JPH0766989B2 - 機能素子 - Google Patents
機能素子Info
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- JPH0766989B2 JPH0766989B2 JP62117353A JP11735387A JPH0766989B2 JP H0766989 B2 JPH0766989 B2 JP H0766989B2 JP 62117353 A JP62117353 A JP 62117353A JP 11735387 A JP11735387 A JP 11735387A JP H0766989 B2 JPH0766989 B2 JP H0766989B2
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- functional element
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0009—RRAM elements whose operation depends upon chemical change
- G11C13/0014—RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電気、光、磁気、圧力、温度などの外部エネル
ギーによって電気伝導度の急激な変化（スイッチング現
象）や光吸収スペクトルの変化や帯磁率の変化や誘電率
の変化などを生じ、スイッチング素子、電気及び光のメ
モリ素子、ディスプレイ、センサーなどに利用される機
能素子に関するものである。
ギーによって電気伝導度の急激な変化（スイッチング現
象）や光吸収スペクトルの変化や帯磁率の変化や誘電率
の変化などを生じ、スイッチング素子、電気及び光のメ
モリ素子、ディスプレイ、センサーなどに利用される機
能素子に関するものである。
従来の技術 ある種の有機分子結晶が温度、圧力あるいは電気などの
外部エネルギーによってファンデルワールス結晶的な中
性結晶から、構成分子が大部分イオン化したようなイオ
ン結晶へと相転移する現象についてはすでに知られてい
る。例えばテトラチアフルバレン（TTF）とクロラニル
（CA）の電荷移動（CT）錯体の単結晶は10Kbar程度の比
較的低圧で相転移するだけでなく、常圧下でも80K以下
の温度に下げることによっても中性−イオン性相転移す
ることが見出されている。この中性−イオン性相転移の
基本的原理の考え方は電子供与体（Ｄ）と電子受容体
（Ａ）が中性状態（Ｄ°Ａ°）からイオン性状態（D
+A-）となる場合のエネルギー損ID（イオン化ポテンシ
アル）−EA（電子親和力）とマーデルングエネルギーの
利得αＶ（αはマーデルング定数、ＶはD+A-対のクーロ
ンエネルギー）が拮抗することになり ID−EA＞αＶならば中性 ID−EA＜αＶならばイオン性 が実現されることになる。しかし、この中性−イオン性
相転移は単純なマーデルングエネルギーの変化によるだ
けでなく、DA分子間のCT相互作用や電子−格子相互作用
が本質的に重要な影響を与えていることが明らかになっ
てきている。例えばTTF−CA結晶での中性（Ｎ）−イオ
ン性（Ｉ）相転移は温度、圧力による場合ともに二量体
化格子歪みを伴うことからク−ロン力によるエネルギー
均衡の機構の他に、パイエルス変形をひき起すような電
子−格子相互作用が重要である。
外部エネルギーによってファンデルワールス結晶的な中
性結晶から、構成分子が大部分イオン化したようなイオ
ン結晶へと相転移する現象についてはすでに知られてい
る。例えばテトラチアフルバレン（TTF）とクロラニル
（CA）の電荷移動（CT）錯体の単結晶は10Kbar程度の比
較的低圧で相転移するだけでなく、常圧下でも80K以下
の温度に下げることによっても中性−イオン性相転移す
ることが見出されている。この中性−イオン性相転移の
基本的原理の考え方は電子供与体（Ｄ）と電子受容体
（Ａ）が中性状態（Ｄ°Ａ°）からイオン性状態（D
+A-）となる場合のエネルギー損ID（イオン化ポテンシ
アル）−EA（電子親和力）とマーデルングエネルギーの
利得αＶ（αはマーデルング定数、ＶはD+A-対のクーロ
ンエネルギー）が拮抗することになり ID−EA＞αＶならば中性 ID−EA＜αＶならばイオン性 が実現されることになる。しかし、この中性−イオン性
相転移は単純なマーデルングエネルギーの変化によるだ
けでなく、DA分子間のCT相互作用や電子−格子相互作用
が本質的に重要な影響を与えていることが明らかになっ
てきている。例えばTTF−CA結晶での中性（Ｎ）−イオ
ン性（Ｉ）相転移は温度、圧力による場合ともに二量体
化格子歪みを伴うことからク−ロン力によるエネルギー
均衡の機構の他に、パイエルス変形をひき起すような電
子−格子相互作用が重要である。
一方、室温、常圧でこのようなＮ−Ｉ相転移をおこして
いると考えられるものにCu。TCNQ錯体がある。この錯体
はテトラシアノキノザメタン（TCNQ）をアセトニトリル
中に溶解し、室温でCuと反応してCu。TCNQ錯体を形成す
る。この錯体をCuとAlの二電極ではさんで電圧を印加す
ると最初は高抵抗状態にあり、ある電圧で低抵抗状態に
うつるスイッチング現象がみられるという。これは が電圧によってCux°と（TCNQ°）xの中性相に変化した
ためといわれている。また、このイオン性相から中性相
