JPH0779173B2 - 半導体素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子に関し、更に詳しくはその半導体層
が有機導電層と有機絶縁層とが交互に積層された構造を
有する半導体素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体素子は、シリコン（Si）、ゲルマニウム
（Ge）、その他の無機半導体材料を主体として作られて
いるが、近年では、電子が金属・絶縁体超格子中を共鳴
的にトンネルする現象を用いた新しいRETT（Resonant E
lectron Transfer Triode）素子が提案され、該素子が
高速のトランジスタ特性を示すことが理論解析により明
らかにされた（昭和60年電子通信学会・予稿集 p2−17
参照）。

また、更に金属酸化物の薄い絶縁層を金属電極層で挟ん
だMIMの構造のスイッチング素子が提案され、液晶パネ
ルディスクプレイの薄膜トランジスタ（TFT）として十
分な性能を有することも示されている（S.Morozumi,et
al,Jan,Display.1983、404参照）。このMIM型素子は、
従来のアモルファスシリコンTFTに比べて製造プロセス
が簡単で、より高解像度の大画面のパネルディスプレイ
への応用が期待されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の如き種々の半導体素子は主として無機材料から形
成されるものであり、一般的に高価な材料と高湿処理等
の複雑な製造プロセスを必要とし、経済的な面で十分と
は言えない問題がある。このような問題を解決すべく有
機材料による半導体素子の研究も行なわれているが、未
だ経済的且つ具体的な半導体素子は提供されていないの
が現状である。

従って本発明の目的は、有機材料からなる半導体素子を
経済的な方法で提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上記の如き従来技術の問題点を解決し、本
発明の目的を達成すべく鋭意研究の結果、導電層と絶縁
層とを有機膜で構成し、このような有機膜を任意の基体
上に設けて必要な電極部を形成するときは優れた半導体
素子となることを知見し本発明に至った。特に、従来１
分子中に絶縁且つ疎水性部位と導電性且つ親水性部位と
を併有する電荷移動錯体は多数公知であるが、例えばこ
のような電荷移動錯体を有機材料として用い、これを特
定の方法により処理して単分子膜または単分子累積膜を
形成すると、このような単分子膜または単分子累積膜が
膜の垂直な方向では導電度が10¹⁴S/cm程度という高い絶
縁性を示し、一方、膜面に平行な方向では0.1S/cm程度
という高い導電性を有する（すなわち、非常に高い導電
性の異方性を有する）との有用な知見を得て本発明を達
成したものである。

すなわち、本発明は導電層と絶縁層とが交互に積層され
た半導体層および該半導体層に設けた 電極部を含む半
導体素子において、 前記半導体層が、少なくとも疎水性部位と親水性部位と
を併有する１種以上の有機化合物の単分子膜または単分
子累積膜を含み、 １種の有機化合物の親水性部位が該半導体層の導電層を
形成し、該有機化合物の疎水性部位が該半導体層の絶縁
層を形成することを特徴とする半導体素子である。

本発明の好適な態様においは、上記有機膜が親水性部位
と疎水性部位とを併有する分子からなる単分子膜または
単分子累積膜によって形成される。このような分子の疎
水性部位の構成要素として代表的なものを例示すれば、
一般に広く知られている飽和および不飽和炭化水素基、
縮合多環芳香族基、鎖状多環フェニル基等の各種疎水性
基が挙げられる。これら基は各々単独またはその複数が
組合わされて疎水性部位を構成してよい。一方、親水性
部位の構成要素として代表的なものは、例えばカルボキ
シル基、スルホン酸基あるいは四級アミノ基等の各種親
水性基が挙げられる。これら親水性部位と疎水性部位と
を併有する分子の単分子膜または単分子累積膜は、高度
の秩序性を有し、超薄膜を簡易に形成し得る点で極めて
好都合である。

