保持される。■Ｄ分子が
光励起し、錯体薄膜を介してへ分子薄膜への電子移動が
起こり、０分子及びＡ分子がそれぞれイオン化すること
により情報が保持される。００分子及びへ分子がイオン
化し、これらの分極場の作用により錯体が中性からイオ
ン性へと転移することにより情報が保持される。

この記録素子に記録された情報の読み出し方法について
説明する。光か照射された部位の記録単位では、錯体薄
膜が中性からイオン性へ転移している。錯体の光吸収は
、イオン性の場合と中性の場合とで大きく異なっている
ので、情報か記録されているか否かは容易に識別できる
。したがって、低出力の参照光を照射し、錯体薄膜から
の透過光を検出することにより、情報を読み出すことか
できる。

また、Ｄ／　［ＤＡ］　／Ａという３層構造を構成する
分子の種類の組み合わせを変化させて、互いに波長の異
なる特定波長の光に応答する複数の記録単位を構成し、
これらの記録単位を複数段積層すれば、多重記録素子を
作製することができる。

この多重記録素子への記録は、複数の異なる波長の光を
照射することができる多重光源を用い、各々の波長の光
をオン・オフさせて、光学系を通して記録素子へ照射す
ることにより行われる。光が照射された部位において、
対応する波長の光が照射された記録単位では、前述した
いずれかの原理に基づいて情報が保持される。

この多重記録素子に記録された情報の読み出しは、波長
域の広い低出力の参照光を一括照射し、透過光を走査型
分光検出器によって検出することにより行われる。この
操作により、特定の記録部位に記録された多重情報を同
時並列的に読み出すことができる。

現行の各種メモリ媒体としては、半導体メモリ、光ディ
スク、磁気ディスクなどがある。バイポーラＲＡＭなと
の半導体メモリは、アクセスタイムの面で圧倒的に優れ
ている。一方、光ディスクは、ビット単価が安く、磁気
ディスクなどの他の外部メモリと比較して記録密度が高
いという特長があるため、実用化が急速に進んでいるが
、書き換え性、信頼性などの点でなお克服すべき課題が
多い。

更に、超高密度記録という点では、ヒートモードに比べ
てフォトンモードでの記録方式が優位であるという観点
から、有機分子のフォトクロミック材料などが精力的に
研究されてきている。最近では、フォトケミカル・ホー
ル拳バーニング（ＰＨＢ）現象などの新しい物性現象を
利用した記録技術の研究開発も活発に検討されている。

しかし、有機分子例えばフォトクロミック材料を用いた
従来のフォトンモード記録方式では、分子内結合の開裂
や、大きな構造的変質を伴うため、情報の保持特性か極
めて悪いという欠点がある。

これに対して、本発明の光記録素子では、錯体薄膜にお
ける中性からイオン性への転移を利用しており、単に分
子間での電荷再分布が生じるだけであるため、従来のフ
ォトンモード記録方式で問題となっている結合開裂など
による保持特性の劣化という欠点を回避できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例１〜４（表示素子） 第１図は本発明に係る表示素子の基本構造を示す断面図
である。第１図に示されるように、石英ガラス基板１上
に、膜厚４０００人のＩＴＯ透明電極２、絶縁膜として
膜厚２０００人のＳｒＴｉＯ３層３、有機薄膜層４、絶
縁層として膜厚２２０へのポリイソブチルメタクリレ−
）（ＰｉＢＭＡ）層５、膜厚２００人の半透明のＡｕ電
極６か順次形成された構造を有している。

ＩＴＯ電極２はスパッタ法により形成された。

ＳｒＴｉ０３層３はＩＴＯ電極２が形成された石英ガラ
ス基板１を５００℃に保持した状態で、スパッタ法によ
り形成された。有機薄膜層４は錯体薄膜及び他の分子か
らなる薄膜を複数層積層した超格子構造を有し、これを
構成する各薄膜は真空蒸着法により形成された。ＰｉＢ
ＭＡ層５はＬＢ法（垂直浸漬法）により膜厚１１人の単
分子膜を２０層累積することにより形成された。Ａｕ電
極６は蒸着法により形成された。