への相転移は光によってもおこすことができる。
いると考えられるものにCu。TCNQ錯体がある。この錯体
はテトラシアノキノザメタン（TCNQ）をアセトニトリル
中に溶解し、室温でCuと反応してCu。TCNQ錯体を形成す
る。この錯体をCuとAlの二電極ではさんで電圧を印加す
ると最初は高抵抗状態にあり、ある電圧で低抵抗状態に
うつるスイッチング現象がみられるという。これは が電圧によってCux°と（TCNQ°）xの中性相に変化した
ためといわれている。また、このイオン性相から中性相
への相転移は光によってもおこすことができる。
発明が解決しようとする問題点 TTF−CAの例でみられる有機分子結晶の場合には低温に
するか、或いは高圧を印加するかの条件が必要であり、
しかも温度でＮ−Ｉ相転移を生じるのはTTF−CAのみし
かまだ知られていない。したがって機能素子として用い
るには使用条件が問題である。
するか、或いは高圧を印加するかの条件が必要であり、
しかも温度でＮ−Ｉ相転移を生じるのはTTF−CAのみし
かまだ知られていない。したがって機能素子として用い
るには使用条件が問題である。
また、 の例でみられる場合は結晶の安定性が悪く、再現性に乏
しい。特にスイッチング現象で中性相へ転移して電気伝
導度が大きくなる原因としてTCNQ分子のジュール熱によ
る蒸発がおこり、Cu組成が増加するためとも言われてい
る。このためスイッチング現象の再現性も乏しく機能素
子としての実用性に問題がある。
しい。特にスイッチング現象で中性相へ転移して電気伝
導度が大きくなる原因としてTCNQ分子のジュール熱によ
る蒸発がおこり、Cu組成が増加するためとも言われてい
る。このためスイッチング現象の再現性も乏しく機能素
子としての実用性に問題がある。
本発明は従来の上記問題点を解決するもので、安定で再
現性の良い中性（Ｎ）−イオン性（Ｉ）相転移をおこす
新規な機能素子の提供を目的とするものである。
現性の良い中性（Ｎ）−イオン性（Ｉ）相転移をおこす
新規な機能素子の提供を目的とするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、そ
の技術的手段は、基板と、前記基板上に形成された一方
の電極部と、前記一方の電極部上に形成された電子供与
体と電子受容体とを含む固体層と、前記固体層上に形成
された他方の電極部とを有し、外部エネルギーを印加さ
れることにより電荷移動度の変化を生じる機能素子であ
って、前記固体層の電子供与体と電子受容体の少なくと
も一方は炭素数が10から22の長鎖アルキル基を付加され
ている機能素子にある。
の技術的手段は、基板と、前記基板上に形成された一方
の電極部と、前記一方の電極部上に形成された電子供与
体と電子受容体とを含む固体層と、前記固体層上に形成
された他方の電極部とを有し、外部エネルギーを印加さ
れることにより電荷移動度の変化を生じる機能素子であ
って、前記固体層の電子供与体と電子受容体の少なくと
も一方は炭素数が10から22の長鎖アルキル基を付加され
ている機能素子にある。
作用 本発明は室温、常圧でＮ−Ｉ相転移を安定に再現性良く
生じせしめるためには、電子供与体（Ｄ）と電子受容体
（Ａ）の少くとも一方が炭素数が10から22の長鎖アルキ
ルをつけた分子で、前記電子供与体と電子受容体との組
み合せからなる固体を用いると良いという知見に基づい
ている。このねらいはパイエルス変形をおこしてマーデ
ルングエネルギーの変化を効果的に再現性よく生ぜしめ
るために長鎖アルキルによって自由空間を確保すると同
時に固体薄膜のフィルム性の向上にも役立てることにあ
る。
生じせしめるためには、電子供与体（Ｄ）と電子受容体
（Ａ）の少くとも一方が炭素数が10から22の長鎖アルキ
ルをつけた分子で、前記電子供与体と電子受容体との組
み合せからなる固体を用いると良いという知見に基づい
ている。このねらいはパイエルス変形をおこしてマーデ
ルングエネルギーの変化を効果的に再現性よく生ぜしめ
るために長鎖アルキルによって自由空間を確保すると同
時に固体薄膜のフィルム性の向上にも役立てることにあ
る。
実施例 以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例における機能素子の断面図で
ある。図において１はガラス基板、２はガラス基板１上
に設けられた透明電極であるITO膜、３は後に詳細に説
明する ４は対極であるITO膜、5,6はITO膜2,4と電気的接続をと
るための銀ペースト、A,Bはリード端子である。
ある。図において１はガラス基板、２はガラス基板１上
に設けられた透明電極であるITO膜、３は後に詳細に説
明する ４は対極であるITO膜、5,6はITO膜2,4と電気的接続をと
るための銀ペースト、A,Bはリード端子である。
即ち、透明電極ITO膜２をつけたガラス基板１を用い
て、このITO膜２上に10-5Torrの真空中で下記のTCNQ（C
18）を加熱蒸着し、 3000Åの膜厚につける。さらにこのTCNQ（C18）膜上に
続けてCuを真空蒸着し、50Åの膜厚につける。そのまま
真空を破らずにTCNQ（C18）とCu膜のついたガラス基板
を加熱上昇時間を含め40分間加熱し、 を形成する。この錯体が形成されたかどうかの確認は可
視吸収スペクトルで600nmから900nmにわたる巾広いCT帯
吸収と395nmのTCNQによる吸収の長波長側に イオンラジカルにもとずくゆるやかな吸収から判断でき
