JPH0730093A - Buried atom thin wire - Google Patents

Buried atom thin wire

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JPH0730093A
JPH0730093A JP15328393A JP15328393A JPH0730093A JP H0730093 A JPH0730093 A JP H0730093A JP 15328393 A JP15328393 A JP 15328393A JP 15328393 A JP15328393 A JP 15328393A JP H0730093 A JPH0730093 A JP H0730093A
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atom
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atomic
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Seiji Heike
誠嗣 平家
Yasuo Wada
恭雄 和田
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Abstract

PURPOSE:To prevent the arrangement of atoms from being disordered due to the effect of a temperature or the like by a method wherein the atoms, which constitute a device, are buried in a groove, which is formed in a crystal face and has a depth and a width of the amount of one piece of an atom to the amount of a plurality of pieces of atoms, and an atom thin wire is formed into a structure where the atom thin wire can stably exist in the crystal face. CONSTITUTION:The surface atoms of atoms 21 constituting a substrate crystal are pulled out and a small groove 22 is formed. Then, atoms 23, which are used for forming an atom thin wire, are made to attract on the substrate surface, a voltage pulse is applied to a probe and the atoms 23 are diffused, whereby the atoms 23 are buried in the groove 22. The probe is moved to other region, a voltage pulse is again applied to the probe to diffuse the attracted atoms 23 left in the vicinity of the groove 22 to other region and the atoms 23 are removed. As this result, attracted atoms 24 in the groove 22 are arranged, are left into a thin linear form and the atom thin wire 25 is formed. As the wire 25 is buried in the groove formed in the surface of the substrate crystal and can stably exist in the substrate surface, it is used as the smallest electronic circuit constituent element, which is though in principle, and a far higher-density circuit can be constituted compared to an integrated circuit formed using a conventional process.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超高密度配線技術のみな
らず、複数の原子より構成された素子と組み合わせた超
高密度集積回路の構成法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates not only to ultra-high-density wiring technology, but also to a method of constructing an ultra-high-density integrated circuit combined with an element composed of a plurality of atoms.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の集積回路構成技術における微細加
工技術は、その最小加工寸法の限界が0.1μmである
ということが一般に知られており、これに代る極微小デ
バイスとして、原子レベルでのスイッチングデバイスが
提案されている(特願平3−340649)。この発明
においては、結晶平面上に原子を並べることによりスイ
ッチングデバイスを構成し、超高集積、超高密度素子の
実現を提案している。
2. Description of the Related Art It is generally known that the minimum processing dimension of the fine processing technology in the conventional integrated circuit construction technology is 0.1 .mu.m. Has been proposed (Japanese Patent Application No. 3-340649). In this invention, a switching device is configured by arranging atoms on a crystal plane to propose an ultra-high integration and ultra-high density device.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】結晶面上に原子を並べ
ることにより構成されたデバイスにおいては、温度等の
影響により原子配列が乱れ、所望の特性を得ることが困
難となる場合があり、高温状態においては、これを安定
に存在させることが課題となる。
In a device constructed by arranging atoms on a crystal plane, the atomic arrangement may be disturbed by the influence of temperature and the like, and it may be difficult to obtain desired characteristics. In the state, it is a problem to make it exist stably.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記原子スイッチングデ
バイスを結晶面上に安定に存在させることを実現するた
めに、本発明においては、結晶面上に形成した溝にデバ
イスを構成する原子を埋め込み、あるいは更に他の原子
で覆うことにより、熱的な擾乱等の影響を取り除く手段
を提供する。
In order to realize the stable existence of the above atomic switching device on the crystal plane, in the present invention, atoms constituting the device are embedded in a groove formed on the crystal plane, Alternatively, by covering with another atom, a means for removing the influence of thermal disturbance or the like is provided.