本発明の半導体素子の有する有機膜を形成する材料とし
ては、上記の如き単分子膜または単分子累積膜を形成す
ることのできるものであることが好ましく、具体的には
例えば特開昭60-246357に開示されてあるような電荷移
動錯体等が好適に用いられ、中でも１分子中に絶縁性且
つ疎水性部位と導電性且つ親水性部位とを併有する電荷
移動錯体が特に好ましく用いられる。

このような電荷移動錯体を具体的に示せば、導電性部位
として例えばテトラシアノキノジメタン（TCNQ）または
その誘導体（例えば11,11,12,12−テトラシアノ−2,6−
ナフタキノジメタン（TMAP））もしくはその類縁体、更
にはテトラチアフルバレン（TTF）またはその置換誘導
体、更にはテトラチアセトラセン（TTT）またはその類
縁体などを有するものが挙げられる。中でも絶縁性且つ
疎水性部位としてアルキル基、アリール基、アルキルア
リール基等の疎水性炭化水素基を有し、導電性且つ親水
性部位として第四級アンモニウム基とテトラシアノキノ
ジメタンとの錯体構造を有する電荷移動錯体が好適なも
のとして挙げられる。

上記電荷移動錯体として好ましい化合物は下記一般式
（Ｉ）で表わされる。

［Ａ］［TCNQ］_nX_m……（Ｉ） 例えば、下記の化合物が挙げられる。

上記式におけるＲは、絶縁性且つ疎水性部位であり、ア
ルキル基、アリール基たまはアルキルアリール基であ
り、好ましいものは炭素数５〜30のアルキル基であり、
且つアルキル基はその鎖中に１個以上の二重結合や三重
結合等の重合性部位を含有してもよい。R₁は低級アルキ
ル基であり、ｎは１、２、３または４、ｑは０、１また
は２、ｍは０または１であり、Ｘはハロゲン等のアニオ
ン基であり、Ｙは酸素原子または硫黄原子である。

またTCNQは下記式（Ｉ）で表わされる化合物である。

上記式中のａ〜ｄの位置にはアルキル基、アルケニル
基、ハロゲン原子、水素等の任意の置換基を有し得るも
のであり、ａ〜ｄに位置する置換基は同一のものでもよ
いし、異なっていてもよい。

更には上記式（Ｉ）に挙げた化合物の他、式（Ｉ）のTC
NQを下記式（II）にて示される11,11,12,12−テトラシ
アノ−2,6−ナフタキノジメタンとした化合物や、下記
式（III）にて示される化合物等も好適なものとして挙
げられる。

上記式（III）におけるＤは下記に例示するようなテト
ラチアフルバレンまたはその誘導体もしくは類縁体を表
わし、ｎは12〜30である。

Ｄの例としては、 等が挙げられる。

本発明において、任意の基板の表面には半導体層を形成
する好ましい方法としては、例えばI.Langmuirらの開発
したラングミュア・ブロジェット法（以下、LB法と略）
（例えば、新実験化学講座、第18章498頁〜507頁、丸善
刊などを参照）を挙げることができる。

このLB法は、例えば前述た電荷移動錯体の如くに分子内
に親水性部位と疎水性部位とを有する構造の分子におい
て両者のバランス（両親媒性のバランス）が適度に保た
れているとき、この分子が水面上で親水性基を下に向け
た単分子の層になることを利用して単分子膜または単分
子累積膜を作成する方法である。

水面上の単分子膜は二次元系の特徴を有し、分子がまば
らに散開しているときは、一分子当り面積（分子占有面
積）Ａと表面圧πとの間に二次元理想気体の式、 πＡ＝κＴ が成り立ち、「気体膜」となる。ここに、κはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。表面圧を上げ分子占有面
積を十分小さくすれば分子間の相互作用が強まり二次元
固体の「凝縮膜（または固体膜）」になる。この凝縮膜
は分子の配列、配向がきれいに揃い、高度の秩序性及び
均一な超薄膜性をもつに至る。そして、この凝縮膜はガ
ラスや樹脂の如き種々の材質や形状を有する任意の物体
の表面へ一層ずつ移すことができ、同一物体に重ねて複
数回単分子膜を移し取ることによって単分子累積膜が得
られる。こうして得られる単分子膜または単分子累積膜
は、その形成方法からも分る通り高度の秩序性を有する
超薄膜となり、本発明の半導体素子の半導体層として好
適なものとなる。もちろん、半導体層の形成方法はこの
LB法に限定されものでなく、真空蒸着や電解重合等によ
ることも可能である。