実施例１（表示素子） 本実施例の表示素子ては、第１図中の有機薄膜層４が、
第２図に示されるように、膜厚１００人の〜１゜Ｐ−Ｔ
ＣＮＱ薄膜１１と膜厚５０人のポリフッ化ビニリデン（
ＰＶＤＦ）薄膜１２とが交互に１５周期繰り返して積層
された超格子からなっており、合計の膜厚は２２５０人
である。

この素子は、印加電圧ｙ　ａｐの値に応じ、て、以下の
ような表示色を示した。

Ｖ、、＜５Ｖで黄色、 ■、、≧５Ｖで黒紫色。

実施例２（表示素子） 本実施例の多値（多色）表示素子では、第１図中の有機
薄膜層４が、第３図に示されるように、膜厚８０人のＭ
２Ｐ−ＴＣＮＱ薄膜２１と膜厚５０人のポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）薄膜２２とか交互に１０周期繰り返
して積層された超格子と、膜厚１００人のＭ２Ｐ−ＴＣ
ＮＱ薄膜２３と膜厚５０人のポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦ）薄膜２２とが交互に１０周期繰り返して積層さ
れた超格子とからなっている。

この素子は、印加電圧Ｖ、ｌ、の値に応じて、以下のよ
うな表示色を示した。

Ｖ、、＜５Ｖで淡黄色、 ５■≦ｖ、ｐ≦８ｖで浅黒紫色、 Ｖ、、＞ｇＶで濃黒紫色。

実施例３（表示素子） 本実施例の多値（多色）表示素子では、第１図中の有機
薄膜層４が、第４図に示されるように、膜厚８０人のＭ
２Ｐ−ＤＤＱ薄膜３１と膜厚５０人ノポリフッ化ビニリ
デン（ＰＶＤＦ）薄膜３３とが交互に１０周期繰り返し
て積層された超格子と、膜厚１００人のＭ２Ｐ−ＴＣＮ
Ｑ薄膜３２と膜厚５ｏ人のポリフッ化ビニリデン（ＰＶ
ＤＦ）薄膜３３とが交互に１０周期繰り返して積層され
た超格子とがらなっている。

この素子は、印加電圧ｖ、ｐの値に応じて、以下のよう
な表示色を示した。

ｖ、、＜５ｖて黄色、 ５ｖ≦Ｖ　ａｐ≦８Ｖで青色、 Ｖ、、＞３Ｖで濃青緑色。

実施例４（表示素子） 本実施例の多値（多色）表示素子では、第１図中の有機
薄膜層４が、第５図に示されるように、膜厚１００人の
ＰＺ−ＴＣＮＱ薄膜４１と膜厚１００人のＤＡＤ−ＴＣ
ＮＱ薄膜４２とが交互に１０周期繰り返して積層された
超格子と、絶縁膜として膜厚１００人のポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）薄膜４３と、膜厚１００人のＰＴＺ
−ＴＣＮＱ薄膜４４と膜厚１００人のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ
薄膜４５とが交互に１０周期繰り返して積層された超格
子とからなっている。

この素子は、印加電圧Ｖ、、の値に応じて、以下のよう
な表示色を示した。

Ｖ、、＜５Ｖで赤色、 ５Ｖ≦Ｖ、ｌ、≦８ｖで緑色、 Ｖ、、＞８Ｖで黒色。

実施例５〜６　（ＦＥＴ） 第６図は本発明に係るｎチャネルＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ
の基本構造を示す断面図である。ｐ型シリコン基板５１
にはｎ型ソース、ドレイン領域５２．５３か形成されて
いる。ソース、ドレイン領域５２．５３間のチャネル領
域上に膜厚約１００人の熱酸化膜からなるゲート酸化膜
５４を介して有機薄膜層５５が形成され、その上にゲー
ト電極５６か形成されている。ソース、ドレイン領域５
２．５３上にはソース、ドレイン電極５７．５８が形成
されている。

実施例５　（ＦＥＴ） 本実施例においては、第６図中の有機薄膜層５５か、第
７図に示されるように、膜厚８０人のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ
薄膜６１、膜厚５０人のＰＶＤＦ薄膜６２、膜厚１００
人のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ薄膜６３、膜厚５０人のＰＶＤＦ
薄膜６２の４層からなっている。これらの各層は真空蒸
着法により形成された。