【0005】[0005]

【作用】本発明で開示する原子細線の原理を図1を用い
て説明する。図1(a)は絶縁体乃至半導体の基板12
上に形成された導電性原子細線11を示す平面図であ
る。AA’における(a)の断面図(b)が示すよう
に、この原子細線11は基板12の結晶表面上に形成さ
れた溝に埋め込まれており、基板表面上で安定に存在し
うる。これは原理的に考えられる最小の電子回路構成要
素である。
The principle of the atomic thin wire disclosed in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows an insulating or semiconductor substrate 12
It is a top view which shows the conductive atomic thin wire 11 formed above. As shown in the sectional view (b) of (a) in AA ′, the atomic thin wires 11 are embedded in the grooves formed on the crystal surface of the substrate 12, and can stably exist on the substrate surface. This is the smallest possible electronic circuit component in principle.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

(実施例1)本実施例では原子細線の実現方法について
開示する。原子操作は、走査型トンネル顕微鏡(ST
M)を用いて行う(STMについての詳細は、例えば、
ジ−・ビニッヒ、エッチ・ロ−ラ−、フィジカル・レヴ
ュ−・レタ−ズ49巻57項1982年(G.Binnig,H.Rohrer,Ph
ys.Rev.Lett.,49,57(1982))に記載)。STMにおい
て、探針と試料基板との間にトンネル電流が検出される
程度まで両者を接近させた状態で、探針に加える電圧に
よって結晶表面から個々の原子を引き抜くことが可能で
ある。例えば、二硫化モリブデン(MoS2)は探針に
−5.0Vの電圧パルスを印加することにより、結晶表
面上のS原子が引き抜かれるということが報告されてい
る(エス・ホソキ、アプライド・サ−フェス・サイエンス、
60/61巻643項1992年(S.Hosoki,Appl.Surf.Sci.,60/61,6
43(1992)))。また、基板表面上に弱く結合した吸着原
子が存在する場合、やはり探針に電圧を印加することに
よって表面拡散を誘起し、吸着原子を探針直下に引き寄
せることも可能である。例えば、ヒ化ガリウム(GaA
s)基板上に吸着したセシウム(Cs)原子は、探針に
−3.0Vのパルスを印加すると、探針の下に集まって
くるという報告もなされている(エル・ジェイ・ホイット
マン、フィジカル・レヴュ−・レタ−ズ66巻1338項1991
年(L.J.Whitman,Phys.Rev.Lett.,66,1338(1991)))。
(Embodiment 1) This embodiment discloses a method of realizing an atomic thin wire. Atomic operation is performed by scanning tunneling microscope (ST
M) (for details on STM, see
G. Binnig, H. Roller, Physical Review Letters, Volume 49, Item 57, 1982 (G. Binnig, H. Rohrer, Ph
ys. Rev. Lett., 49 , 57 (1982))). In the STM, it is possible to extract individual atoms from the crystal surface by a voltage applied to the probe while the probe and the sample substrate are brought close to each other to the extent that a tunnel current is detected. For example, molybdenum disulfide (MoS 2 ) has been reported to extract S atoms on the crystal surface by applying a voltage pulse of -5.0 V to the probe (S-Hosoki, Applied Sapphire). -Fest Science,
Volume 60/61 Paragraph 643 1992 (S.Hosoki, Appl.Surf.Sci., 60/61 , 6
43 (1992))). Further, when there are weakly bonded adsorbed atoms on the surface of the substrate, it is also possible to induce surface diffusion by applying a voltage to the probe so that the adsorbed atom is attracted directly below the probe. For example, gallium arsenide (GaA
s) It has been reported that cesium (Cs) atoms adsorbed on the substrate gather under the probe when a −3.0 V pulse is applied to the probe (El Jay Whitman, Physical. Review Letters Volume 66 Item 1338 1991
Year (LJ Whitman, Phys. Rev. Lett., 66 , 1338 (1991))).

【0007】実際に原子細線を実現する手順を図2を用
いて説明する。なお、図2(a1)(b1)(c1)
(d1)は基板結晶を上から見た平面図であり、(a
2)(b2)(c2)(d2)は、それぞれ(a1)
(b1)(c1)(d1)のAA’における断面図であ
る。まず、基板結晶を構成する原子21の表面原子を引
き抜き、図2(a1)(a2)に示したような細溝22
を形成する。図2の平面図において太線で示した原子2
1は表面に存在するものを表しており、そうでないもの
は2層目以下に存在するものを表す。
The procedure for actually realizing the atomic thin wire will be described with reference to FIG. 2 (a1) (b1) (c1)
(D1) is a plan view of the substrate crystal seen from above, and (a)
2) (b2) (c2) (d2) are (a1)
It is sectional drawing in AA 'of (b1) (c1) (d1). First, the surface atoms of the atoms 21 constituting the substrate crystal are extracted, and the narrow groove 22 as shown in FIGS.
To form. Atom 2 shown in bold in the plan view of FIG.
1 represents what is present on the surface, and the other one represents what is present in the second layer and below.