次に、上記LB法を用いての半導体層の具体的な製法につ
いて、図面も参照しながら以下に説明する。

まず、前述した電荷移動錯体の如き所望の成膜分子をク
ロロホルム、ベンゼン、アセトニトリルもしくはこれ等
の混合溶媒等に溶解させる。次に添付図面の第１図に示
す如き適当な装置を用いて、成膜成分の溶液を水相１上
に展開させ、この分子を膜状に展開させた展開層を形成
する。

次にこの展開層が水相上を自由に拡散して広がりすぎな
いように仕切板（または浮子）３を設け、展開面積を制
限して膜物質の集合状態を制御し、その集合状態に比例
した表面圧πを得る。そして、この仕切板を動かし展開
面積を縮少して膜物質の集合状態を制御し、表面圧を徐
々に上昇させ、膜の製造に適する表面圧πに設定する。
表面圧としては15〜30dyn/cm程度が適当である。

この表面圧を維持しながら、清浄な基板２を静かに上昇
または下降させることにより、基板２上に所望の単分子
膜を得ることができる。このような単分子膜は第2a図ま
たは第2b図に模式的に示す如くに分子が秩序正しく配列
したものとなる。この状態では隣接分子間の相互作用が
強まり、例えば前述した電荷移動錯体の如くに親水性部
位６が導電性を有し、疎水性部位７が絶縁性を有する分
子では、これら部位を構成するTCNQや長鎖アルキル基等
が膜面に平行な方向にスタッキングされて膜面に平行な
方向に導電性が生じ、一方、膜面に垂直な方向は絶縁性
が発揮され、本発明の半導体素子の半導体層として好適
なものとなるのである。

単分子膜は以上で製造されるが、上記の操作を繰り返す
ことにより所望の累積度の単分子累積膜を形成すること
ができる。単分子膜もしくは単分子累積膜を基板に形成
するには、上記のような基板の引上げ操作と浸漬操作を
交互に繰り返す垂直浸漬法の他、水平付着法、回転円筒
法によることも可能である。

水平付着法は、基板を水面に水平に接触させて単分子膜
を基板上に移しとることにより単男子膜または単分子累
積膜を形成する方法であり、回転円筒法は円筒型の基板
を水面上を回転させて単分子膜または単分子累積膜を形
成する方法である。

前述した垂直浸漬法では、表面が疎水性である基板を水
面を横切る方向に水中に浸漬すると膜を構成する分子の
疎水性基が基板側に向いた単分子累積膜が基板上に形成
される（第2a図）。一方、表面が親水性である基板を水
面を横切る方向に水中から引き上げると親水性基が基板
側に向いた単分子累積膜が基板上に形成される（第２図
ｂ）。

前述のように基板を上下させると、各工程ごとに一枚ず
つ単分子膜が積み重なって累積膜が形成されるが、成膜
分子の向きが引上げ工程と浸漬工程で逆になるので、こ
の方法によると単分子膜の各層間は成膜分子の親水性基
と親水性基とが向かい合うＹ型膜が形成される（第3a
図）。これに対し水平付着法では、成膜分子の疎水性基
が基板側に向いた単分子膜が基板上に形成される。この
方法では、単分子膜を累積しても分子の向きの交代はな
く全ての層において、疎水性基が基板側に向いたＸ型膜
が形成される（第3b図）。反対に全ての層において親水
性基が基板側に向いた累積膜はＺ型膜と呼ばれる（第3c
図）。