この素子は、第９図に示されるように、ゲートｙ 電圧が１−５Ｖ　（Ｖ　ｃ＋）と２−　ＩＶ　（Ｖ　Ｃ
２）　ｌ：なツタときに、ソース・ドレイン電流が急激
に増加し、多段階のスイッチング機能を示した。

実施例６　（ＦＥＴ） 本実施例においては、第６図中の有機薄膜層５５が、第
８図に示されるように、膜厚１００人のＤＡＤ−ＴＣＮ
Ｑ薄膜７１、膜厚５０人のＰｖＤＦ薄膜７２、膜厚１０
０人のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ薄膜７３、膜厚５０人のＰＶＤ
Ｆ薄膜７２の４層からなっている。

これらの各層は真空蒸着法により形成された。

この素子は、第９図に示されるように、ゲートｒ 電圧が１−５Ｖ　（ＶＧＩ）と１．８Ｖ　（ＶＯ２）に
なったときに、ソース・ドレイン電流か急激に増加し、
多段階のスイッチング機能を示した。

実施例７（焦電素子） 第１０図は本発明に係る焦電素子の基本構造を示す断面
図である。ガラス基板８１上にＡｇ電極８２、膜厚２０
０人のポリブチルメタクリレート（ＰＢＭＡ）薄膜８３
、膜厚１００人の錯体薄膜８４、膜厚２００人のＰＢＭ
Ａ薄膜８５、ニクロム電極８Ｂが順次形成されている。

錯体薄膜８４を構成する錯体として、第１表に示される
バルク状態ではイオン性を示す電荷移動錯体を用いて、
焦電素子を作製した。比較のために、錯体薄膜８４の代
わりに、従来使用されているポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦ）又はＢａＴｉＯ２を用いて、焦電素子を作製し
た。

これらの焦電素子について、温度制御装置によって一８
０〜３００℃の範囲で温度を変化させながら、電荷量針
により電極面に蓄積した総電荷量を求めて、焦電係数を
算出した。これらの結果を第１表にまとめて示す。

第１表かられかるように、本実施例の焦電素子の焦電係
数ｐは、有機高分子のうちで最も高い値を示すＰＶＤＦ
を用いたものと同等又はそれ以上の高い値となっている
。また、各々の錯体の電荷移動吸収が赤外領域にあるた
め、特定の波長にのみ感応する焦電素子を作製すること
ができる。

第　　　　１　　　　表 実施例８（溶液センサー） 第１１図は本実施例の溶液センサーのセンサーヘッド９
０の断面図、第１２図はこの溶液センサーの使用状態を
示す図である。第１１図に示されるように、透明ガラス
板９１上に、３種の錯体からなる膜厚１００人の錯体薄
膜９２．９３．９４か直径ｌ關の円形に形成されている
。錯体薄膜９２．９３．９４を構成する錯体としては、
それぞれＤＡＤ−ＴＣＮＱ。

ＴＭＰＤ−ＣＡ、３．３°、５，５°−Ｔ　Ｍ　Ｂ　−
Ｄ　Ｄ　Ｑか用いられている。これらの錯体薄膜９２．
９３．９４の上に、感応膜９５が形成されている。この
感応膜９５としては、アンモニウムイオンに感応性を有
する硝化菌微生物を固定化したコラーゲン膜、又は尿素
分子に特異的に作用するウレアーゼ膜か用いられている
。このガラス板９１は、固定治具９６によりガラスファ
イバー束９７の先端部に固定され、３つの感応部位に対
してファイバー束９７の分割された３つの領域の光学軸
が軸合わせされている。第１２図に示されるように、フ
ァイバー束９７の後方部にはフォトダイオードからなる
光検出器９８の所定チャネル部が接続され、更にこの光
検出器９８はデータ解析処理系９９に接続されている。

このセンサーへラド９０の３つの感応部位からの光は、
ファイバー束９７の後方部に配置されたフォトダイオー
ドからなる光検出器９８の所定チャネル部に誘導される
ようになっている。また、センサーヘッド９０に対向し
て、約５　ｍｍ離れた位置にプローブ光導入ファイバー
ヘッド１００が光学軸を軸合わせして配置されている。