【0008】次に、原子細線を構成する原子23を基板
表面に吸着させ(図2(b1)(b2))、細溝22上
で探針に電圧パルスを加え拡散させることによって細溝
22にこの原子23を埋め込む(図2(c1)(c
2))。さらに、探針を細溝22から他の領域へ移動
し、再び電圧パルスを加え、細溝22付近に残された吸
着原子23他の領域へ拡散することにより細溝22付近
から吸着原子23を除去する。細溝22中に埋め込まれ
た吸着原子24は基板原子とより多く接しているため
に、基板上の吸着原子23に比べて安定であるから、こ
の結果、基板上の吸着原子23のみが拡散、除去され、
細溝22中の吸着原子24が配列し細線状に残り、図2
(d1)(d2)のような原子細線25が形成される。
Next, the atoms 23 forming the atomic thin wires are adsorbed on the surface of the substrate (FIGS. 2 (b1) and (b2)), and a voltage pulse is applied to the probe on the narrow groove 22 to diffuse it, whereby the fine groove 22 is formed. This atom 23 is embedded (Fig. 2 (c1) (c
2)). Further, the probe is moved from the narrow groove 22 to another region, a voltage pulse is applied again, and the adsorbed atoms 23 remaining in the vicinity of the narrow groove 22 are diffused to another region. Remove. Since the adsorbed atoms 24 embedded in the narrow groove 22 are more in contact with the substrate atoms and are more stable than the adsorbed atoms 23 on the substrate, as a result, only the adsorbed atoms 23 on the substrate diffuse, Removed,
The adsorbed atoms 24 in the narrow groove 22 are arranged and remain in a thin line shape, and
Atomic thin wires 25 as shown in (d1) and (d2) are formed.

【0009】原子細線の形状は一般に一本の直線である
必然性はなく、基板と細線原子との相互作用により最も
安定な形状、例えば図3(a)のようなジグザグ構造
や、(b)のような複数の細線原子32からなる鎖を結
晶基板31上に形成してもよい。図3においても、図2
平面図と同様に太線で示した原子31は表面に存在する
ものを表しており、そうでないものは2層目以下に存在
するものを表す。本実施例では細線原子32を規則的に
配列した状態を示したが、ランダムな配列でも同様な効
果が得られる。
The shape of the atomic thin wire is not generally required to be a single straight line, and is the most stable shape due to the interaction between the substrate and the thin wire atom, for example, the zigzag structure shown in FIG. A chain composed of a plurality of thin wire atoms 32 may be formed on the crystal substrate 31. Also in FIG. 3, FIG.
As in the plan view, the thick-lined atoms 31 represent those existing on the surface, and the other atoms represent those existing in the second or lower layer. Although the fine wire atoms 32 are regularly arranged in this embodiment, the same effect can be obtained by a random arrangement.

【0010】細線原子24の原子半径は、細溝22の幅
とほぼ等しい場合が最適であるが、原子半径が溝幅より
も大きい場合でも溝内部に埋め込むことが可能でり、小
さい場合には密充填される。
The atomic radius of the fine wire atom 24 is optimal when it is substantially equal to the width of the fine groove 22, but it can be embedded inside the groove even when the atomic radius is larger than the groove width, and when it is small. Closely packed.

【0011】STMは絶縁性試料に対しては応用できな
いため、埋込原子細線の具体的実現方法としては、例え
ばシリコン(Si)のような半導体を基板として用い、
導電性原子としてはセシウム(Cs)のようなアルカリ
金属を用いて室温において原子細線を形成し、これを例
えば液体窒素温度(77K)まで冷却することにより、
基板のみを絶縁化して用いるということが可能である。
基板温度は基板と原子細線の電導度により、数μKから
数100Kの間の適当な値を選択できる。
Since the STM cannot be applied to an insulating sample, as a concrete method for realizing the embedded atomic thin wire, a semiconductor such as silicon (Si) is used as a substrate.
By using an alkali metal such as cesium (Cs) as the conductive atom to form an atomic thin wire at room temperature and cooling it to, for example, liquid nitrogen temperature (77K),
It is possible to use only the substrate by insulating it.
The substrate temperature can be selected from an appropriate value between several μK and several hundred K depending on the conductivity of the substrate and the atomic wires.

【0012】(実施例2)本実施例では、複数種の原子
を用いた原子細線に関する実施例を示す。細線原子は一
種類であるとは限らず、複数種の原子が用いられる場合
もある。化学的あるいは物理的性質の異なる複数種の原
子を用いることにより、原子細線の電導度を変化させた
り、実施例3に示すような複数の異なる移動特性を持つ
原子を必要とする素子を構成することが可能となる。一
本の原子細線に複数種の原子を用いる場合、最初に一種
類の細線原子により細溝を充填した後、必要な数だけ細
線原子を引き抜き、異種の細線原子を吸着、拡散させ再
び細溝を充填する。これを繰り返すことにより、任意の
種類の原子から成る原子細線を実現することが可能とな
る。また、他の方法としては、複数の原子種を基板表面
に吸着させ、探針に電圧パルスを加えることにより複数
の原子種よりなる原子細線を実現できる。更に、互いに
結合を作りやすい複数種の原子を同時に溝中に埋め込む
ことにより、組成の一定した原子細線を形成できる。
(Embodiment 2) This embodiment shows an embodiment relating to an atomic thin wire using a plurality of kinds of atoms. The fine wire atom is not limited to one type, and a plurality of types of atoms may be used. By using a plurality of types of atoms having different chemical or physical properties, it is possible to change the electric conductivity of the atomic wire or to construct an element that requires a plurality of atoms having different transfer characteristics as shown in Example 3. It becomes possible. When using multiple types of atoms in a single atomic thin wire, first fill the narrow grooves with one kind of thin wire atom, then draw out the necessary number of thin wire atoms, adsorb and diffuse different kinds of thin wire atoms, and then re-use narrow grooves. To fill. By repeating this, it becomes possible to realize an atomic thin wire composed of atoms of an arbitrary type. As another method, a plurality of atomic species may be adsorbed on the substrate surface, and a voltage pulse may be applied to the probe to realize an atomic thin wire composed of a plurality of atomic species. Furthermore, by embedding a plurality of types of atoms that easily form bonds with each other in the groove at the same time, it is possible to form an atomic thin wire having a constant composition.

【0013】図4に基板結晶41上に形成した、2種類
の原子42、43を含む原子細線の一例を示す。この場
合も、配列はジグザグ構造、複数鎖構造、あるいはラン
ダム構造でもよい。図4においても、図2平面図と同様
に太線で示した原子31は表面に存在するものを表して
おり、そうでないものは2層目以下に存在するものを表
す。
FIG. 4 shows an example of an atomic thin wire containing two kinds of atoms 42 and 43 formed on the substrate crystal 41. Also in this case, the sequence may have a zigzag structure, a multi-chain structure, or a random structure. In FIG. 4 as well, as in the plan view of FIG. 2, the atoms 31 indicated by thick lines represent those existing on the surface, and those that do not exist represent those existing in the second layer and below.