以上の如くにして基板上に得られる単分子累積膜は、そ
の累積形式がＸ型、Ｙ型あるいはＺ型のいずれにおいて
も秩序正しく配列したものとなり、例えば前述した電荷
移動錯体の如くに親水性部位が導電性を有し、疎水性部
位が絶縁性を有するものでは導電層と絶縁層が交互に秩
序正しく積層された半導体層が基板上に得られるのであ
る。特にＹ型膜の場合には、単分子膜の疎水性部位同士
および親水性部位同士が向い合う型であるため、十分な
導電性の導電層と十分な絶縁性の絶縁層が交互に積層さ
れた状態となるので、最も好ましい有機の超格子膜とな
るものである。また、このように形成された絶縁層で
は、単分子膜または単分子累積膜を形成する成膜分子の
疎水性部位が長鎖アルキル基である場合には絶縁層の厚
みが30〜60オングストローム程度となり、十分な電子の
トンネル効果が得られるものである。また、このように
して形成された導電層は優れた電気抵抗の温度依存性を
発揮し、その膜面に平行な方向での電導率は大略10²〜1
0^-2Ω^-1cm^-1の範囲にある。更には膜面に垂直な方向に
流れる電流に対して電気的超格子として作用し増幅作用
も示すのである。尚、本発明においは基板上に形成する
単分子累積膜は２層以上であれば、いずれの累積数でも
よいが、一般的には約４〜200層の累積数が好適であ
る。

単分子膜または単分子累積膜の形成方法は、これらに限
定されるわけではなく、大面積基板を用いる時には、基
板ロールから水相中に基板を押し出していく方法なども
とり得る。また、前述した親水性基、疎水性基の基板へ
の向きは原則であり、基板の表面処理等によって変える
こともできる。

本発明の半導体素子を形成するための基板としては、従
来公知の無機および有機の基板材料がいずれも使用で
き、更に本発明においては半導体層の形成に際し特に高
温を使用する必要がないため、耐熱性の低い材料、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ
エステル、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリウレタ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリサルホ
ン、ポリシリコーン、尿素樹脂、フェノール樹脂、メラ
ミン樹脂等の如き熱可塑性あるいは熱硬化性の樹脂から
なる基板も自由に使用できる利点がある。以上の如き基
板に形成した単分子膜または単分子累積膜は、使用した
成膜分子が二重結合や三重結合等の重合性部位を有する
場合には、成膜後に任意の手段により重合させて膜強度
等を著しく高めることが可能である。

本発明の半導体素子は、上記の如くに形成した有機膜か
らなる半導体層の所望の部分に電極部を形成することに
よって得られる。

電極部は従来公知のいかなる方法によっても形成でき、
例えばMIM素子としては第４図示の例、および電子が共
鳴的にトンネルする現象を用いたRETT素子の場合には第
５図示の如き構成となる。すなわち、第４図および第５
図において、８および９がそれぞれ有機膜にて形成した
導電層および絶縁層であり、10は外部接続電極である。

本発明の半導体素子の基本構成は上記の通りであり、基
板上に上記の如き電荷移動錯体等からなる半導体層と電
極部を有する限り、その他のいずれの構成のものでもよ
く、これらの修正や変形のいずれの態様も本発明に包含
れさるものである。

尚、上記においては特に説明しなかったが、本発明の半
導体素子の有する半導体層を構成する分子は必ずしも１
種のものである必要はなく、複数種の分子で構成しても
よい。また、前述した電荷移動錯体の如くに１分子中に
導電性部位と絶縁性部位とを併有する分子で半導体層を
形成することは必ずしも必要ではなく、それぞれ導電性
と絶縁性をと有する別個の分子を用いて半導体層を形成
してもよい、更には、Ｘ、Ｙ、Ｚの各型の膜を交互に積
層して半導体層を形成する等のことも可能である。

〔作用〕 本発明では、半導体素子の有する半導体層をLB法等によ
り形成した超格子効果を有する有機膜で構成しているた
め、従来の無機材料による半導体素子におけるが如くに
高温処理が特に不要であり、非常に高性能の半導体素子
を経済的に提供できるものである。

第６図の温度感知媒体は、図示の如くに有機膜にて交互
に形成した導電層８と絶縁層９とからなる半導体層20に
接して電極10−１、10−２および10−３が設けられた構
成を有する。電極10−１はエミッタ（Ｅ）として機能す
るエミッタ電極であり、電極10−２はコレクタとして機
能するコレクタ電極（Ｃ）、電極10−３は外部接続電極
としてのベース電極（Ｂ）である。

ここで、半導体層20は前述した電荷移動錯体の単分子累
積膜等で形成され、例えば第7a図に示す如きエネルギー
バンドを有する。この第７図はエミッタ（Ｅ）−ベース
（Ｂ）−コレクタ（Ｃ）方向にエネルギーバンドを見た
ものであるが、このようなエネルギーバンドを有する半
導体層20にバイアス電圧V_CBおよびV_EBを印加すると、該
エネルギーバンドは例えば第7b図に示す如くに変化す
る。この時、電子（ｅ）が共鳴準位12を通ってエミッタ
側へ流れ、入力電圧としてV_EBを変化させればトンネル
電流の変化が出力として検出され、増幅作用があらわれ
る。

第８図は増幅素子の一例であるが、この素子は図示の如
くに半導体層20を、優れた増幅作用を示す有機膜からな
る導電層８と絶縁層９にて形成したもので、この半導体
層20に接してエミッタ電極21−ａとコレクタ電極21−ｂ
および外部接続電極23が設けられた構成を有する。尚、
図中に符号24にて示すものは電極作用を増進させるため
のCrイオン等によるイオン注入領域であり、22は電極下
地層である。

ところで、半導体層20を構成する有機膜が、大略10²〜1
0^-2Ω^−１cm^-1程度の電導率を有し、しかもその値が大
きな温度依存性を有する場合、上記ベース（Ｂ）の共鳴
準位12のエネルギーレベルは、この温度変化に伴なって
わずかな変化を示す。このためベース（Ｂ）を電子
（ｅ）がトンネルする確率が温度とともに変化すること
になり、このトンネル電流の変化がコレクタ電流の温度
変化として検知され、温度感知が行なわれるのである。
尚、温度検知を高感度に行なうためには、半導体層20を
構成する導電層８および絶縁層９のそれぞれ個々の層厚
を、導電層で３〜50Å程度、絶縁層で10〜100Å程度、
半導体層全体としては50〜1000Å程度とすることが好ま
しい。

従来、電気抵抗の温度変化を利用した温度感知媒体は、
例えば白金や炭素などの無機材料で構成されていたが、
このような温度計は無機材料の電気抵抗の温度変化が小
さいために、これを増幅するための増幅回路を必要と
し、高価なものとなっていた。しかしながら、本発明で
は、このような温度検知媒体の半導体層を電気抵抗の温
度依存性に優れた有機膜で形成するため、従来の温度感
知媒体におけるが如き増幅回路を特に必要とせず、この
ような検知媒体を高感度かつ経済的に提供できるもので
ある。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明を更に説明する。

実施例１ 第４図に例示の半導体素子を以下のようにして作成し
た。

ビス−テトラシアノキノジメタン・ドコシルピリジニウ
ム をアセトニトリルとベンゼンの1:1混合溶媒に1mg/mlの
濃度で溶かした後、KHCO₃でpH6.8に調整されたCdcl₂濃
度４×10^-4mol/l、水温17℃の水相上に展開した。

溶媒のアセトニイリルとベンゼンを蒸発除去した後、表
面圧を20dyn/cmまで高めて単分子膜を形成した。表面圧
を一定に保ちながら、表面を疎水処理（LB法によりアラ
キジン酸カドミウムを３層累積したもの）した清浄なガ
ラス基板（30×10mm）を基板とし、水面を横切る方向に
速度15mm/分で静かに基板を20mm程浸漬した後、続いて
速度10mm/分で静かに引き上げ、２層の単分子膜を累積
した。次にディッピング方向に対する基板の上下を逆転
させ、同様な条件で更に２層の単分子膜を累積した。以
上の成膜操作を５回繰り返し、累積膜を作成して第４図
示の如き構造を有する半導体層とした。

更に、第４図に示す位置に銀ペーストを用い外部接続電
極を公知の方法で作成し、第４図に例示の如き半導体素
子を得た。この半導体素子について電流・電圧特性を測
定した結果、電源電圧数ボルトを印加したとき十分なヒ
ステリシスをもつスイッチング特性を観察した。

実施例２〜15 実施例１における電荷移動錯体、基板に代えて、下記第
１表の錯体、基板および累積数を使用し、他は実施例１
と同様にして本発明の半導体素子を得た。いずれも実施
例１と同様な優れた特性を示した。

実施例16 第８図に例示の半導体素子を以下のように作成した。

ガラス基板（材質；コーニング社製の7059）に抵抗加熱
法によりCrを膜厚500Åに真空蒸着（蒸着条件；蒸着速
度３Å／秒、室温）して電極下地層を形成した後、第８
図に示すように下部電極をAuを膜厚1000Åに真空蒸着
（蒸着条件；蒸着速度2.5Å／秒、室温）することによ
り形成した。

次に、実施例１と同様のビス−テトラシアノキノジメタ
ン・ドコシルピリジニウムをアセトニトリルとベンゼン
の1:1混合溶媒に1mg/mlの濃度で溶かした後、KHCO₃でpH
6.8に調整されたCdCl₂濃度４×10^-4mol/l、水温17℃の
水相上に展開した。

溶媒のアセトニトリルとベンゼンを蒸発除去した後、表
面圧を25dyn/cmまで高めて水相上に単分子膜を形成し
た。表面圧を一定に保ちながら、上記下部電極を形成し
た電極基板を、水面を横切る方向に速度10mm/分で浸漬
した後、続いて速度5mm/分で静かに引き上げ、２層の単
分子膜を累積した。以上の成膜操作を更に４回繰り返
し、累積膜を作成して第８図示の如き構造を有する半導
体層を作成した。

次に、第８図に示すように上部電極（直径2mmφ）をAu
を抵抗加熱法により膜厚1000Åに真空蒸着することによ
り形成した。尚、このとき蒸着速度は2.5Å／秒とし、
基板温度は20℃とした。

以上のようにして作成した試料に、第８図に示すような
領域に２×２mm²の大きさにわたり７×10¹⁶／cm²のCrイ
オン注入（加速電圧30eV）を行ない、更にこのイオン注
入した領域が覆われるように試料上にAl蒸着（抵抗加熱
法）を行なって側部電極を形成し、第８図に例示の如き
半導体素子を得た。

以上の方法で作成した半導体素子に対し、下部Au電極を
コレクター、上部Au電極をエミッター、側部Al電極をベ
ースとしてコレクターとエミッター間の電流電圧特性を
測定したところ、十分な増幅特性が得られた。

実施例17 実施例16と同様のガラス基板に実施例16と同様にして、
電極下地層および下部Au電極を第８図のように作成した
後、実施例16と同様に調整された水相中にこの電極基板
を浸漬した。

次にこの水相に、ベンゼンに1mg/mlの濃度に溶解された
CH₃CH_{2 11}Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡ＣCH_{2 ８}COOH（以下、DA1
2−８と略す）を展開した。溶媒のベンゼンを蒸発除去
した後、表面圧を30dyn/cmまで高めて水相上に単分子膜
を形成した。表面圧を一定に保ちながら、水相中に予め
浸漬しておいた上記電極基板を、水面に横切る方向に速
度3mm/分で引き上げた後、更に浸漬（速度10mm/分）、
引き上げ（速度3mm/分）の操作を行ない、３層のDA12−
８の累積膜を電極基板上に形成した。

次に、水相上のDA12−８を十分に取り除いた後、この水
相上にアセトニトリルとベンゼンの1:1混合溶媒に1mg/m
lの濃度で溶かしたカクタデシル−テトラシアノキノジ
メタン・テトラメチルチアフルバレン（ODTCNQ−TMTT
F）を新たに展開した。溶媒のアセトニトリルとゼンベ
ンを蒸発除去した後、表面圧を25dyn/cmまで高めて水相
上に単分子膜を形成した。表面圧を一定に保ちながら、
上記DA12−８を累積した電極基板を速度10mm/分で浸漬
した後、同じ速度で引き上げることによってDA12−８の
累積膜上にODTCNQ−TMTTFの単分子膜を更に２層累積し
た。

次に、水相上のODTCNQ−TMTTFを除去した後、再度DA12
−８を展開し、前述と同様な条件でODTCNQ−TMTTFの累
積膜上にDA12−８の単分子膜を２層累積した。

次に、上述の操作を繰り返すことにより上記DA12−８の
累積膜上にODTCNQ−TMTTFを２層、そして更にその上にD
A12−８を４層累積し、第８図に例示の如き構造を有す
る半導体層を得た。

以上のようにして作成した半導体層上に、実施例16と全
く同様にして上部Au電極と側部Al電極（Crイオン注入）
を形成し、実施例16と同様に電圧電流特性を測定したと
ころ、十分な増幅特性が得られた。

実施例18〜22 実施例16における電荷移動錯体に代えて、下記第２表の
錯体および累積数を使用し、他は実施例16と同様にして
本発明の半導体素子を得た。いずれも実施例16と同様な
優れた特性を示した。

実施例23 第６図に例示の半導体素子を以下のように作成した。

清浄なガラス基板２上にコレクタ電極10−２としてのAl
電極を周知の蒸着法を用いて1500Åの層厚に作成した
後、該基板表面を疎水処理するためにアラキジン酸カド
ミウムの単分子膜を前述のLB法によって基板上に１層積
層した。

次いで、実施例１と同様のビス−テトラシアノキノジメ
タン・ドコシルピリジニウムをアセトニトリルとベンゼ
ンの1:1の混合溶媒に1mg/mlの濃度で溶かした後、KHCO₃
でpH6.8に調整されたCdCl₂濃度４×10^-4mol/l、水温17
℃の水相上に展開した。

次いで、溶媒のアセトニトリルとベンゼンを蒸発除去し
た後、表面圧を20dyn/cmまで高めて単分子膜を形成し
た。表面圧を一定に保ちながら、上記ガラス基板を水面
を横切る方向に速度15mm/分で静かに浸漬し、続いて速
度10mm/分で静かに引き上げ、上記ビス−テトラシアノ
キノジメタン・ドコシルピリジニウムからなる２層の単
分子膜を基板上に累積した。この操作を３回繰り返し、
計６層のビス−テトラシアノキノジメタン・ドコシルピ
リジニウムからなる単分子累積膜を基板上に形成し、第
６図の如くに導電層８と絶縁層９とが交互に形成された
半導体層20を得た。

次に、この半導体層にエミッタ電極10−１としてAl電極
を上記同様の蒸着法を用いて1500Åの層厚に形成した。
その後、導電性ペーストを用いてベース電極10−３を形
成して、第６図に例示の如き半導体素子を得た。

こうして得られた半導体素子のエミッタ電極10−１とコ
レクタ電極10−２のそれぞれにベース電極10−３に対し
て0.5Vのバイアス電圧を印加して、温度300゜Kおよび100
゜Kにおけるコレクタ電流を測定した。その結果、300゜K
における電流値と100゜Kにおける電流値に10倍以上の変
化が観測され、この半導体素子は極めて高感度な温度検
知特性を示した。

実施例24 ビス−テトラシアノキノジメタン・ドコシルピリジニウ
ムの代りにビス−テトラシアノキノジメタン・ドコシル
フェナジニウムを用いる以外は実施例23と同様にして、
第６図に例示の如き半導体素子を作成し、該素子のコレ
クタ電流の変化を実施例23と同様に測定した。その結
果、温度300゜Kおよび100゜Kにおいて10倍以上の変化が観
測された。

〔発明の効果〕

以上に説明した如く、本発明では半導体素子の有する半
導体層をLB法等により形成した超格子効果を有する有機
膜で構成しているため、従来の無機半導体素子における
が如くに高温処理が特に不要であり、非常に高性能の半
導体素子を経済的に提供できるものである。この効果
は、分子オーダー（数Å〜数十Å程度）での膜厚制御が
容易なLB法にて型成した半導体素子で特に著しい。更に
は半導体層を有機膜にて形成しているため生体との親和
性にも優れ、本発明の半導体素子は分子エレコトロニク
ス分野あるいはバイオエレクトロニクス分野等において
も有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体素子の半導体層を形成する方法
を図解的に示す図である。第２図は単分子膜の模式図で
あり、第３図は累積膜の模式図である。第４図、第５
図、第６図および第８図はそれぞれ本発明の半導体素子
の諸例の断面を図解的に示す図てある。第７図は本発明
の半導体素子の有するエネルギーバンドの例を説明する
図である。 １……水相、２……基板 ３……仕切板または浮子 ４……単分子膜、５……累積膜 ６……親水性部位、７……疎水性部位 ８……導電層、９……絶縁層 10、10−１、10−２、10−３、21−ａ、21−ｂ、23……
電極部 11……電流計、12……共鳴準位 13……フェルミ準位、20……半導体層 22……電極下地層、24……イオン注入層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 邦裕 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松田 宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森川 有子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 木村 稔章 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 瀧本 清 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 宮▲崎▼ 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−193328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−197208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−192977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−37875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−209724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−183861（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−141495（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電層と絶縁層とが交互に積層された半導
   体層および該半導体層に設けた電極部を含む半導体素子
   において、 前記半導体層が、少なくとも疎水性部位と親水性部位と
   を併有する１種以上の有機化合物の単分子膜または単分
   子累積膜を含み、 １種の有機化合物の親水性部位が該半導体層の導電層を
   形成し、該有機化合物の疎水性部位が該半導体層の絶縁
   層を形成することを特徴とする半導体素子。
2. 【請求項２】前記半導体層が２種の有機化合物からな
   り、一方の有機化合物の親水性部位が該半導体層の導電
   層を形成し、該一方の有機化合物の疎水性部位が該半導
   体層の絶縁層を形成し、 他方の有機化合物が該半導体層の絶縁層を形成する特許
   請求の範囲第１項に記載の半導体素子。
3. 【請求項３】前記有機化合物が、絶縁性且つ疎水性部位
   と導電性且つ親水性部位とを併有する電荷移動錯体であ
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の半導体素
   子。
4. 【請求項４】前記電荷移動錯体が、長鎖アルキル基含有
   第４級アンモニウム化合物とテトラシアノキノジメタン
   との錯体である特許請求の範囲第３項に記載の半導体素
   子。
5. 【請求項５】導電層と絶縁層とが交互に積層され、かつ
   絶縁層を少なくとも２層以上含む半導体層および該半導
   体層に設けた電極部とを含み、 前記半導体層が、少なくとも疎水性部位と親水性部位と
   を併有する１種以上の有機化合物の単分子累積膜を含
   み、 １種の有機化合物の親水性部位が該半導体層の導電層を
   形成し、該有機化合物の疎水性部位が該半導体層の絶縁
   層を形成することを特徴とする半導体素子からなる増幅
   素子。