このプローブ光導入ファイバーヘッド１００の後方部に
はプローブ光源１０１か配置されている。センサーヘッ
ド９０及びプローブ光導入ファイバーへラド１００は、
容器１０２内に収容された検体溶液１０３中に浸漬され
る。溶液を撹拌するか、又はフローセル型の容器に収容
して溶液を流して測定すると、静止状態で測定する場合
と比較して、感応膜の膜電位の変化速度が大きいので、
分析時間を短縮することかできる。

この溶液センサーでは、検体溶液１０３中の試料の濃度
変化に伴う感応膜の膜電位の変化に応じて、有機薄膜層
９２．９３．９４を構成する錯体が中性からイオン性へ
と転移して電荷移動吸収か出現するので、測定対象とな
るイオン又は分子種を検出することができる。この溶液
センサーで測定に要した時間は約５〜４０秒であった。

それぞれの感応部位の測定感度は、従来の電極型方式に
比べて２〜１０倍高い値であった。

実施例９（光記録素子） 第１３図は本実施例の光記憶素子の断面図である。

第１３図に示されるように、ガラス基板１１１上に、Ａ
分子薄膜１１２として膜厚３００人のＤＤＱ薄膜、錯体
薄膜１１３として膜厚１００人のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ錯体
薄膜、Ｄ分子薄膜１１４として膜厚２００人のテトラア
ザアヌレンニッケル錯体薄膜を順次積層することにより
、３層構造の記録単位が形成されている。

この光記録素子に、０分子であるテトラアザアヌレンニ
ッケル錯体にだけ特異的な吸収波長である４　Ｂ　０ｎ
Ｉｌのレーザー光を、光学系を通してスポット径５１、
ａカ１００ｍ　Ｗの条件で照射して、情報の書き込みを
行った。この場合、０分子が光励起し、錯体薄膜を介し
て大分子薄膜への電子移動が生じ、０分子及び大分子が
それぞれイオン化することにより情報が保持される。

イオン性のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ錯体には７５０ｎ１こ吸収
か認められるが、中性のＭ２Ｐ−ＴＣＮＱ錯体には７５
０ｒｖ＋こ吸収は認められない。そこで、白色光をバン
ドフィルターを通過させ、７００〜８００ｒｖにだけ光
強度分布を持つように調整した出力０．２ｍＷの参照光
を記録部位に照射し、７５０ｎ１こおける光透過強度を
増幅して検出し、書き込みを行わなかった部位の透過光
強度と比較した。

その結果、雑音レベルの強度変化ΔＴｎに対して、極め
て大きい信号強度変化ΔＴｓか検出された。

実施例１０（多重光記録素子） 第１４図は本発明に係る多重光記録素子への記録方法を
示す図、第１５図は同多重光記録素子に記録された情報
を読み出す方法を示す図である。

第１４図に示されるように、ガラス基板Ｉｌｌ上には、
Ｄ、／　［ＤＡコ、、／Ａ、（ｍは１〜ｎ　）という３
層構造からなる記録単位（各記録単位の構成分子の組み
合わせは異なる）かｎ段階にわたって積層されて多重光
記録素子１２１が形成されている。

各記録単位を構成するり、、（ｍは１〜ｎ）分子は、互
いに異なる波長λｍ　　（ｍは１〜ｎ）の光に特異的に
感応する。外部情報は、信号割当て回路１２２によって
、多重光源１２３を構成する波長λ□（ｍは１〜ｎ）の
光を照射する各光源に割り当てられ、各光源のオン・オ
フが制御される。外部情報に対応する光は、光学系１２
４を通して多重光記録素子１２１の記録部位（ｘ　ｙ）
へ照射される。記録部位（ｘ　ｙ）では、照射された光
に感応する記録単位の０分子が励起され、中性の［Ｄ　
Ａ］薄膜を介してへ分子に電子移動が起こり、０分子及
びＡ分子がイオン化され、これらの分極基の作用によっ
て錯体がイオン化される。このため、記録部位（ｘ　ｙ
）では、各記録単位が形成されている階層毎に情報か記
録される。