【0014】(実施例3)本実施例では、原子細線を応
用したスイッチング素子の構成を示す。図5はスイッチ
ング素子の例を示したものである。図5においては最表
面原子のみを示した。原子細線51、スイッチング電極
52、53、及びスイッチング原子54、ガイド原子5
5、および基板原子56からなる。電極52にはHig
h電圧、Low電圧のいずれかが印加され、また、電極
53には両電圧の中間値が常に印加されており、電極5
2に印加する電圧によって、両電極間に生ずる電場の方
向が変化する。さらに、両電極間にはスイッチング原子
54が配置され、これに隣接するガイド原子55として
スイッチング原子54との相互作用の比較的小さいもの
を選べば、スイッチング原子54は電場によって両電極
間の移動が可能となる。スイッチング原子54の移動に
より原子細線51に対して、スイッチング作用を示す。
すなわち、スイッチング原子54が原子細線51中にあ
る場合はON状態(図5(a))を、無い場合はOFF
状態(図5(b))を示す。また、電極53に中間電圧
を印加しないで、電極52にHigh電圧を加えスイッ
チング原子54を移動してONにし、電極53にHig
h電圧を印加してOFFにすることも可能である。スイ
ッチング原子54は複数であってもよく、原子細線51
を構成する原子と同種の原子であってもよい。また、ガ
イド原子55は基板原子56と同種の原子でもよい。例
えば、基板としては、シリコン(Si)、ヒ化ガリウム
(GaAs)、二硫化モリブデン(MoS2)等の半導
体、あるいは酸化アルミニウム(Al23)、酸化マグ
ネシウム(MgO)のような絶縁体を用いることがで
き、細線としては、ナトリウム(Na)、マグネシウム
(Mg)、金(Au)、鉄(Fe)、銅(Cu)等の金
属原子が用いられるが、基本的には導電性を示す材料で
あればよい。特に金を用いたときに良好な特性が得られ
た。スイッチング原子としては表面での移動が容易な原
子を用いることができる。例えば、カリウム(K)、セ
シウム(Cs)等の金属原子、あるいはキセノン(X
e)等の基板との相互作用の小さい原子が適当である。
また、ガイド原子としては、基板と同様に半導体あるい
は絶縁体が適当である。シリコン(Si)基板上に金
(Au)原子からなる原子細線を形成して、スイッチン
グ原子としてセシウム(Cs)を、ガイド原子としてシ
リコン(Si)を用いたときに良好なスイッチング特性
が得られた。
(Embodiment 3) This embodiment shows the structure of a switching element to which an atomic thin wire is applied. FIG. 5 shows an example of the switching element. In FIG. 5, only the outermost surface atoms are shown. Atomic wire 51, switching electrodes 52, 53, switching atom 54, guide atom 5
5 and substrate atoms 56. High on the electrode 52
Either the h voltage or the Low voltage is applied, and the intermediate value of both voltages is always applied to the electrode 53.
The direction of the electric field generated between both electrodes changes depending on the voltage applied to 2. Further, a switching atom 54 is arranged between both electrodes, and if a guide atom 55 adjacent to this is selected to have a relatively small interaction with the switching atom 54, the switching atom 54 will move between the electrodes due to the electric field. It will be possible. The movement of the switching atom 54 causes a switching action on the atomic thin wire 51.
That is, when the switching atom 54 is in the atomic thin wire 51, it is in the ON state (FIG. 5A), and when it is not in the OFF state.
A state (FIG.5 (b)) is shown. Further, without applying an intermediate voltage to the electrode 53, a high voltage is applied to the electrode 52 to move the switching atom 54 to turn it on, and the electrode 53 is driven to a high voltage.
It is also possible to apply the h voltage and turn it off. There may be a plurality of switching atoms 54, and the atomic thin wires 51
It may be an atom of the same kind as the atom constituting the. The guide atom 55 may be the same kind of atom as the substrate atom 56. For example, as the substrate, a semiconductor such as silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), molybdenum disulfide (MoS 2 ) or an insulator such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or magnesium oxide (MgO) is used. As the thin wire, a metal atom such as sodium (Na), magnesium (Mg), gold (Au), iron (Fe), or copper (Cu) is used as the thin wire, but it basically shows conductivity. Any material will do. Good characteristics were obtained especially when gold was used. As the switching atom, an atom that can easily move on the surface can be used. For example, metal atoms such as potassium (K) and cesium (Cs), or xenon (X
Atoms having a small interaction with the substrate such as e) are suitable.
Further, as the guide atom, a semiconductor or an insulator is suitable like the substrate. Good switching characteristics were obtained when atomic thin wires made of gold (Au) atoms were formed on a silicon (Si) substrate and cesium (Cs) was used as switching atoms and silicon (Si) was used as guide atoms. .

【0015】(実施例4)本実施例では、表面を他の原
子で覆った原子細線の実施例を開示する。図6(a)は
原子細線63に平行にとった断面図、(b)はAA’に
おいて原子細線63に垂直にとった断面図を示す。基板
原子61により構成された結晶表面に埋め込まれた原子
細線63に対して、その表面を更に絶縁原子62で覆う
ことにより、表面から完全に埋没した原子細線63を構
成することが可能であり、これにより原子細線63は更
に安定する。例えば、原子細線63として金(Au)、
銀(Ag)、銅(Cu)、セシウム(Cs)等の金属、
絶縁原子62として金属酸化物、金属窒化物、有機炭素
化合物、フラ−レン(C60)等の絶縁体を用いることが
可能である。また、原子細線63の配列はジグザグ構
造、複数鎖構造、あるいはランダム構造でもよく、絶縁
原子62は複数層でであってもよい。尚、フラ−レン
(C60)はアルカリ金属をド−プすることにより、導電
体材料としても用いることができる。
(Embodiment 4) This embodiment discloses an embodiment of an atomic thin wire whose surface is covered with other atoms. FIG. 6A is a sectional view taken parallel to the atomic thin line 63, and FIG. 6B is a sectional view taken along AA ′ perpendicular to the atomic thin line 63. By covering the atomic fine wires 63 embedded in the crystal surface formed by the substrate atoms 61 with insulating atoms 62, it is possible to form the atomic fine wires 63 completely buried from the surface, This further stabilizes the atomic thin wire 63. For example, as the atomic thin wire 63, gold (Au),
Metals such as silver (Ag), copper (Cu), cesium (Cs),
As the insulating atom 62, an insulator such as a metal oxide, a metal nitride, an organic carbon compound, or fullerene (C 60 ) can be used. Further, the arrangement of the atomic thin wires 63 may have a zigzag structure, a multiple chain structure, or a random structure, and the insulating atoms 62 may have multiple layers. Fullerene (C 60 ) can also be used as a conductor material by doping an alkali metal.

【0016】(実施例5)本実施例では、積層原子細線
に関する実施例を開示する。図7(a)は原子細線74
に平行にとった断面図、(b)はAA’において原子細
線73に平行にとった断面図を示す。これは、基板結晶
71上に原子細線73を形成したものを絶縁原子72で
被覆し、更にその上に原子細線74を形成し絶縁原子7
5で被覆することにより構成した積層原子細線の例を示
したものである。絶縁原子72,75は同種原子、分子
であってもよい。これを繰り返すことにより任意の層数
の積層構造を得ることが可能であり、各層に実施例3に
示したデバイスを配置することも可能である。このと
き、各層間の原子細線は少なくとも相互作用の無い程度
に離れていなければならない。発明者等の検討によれ
ば、各層間の距離は少なくとも1nm以上必要であり、
特に1.4nm以上の距離を置いた場合に良好な絶縁物
性を示すことが分かった。
(Embodiment 5) This embodiment discloses an embodiment relating to a laminated atomic thin wire. FIG. 7A shows an atomic thin wire 74.
And (b) is a sectional view taken parallel to the atomic fine line 73 in AA ′. This is because the atomic fine line 73 formed on the substrate crystal 71 is covered with the insulating atom 72, and the atomic fine line 74 is further formed on the insulating atom 72.
5 is an example of a laminated atomic thin wire formed by coating with No. 5. The insulating atoms 72 and 75 may be the same type of atom or molecule. By repeating this, it is possible to obtain a laminated structure having an arbitrary number of layers, and it is also possible to arrange the device shown in Example 3 on each layer. At this time, the atomic thin wires between the layers must be separated at least to the extent that they do not interact with each other. According to a study by the inventors, the distance between the layers must be at least 1 nm or more,
In particular, it has been found that when the distance is 1.4 nm or more, good insulating properties are exhibited.

【0017】以上の実施例において、原子細線は基板結
晶を構成する原子を除いた溝中に形成したが、基板は必
ずしも結晶である必要はなく、例えば酸化シリコン(S
iO2)の如く、アモルファスであってもよい。この場
合、原子細線は必ずしも直線構造とはならず、不規則な
構造となる場合もある。
In the above embodiments, the atomic thin wires are formed in the grooves excluding the atoms constituting the substrate crystal, but the substrate does not necessarily have to be a crystal, and for example, silicon oxide (S
It may be amorphous, such as iO 2 ). In this case, the atomic thin wire does not necessarily have a linear structure but may have an irregular structure.

【0018】また、以上の実施例において、基板結晶は
単一原子から成る構造を開示したが、ヒ化ガリウム(G
aAs)、酸化アルミニウム(Al23)等、複数種の
原子から成る基板を用いることも可能である。
In the above embodiments, the substrate crystal has been disclosed to have a structure of a single atom.
It is also possible to use a substrate composed of plural kinds of atoms such as aAs) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

【0019】(実施例6)本実施例では、実施例5に示
した積層原子細線において、相異なる層内に形成した複
数の原子細線間を電気的に接続した例を開示する。図8
(a)は原子細線84、85に平行な断面図、(b)は
AA’における断面図を示す。実施例5と同様に、基板
原子81により構成された結晶表面上に原子細線85を
形成し、これを絶縁原子82で被覆した上に原子細線8
4を形成し、さらに絶縁原子83で被覆することによっ
て構成した積層原子細線において、原子細線84と原子
細線85は原子細線86により電気的に接続されてお
り、これにより各層間の電気的接続を得ることが可能で
ある。原子細線84、85、86を構成する原子は同種
原子でもよく、絶縁原子82、83も同種原子でもよ
い。
(Embodiment 6) This embodiment discloses an example in which, in the laminated atomic thin wires shown in Embodiment 5, a plurality of atomic thin wires formed in different layers are electrically connected. Figure 8
(A) is a sectional view parallel to the atomic thin wires 84 and 85, and (b) is a sectional view taken along line AA ′. Similar to the fifth embodiment, atomic thin wires 85 are formed on the crystal surface constituted by the substrate atoms 81, and the atomic thin wires 8 are covered with insulating atoms 82 and then the atomic thin wires 8 are formed.
In the laminated atomic thin wire formed by forming No. 4 and coating with the insulating atoms 83, the atomic thin wires 84 and 85 are electrically connected by the atomic thin wires 86. It is possible to obtain. The atoms constituting the atomic thin wires 84, 85, 86 may be the same type of atom, and the insulating atoms 82, 83 may be the same type of atom.

【0020】(実施例7)本実施例では、同一層内の2
本の原子細線の交差例を開示する。図9(a)は原子細
線95、96に平行な断面図、(b)はAA’における
断面図を示す。基板原子91により構成された結晶表面
上に相交差する原子細線94、95が存在する場合、実
施例6で示した層間の原子細線接続法を用いて、原子細
線96、97によりブリッジ構造を構成することによっ
て、原子細線の電気的に相互作用のないような交差を実
現することが可能である。絶縁原子92、93は同種原
子でよく、原子細線94、95、96、97を構成する
原子についても同種原子であってもよい。
(Embodiment 7) In this embodiment, two layers in the same layer are used.
Disclosed is an example of the intersection of atomic lines in a book. 9A is a sectional view parallel to the atomic thin lines 95 and 96, and FIG. 9B is a sectional view taken along line AA ′. When the atomic thin wires 94 and 95 that intersect each other on the crystal surface formed by the substrate atoms 91 exist, the bridge structure is formed by the atomic thin wires 96 and 97 using the atomic thin wire connecting method between layers shown in the sixth embodiment. By doing so, it is possible to realize the crossing of the atomic thin wires without electrical interaction. The insulating atoms 92 and 93 may be the same type of atoms, and the atoms constituting the atomic thin wires 94, 95, 96 and 97 may be the same type of atoms.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明による原子細線によれば、従来の
プロセスを用いた集積回路と比較して、遥かに高密度の
回路を構成し得る。
According to the atomic thin wire of the present invention, a circuit having a much higher density can be formed as compared with an integrated circuit using a conventional process.

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

【図1】(a)本発明による埋め込み原子細線の図。
(b)AA’における原子細線の断面図。
FIG. 1 (a) is a diagram of a buried atomic thin wire according to the present invention.
(B) A cross-sectional view of the atomic thin line at AA ′.