る。また、赤外吸収スペクトルでもTCNQ°による吸収22
28cm-1が2202cm-1と2162cm-1に分離して低エネルギー側
にシフトし、しかも2162cm-1の吸収が巾広くなっている
ことから のコンプレックス塩ができていることが判断できる。こ
のような錯体膜上に再び対極としてITO膜４をイオンプ
レーティングによって形成し、第１図に示す構造の機能
素子とした。
て、このITO膜２上に10-5Torrの真空中で下記のTCNQ（C
18）を加熱蒸着し、 3000Åの膜厚につける。さらにこのTCNQ（C18）膜上に
続けてCuを真空蒸着し、50Åの膜厚につける。そのまま
真空を破らずにTCNQ（C18）とCu膜のついたガラス基板
を加熱上昇時間を含め40分間加熱し、 を形成する。この錯体が形成されたかどうかの確認は可
視吸収スペクトルで600nmから900nmにわたる巾広いCT帯
吸収と395nmのTCNQによる吸収の長波長側に イオンラジカルにもとずくゆるやかな吸収から判断でき
る。また、赤外吸収スペクトルでもTCNQ°による吸収22
28cm-1が2202cm-1と2162cm-1に分離して低エネルギー側
にシフトし、しかも2162cm-1の吸収が巾広くなっている
ことから のコンプレックス塩ができていることが判断できる。こ
のような錯体膜上に再び対極としてITO膜４をイオンプ
レーティングによって形成し、第１図に示す構造の機能
素子とした。
このデバイスは安定でこのまゝ空気中に放置しても変化
しないことが可視吸収スペクトルから確認できる。長鎖
アルキルのついていない従来のTCNQを用いたデバイスで
は作成後数時間で一部Cux°と（TCNQ°）xにもどってい
ることが可視吸収スペクトルからみられる。次に第１図
のデバイスの電流−電圧特性をとると第２図に示すよう
にＮ型の負性抵抗特性が得られた。この特性は図にも示
すように印加電圧の極性に関係なく対称に得られる。ま
た電圧を切ればもとの状態、即ち低抵抗状態にもどる。
この負性抵抗特性は次のように のイオン性相−中性相転移が生じたことによる。しかも
従来のようにTCNQがジュール熱でとばないので可逆性も
良い。さらにこの相転移は光、例えば半導体レーザーに
よっても生じ、可視吸収スペクトルでCT帯がなくなるの
で光書き込みもできる。さらに圧力をさげたり、温度を
あげたりして との距離を大きくすると同様に相転移が生じる。また、
CT錯体はイオン性相と中性相とで帯磁率の変化が鋭くお
きる。したがって磁場によっても相転移をおこすことも
可能である。
しないことが可視吸収スペクトルから確認できる。長鎖
アルキルのついていない従来のTCNQを用いたデバイスで
は作成後数時間で一部Cux°と（TCNQ°）xにもどってい
ることが可視吸収スペクトルからみられる。次に第１図
のデバイスの電流−電圧特性をとると第２図に示すよう
にＮ型の負性抵抗特性が得られた。この特性は図にも示
すように印加電圧の極性に関係なく対称に得られる。ま
た電圧を切ればもとの状態、即ち低抵抗状態にもどる。
この負性抵抗特性は次のように のイオン性相−中性相転移が生じたことによる。しかも
従来のようにTCNQがジュール熱でとばないので可逆性も
良い。さらにこの相転移は光、例えば半導体レーザーに
よっても生じ、可視吸収スペクトルでCT帯がなくなるの
で光書き込みもできる。さらに圧力をさげたり、温度を
あげたりして との距離を大きくすると同様に相転移が生じる。また、
CT錯体はイオン性相と中性相とで帯磁率の変化が鋭くお
きる。したがって磁場によっても相転移をおこすことも
可能である。
こゝで電子供与体としてCuを用いたが、その他Ag,Tiな
ど遷移系列の金属を用いてもよく、また一般に周知のTT
Fなどの電子供与体分子を用いてもよい。この電子供与
体分子となれば長鎖アルキルがつけられる利点が生じ
る。一方、実施例で用いたTCNQではこの長鎖アルキルは
C18H37であるが、その他C10H21，C12H25，C22H45などで
もよく、長さに制限はないがある程度長い方が、具体的
には炭素数が上記例のように10以上の方が、自由空間が
でき易く、パイエルス変形をおこし易く相転移をおこし
易くなる。又、あまり長鎖が長くなると溶解性が落ちた
り、実際問題として入手が困難になってしまうため、具
体的には炭素数が上記例のように22以下の方がよい。ま
た、TCNQ以外の電子受容体、例えばハロゲンなどを用い
るときは電子供与体側に長鎖アルキルをつけた分子を用
いればよいし、その他、電子親和力の異なる電子受容体
に長鎖アルキルをつけてもよい。できるだけ低エネルギ
ーで相転移をおこすには、相転移の境界領域に近いＤ°
Ａ°の組み合わせを選択すればよい。
ど遷移系列の金属を用いてもよく、また一般に周知のTT
Fなどの電子供与体分子を用いてもよい。この電子供与
体分子となれば長鎖アルキルがつけられる利点が生じ
る。一方、実施例で用いたTCNQではこの長鎖アルキルは
C18H37であるが、その他C10H21，C12H25，C22H45などで
もよく、長さに制限はないがある程度長い方が、具体的
には炭素数が上記例のように10以上の方が、自由空間が
でき易く、パイエルス変形をおこし易く相転移をおこし
易くなる。又、あまり長鎖が長くなると溶解性が落ちた
り、実際問題として入手が困難になってしまうため、具
体的には炭素数が上記例のように22以下の方がよい。ま
た、TCNQ以外の電子受容体、例えばハロゲンなどを用い