第１５図に示されるように、記録かなされた記録単位で
は、錯体が中性からイオン性へ転移して［Ｄ“Ａ］、（
ｍは１〜ｎ）となった状態で情報が保持されている。こ
れらのイオン性の［Ｄ”Ａ−］。錯体は、中性の［ＤＡ
］錯体よりも長波長側に、光吸収λ−（ｍは１〜ｎ）を
有する。参照光源１２５から、波長域の広い低出力の参
照光を一括照射し、多重光記録素子１２１の下方に配置
され、走査回路１２７によって走査される走査型分光検
出器１２Ｂにより、記録部位の情報を同時並列的に読み
出すことができる。そして、信号処理回路１２８により
元の情報と等価な情報に変換することができる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、各種の機能を容易
に発現することができる有機薄膜素子を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る表示素子の基本構造を示す断面図
、第２図は本発明の実施例１における表示素子を構成す
る有機薄膜層を示す説明図、第３図は本発明の実施例２
における表示素子を構成する有機薄膜層を示す説明図、
第４図は本発明の実施例３における表示素子を構成する
有機薄膜層を示す説明図、第５図は本発明の実施例４に
おける表示素子を構成する有機薄膜層を示す説明図、第
６図は本発明に係るＦＥＴの基本構造を示す断面図、Ｍ
７図は本発明の実施例５におけるＦＥＴを構成する有機
薄膜層を示す説明図、第８図は本発明の実施例６におけ
るＦＥＴを構成する有機薄膜層を示す説明図、第９図は
本発明の実施例５．６におけるＦＥＴのゲート電圧とド
レイン電流との関係を示す特性図、第１０図は本発明の
実施例７における焦電素子の基本構造を示す断面図、第
１１図は本発明の実施例８における溶液センサーのセン
サーヘッドを示す断面図、第１２図は同溶液センサーの
使用状態を示す断面図、第１３図は本発明の実施例９に
おける光記録素子の断面図、第１４図は本発明の実施例
１０における多重光記録素子への記録方法を示す説明図
、第１５図は同多重光記録素子からの記録の読み出し方
法を示す説明図、第１６図は交互積層型電荷移動錯体の
カラム内のＤＡペア数とマーデルング定数との関係を示
す特性図である。 １・・・石英ガラス基板、２・・・ＩＴＯ透明電極、３
・・・５ｒＴｉＯ，層、４・・・有機薄膜層、５・・・
ＰｉＢＭＡ層、６・・・Ａｕ電極、５１・・・ｐ型シリ
コン基板、５２．５３・・・ｎ型ソース、ドレイン領域
、５４・・・ゲート酸化膜、５５・・・有機薄膜層、５
６・・・ゲート電極、５７．５８・・・ソース、ドレイ
ン電極、１１１１・・・ガラス基板、８２・・・Ａｆｉ
電極、８３・・・ＰＢＭＡ薄膜、８４・・・錯体薄膜、
８５・・・Ｐ　Ｂ　Ｍ　Ａ　Ｒ膜、８６・・・ニクロム
電極、９ｏ・・・センサーヘッド、９１・・・透明ガラ
ス板、９２．９３．９４・・・錯体薄膜、９５・・・感
応膜、９６・・・固定治具、９７・・・ガラスファイバ
ー束、９８・・・光検出器、９９・・・データ解析処理
系、１００・・・プローブ光導入ファイバーヘッド、ｆ
（１１・・・プローブ光源、１０２・・・容器、１０ｇ
・・・検体溶液、１１１・・・ガラス基板、１１２・・
・Ａ分子薄膜、１１３・・・錯体薄膜、１１４・・・Ｄ
分子薄膜、１２１・・・多重光記録素子、１２２・・・
信号割当て回路、１２３・・・多重光源、１２４・・・
光学系、１２５・・・参照光源、１２Ｂ・・・走査型分
光検出器、１２７・・・走査回路、１２８・・・信号処
理回路。 第 図 第 ２図 ／− 第 図 １ｉ４図 第 図 第６図 １ｇ７図 ）゛ルイ〉ミコを 第 図 第１０図 第 １１図 １ｔ３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドナー性有機分子及びアクセプタ性有機分子の交互積層
   型電荷移動錯体からなる有機薄膜を有する有機薄膜素子
   において、前記有機薄膜が、バルク状態ではイオン性で
   ある交互積層型電荷移動錯体を膜厚１０００Å以下の薄
   膜状態に形成して中性としたものからなることを特徴と
   する有機薄膜素子。