【図2】原子細線の作製手順を示した図。(a1)(b
1)(c1)(d1)平面図。(a2)(b2)(c
2)(d2)それぞれ(a1)(b1)(c1)(d
1)のAA’における断面図。
FIG. 2 is a diagram showing a procedure for producing atomic thin wires. (A1) (b
1) (c1) (d1) plan view. (A2) (b2) (c
2) (d2) (a1) (b1) (c1) (d
Sectional drawing in AA 'of 1).

【図3】(a)(b)原子細線の例を示した図。3A and 3B are diagrams showing examples of atomic thin lines.

【図4】複数種の原子を用いた原子細線の一例を示した
図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an atomic thin line using a plurality of types of atoms.

【図5】原子レベルのスイッチング素子の一例を示した
図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an atomic level switching element.

【図6】原子細線の表面を覆った一例を示した図。
(a)平面図。(b)AA’における断面図。
FIG. 6 is a view showing an example in which the surface of an atomic thin wire is covered.
(A) A top view. (B) A sectional view taken along line AA '.

【図7】積層原子細線の一例を示した図。(a)平面
図。(b)AA’における断面図。
FIG. 7 is a view showing an example of laminated atomic thin wires. (A) A top view. (B) A sectional view taken along line AA '.

【図8】異なった層内の原子細線を接続した一例を示し
た図。(a)断面図。(b)AA’における断面図。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which atomic wires in different layers are connected. (A) Sectional drawing. (B) A sectional view taken along line AA '.

【図9】原子細線の交差の一例を示した図。(a)断面
図。(b)AA’における断面図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of intersection of atomic thin lines. (A) Sectional drawing. (B) A sectional view taken along line AA '.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、25、51、63、73、74、84、85、8
6、94、95、96、97;原子細線、 12;基板
結晶、 21、31、41、56、61、71、81、
91;基板原子、 22;原子細溝、 23;吸着原
子、 24、32;細線原子、 42;細線原子1、
43;細線原子2、 52、53;スイッチング電極、
54;スイッチング原子、 55;ガイド原子、 6
2、72、75、82、83、92、93;絶縁原子
11, 25, 51, 63, 73, 74, 84, 85, 8
6, 94, 95, 96, 97; atomic thin wire, 12; substrate crystal, 21, 31, 41, 56, 61, 71, 81,
91; Substrate atom, 22; Atomic groove, 23; Adsorbed atom, 24, 32; Thin wire atom, 42; Thin wire atom 1,
43; thin-line atom 2, 52, 53; switching electrode,
54; switching atom, 55; guide atom, 6
2, 72, 75, 82, 83, 92, 93; insulating atom

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁体あるいは半導体結晶面上に形成され
た、原子一個乃至複数個分の深さ及び幅を持つ溝に導電
性の原子を複数個埋め込み、結晶面上で安定に存在しう
る構造を具備したことを特徴とする原子細線。
1. A plurality of conductive atoms can be embedded in a groove formed on an insulator or semiconductor crystal plane and having a depth and a width of one atom or a plurality of atoms to stably exist on the crystal plane. An atomic thin wire having a structure.
【請求項2】絶縁体あるいは半導体結晶の溝中に形成さ
れた原子細線において、その表面を非導電性の原子で覆
い、結晶内部で安定に存在しうる構造を具備したことを
特徴とする請求項1に記載した原子細線。
2. An atomic thin wire formed in a groove of an insulator or a semiconductor crystal, the surface of which is covered with a non-conductive atom so as to have a structure capable of stably existing inside the crystal. The atomic thin wire described in Item 1.
【請求項3】絶縁体あるいは半導体結晶面上で、複数個
の原子細線を、結晶表面と垂直方向に互いに相互作用を
示さない距離以上離して形成した層状構造を具備したこ
とを特徴とする請求項1に記載した原子細線。
3. A layered structure formed by arranging a plurality of atomic thin wires on an insulator or semiconductor crystal plane in a direction perpendicular to the crystal surface, at a distance of not less than mutual interaction. The atomic thin wire described in Item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114762A (en) * 1996-08-22 2000-09-05 Hitachi, Ltd. Atomic wire and atomic wire switch

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