るときは電子供与体側に長鎖アルキルをつけた分子を用
いればよいし、その他、電子親和力の異なる電子受容体
に長鎖アルキルをつけてもよい。できるだけ低エネルギ
ーで相転移をおこすには、相転移の境界領域に近いＤ°
Ａ°の組み合わせを選択すればよい。
また錯体のつくり方として実施例では真空蒸着法でのべ
たが、その他溶媒中に溶解してのち塗布する溶液塗布法
も簡単で同様の効果の膜が得られる。
たが、その他溶媒中に溶解してのち塗布する溶液塗布法
も簡単で同様の効果の膜が得られる。
発明の効果 以上要するに電子供与体（Ｄ）と電子受容体（Ａ）の少
なくとも一方に炭素数が10から22の長鎖アルキルをつけ
ることにより安定で再現性よくＮ−Ｉ相転移を生ぜしめ
ることができ、スイッチング素子、光メモリ、ディスプ
レイ、センサーなど室用面でもその効果が大きい。
なくとも一方に炭素数が10から22の長鎖アルキルをつけ
ることにより安定で再現性よくＮ−Ｉ相転移を生ぜしめ
ることができ、スイッチング素子、光メモリ、ディスプ
レイ、センサーなど室用面でもその効果が大きい。
第１図は本発明の一実施例における機能素子の断面図、
第２図は同機能素子の電源−電圧特性図である。
第２図は同機能素子の電源−電圧特性図である。
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、前記基板上に形成された一方の電
極部と、前記一方の電極部上に形成された電子供与体と
電子受容体とを含む固体層と、前記固体層上に形成され
た他方の電極部とを有し、外部エネルギーを印加される
ことにより電荷移動度の変化を生じる機能素子であっ
て、前記固体層の電子供与体と電子受容体の少なくとも
一方は炭素数が10から22の長鎖アルキル基を付加されて
いる機能素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117353A JPH0766989B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 機能素子 |
| US07/170,025 US5009958A (en) | 1987-03-06 | 1988-03-04 | Functional devices comprising a charge transfer complex layer |
| US07/604,534 US5185208A (en) | 1987-03-06 | 1990-10-29 | Functional devices comprising a charge transfer complex layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117353A JPH0766989B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 機能素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283059A JPS63283059A (ja) | 1988-11-18 |
| JPH0766989B2 true JPH0766989B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=14709589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117353A Expired - Fee Related JPH0766989B2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-05-14 | 機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766989B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001345431A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Japan Science & Technology Corp | 有機強誘電体薄膜及び半導体デバイス |
| JP2002365662A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-18 | Rohm Co Ltd | 表示媒体、表示素子、および表示装置 |
| JP2003283004A (ja) | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Rohm Co Ltd | スイッチング素子およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6295876A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-02 | Canon Inc | 電気的記憶装置 |
-
1987
- 1987-05-14 JP JP62117353A patent/JPH0766989B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63283059A (ja) | 1988-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |