JPH11266007A - Molecular single electron transistor and integrated circuit - Google Patents

Molecular single electron transistor and integrated circuit

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JPH11266007A
JPH11266007A JP6649998A JP6649998A JPH11266007A JP H11266007 A JPH11266007 A JP H11266007A JP 6649998 A JP6649998 A JP 6649998A JP 6649998 A JP6649998 A JP 6649998A JP H11266007 A JPH11266007 A JP H11266007A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make feasible direct connection of tunneling junction molecules to a fullerene, by forming a coupling of cyclopropane ring in a single electron transistor structure including quantum dot. SOLUTION: A molecular single electron transistor is composed of a quantun dot 11 made of a fullerene, insulating molecules 12, 13 displaying tunneling junction characteristics, conductive molecules 14, 15 displaying conductive characteristics, a gate insulating body 16 consisting of an insulate molecule forming an insulating gate and a gate 17 comprising conductive molecules. The conductive molecule 14 and the conductive molecule 15 respectively function as a source and a drain. In such a constitution, when a potential is impressed to the gate 17, the potential of the quantum dot 11 made of the fullerene is fluctuated by the potential fluctuation, and as a resultant, the channel current flowing between the source 14 and the drain 15 changes corresponding to the gate potential. Furthermore, the width of the tunnel junction and the barrier height, etc., can be controlled by changing the insulator molecular structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は情報処理に用いる超
高性能トランジスタの新規な構造に関するもので、さら
に詳述すると、有機分子からなる量子ドット、ソース、
ドレーン、ゲート、トンネル接合等を具備した単電子ト
ランジスタ構造において、該量子ドットが、有機立体構
造を持つフラーレン、あるいは高次フラーレンおよびそ
れらの誘導体からなることを特徴とする超高性能トラン
ジスタの構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel structure of an ultra-high performance transistor used for information processing, and more specifically, to a quantum dot made of organic molecules, a source,
In a single-electron transistor structure having a drain, a gate, a tunnel junction, and the like, the quantum dot is composed of fullerene having an organic three-dimensional structure, or a higher fullerene and a derivative thereof, and relates to a structure of an ultra-high-performance transistor. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の情報処理デバイスは、シリコン半
導体を用いたトランジスタが主に用いられてきた。その
性能の向上は、ゲートなどの加工寸法を縮小することに
より達成されてきた。例えば和田ら、ジャーナル オブ
アプライド フィジックス、74巻12号、7321頁
(1993年)(Y. Wada, et. al., J. Appl. Phys.,7
4(12), 7321 (1993).)に詳細に述べられているよう
に、最小加工寸法は3年で70%という非常に早いペー
スで30年近くも縮小され続けてきており、現在では
0.25ミクロン(μm)の加工寸法が用いられてい
る。しかし、その誕生から50年を経た現在、寸法縮小
も限界に近づきつつあり、より高性能なデバイスが必要
とされている。
2. Description of the Related Art A conventional information processing device has mainly used a transistor using a silicon semiconductor. The improvement in performance has been achieved by reducing the processing dimensions of gates and the like. For example, Wada et al., Journal of
Applied Physics, Vol. 74, No. 12, p. 7321
(1993) (Y. Wada, et. Al., J. Appl. Phys., 7.
4 (12), 7321 (1993).), The minimum feature size has been reduced for almost 30 years at a very fast pace of 70% in 3 years, and is now 0%. A working dimension of .25 microns (μm) has been used. However, 50 years after its birth, size reduction is approaching its limit, and a device with higher performance is required.

【0003】この問題を解決するために、単電子トラン
ジスタが考案され、研究されている。例えばリカレフ、
アイビーエム ジャーナル、32巻144頁(1989
年)(K.K. Likharev, IBM J. Res. Develop, 32, 144
(1989).)に詳細に記述されているように、微小な量子
ドットと、トンネル接合で分けられたソース、ドレーン
領域と、ゲート領域からなる単電子トランジスタが代表
的な例で、量子ドットの寸法を30nm程度にすること
により、1テラ(1012)ヘルツの動作速度を実現で
き、従来のシリコンで作られた電界効果型トランジスタ
と比較して、数桁高速化が可能であることが述べられて
いる。
[0003] In order to solve this problem, single-electron transistors have been devised and studied. For example, Likarev,
IBM Journal, Vol. 32, p. 144 (1989)
Year) (KK Likharev, IBM J. Res. Develop, 32, 144
As described in detail in (1989).), A typical example is a single electron transistor consisting of a minute quantum dot and a source, drain region and gate region separated by a tunnel junction. It is stated that by setting the size to about 30 nm, an operation speed of 1 tera (10 12 ) hertz can be realized, and the speed can be increased by several orders of magnitude as compared with a conventional field-effect transistor made of silicon. Have been.

【0004】しかし、彼の性能見積もりは必ずしも正確
ではなく、情報処理デバイスとして十分な性能を発揮さ
せるためには、量子ドットの寸法を非常に小さくする必
要のあることが我々の研究で明らかにできた。ラトビッ
チ等、ジャーナル オブ アプライド フィジックス、7
5巻7号、3654頁 (1994年)(M. Lutwyche,e
t. al., J. Appl. Phys., 75(7), 3654 (1994))に詳細
に述べられているように、1テラヘルツ以上の超高速で
単電子トランジスタを動作させるためには、図6に量子
ドット寸法と動作速度の関係を示したように、該量子ド
ットの寸法を10nm以下、より高性能なデバイス動作
を実現するためには、1nmあるいはそれ以下にするこ
とが必要である。また一方で、大規模にデバイスを集積
した場合に非常に重要となる量子ドット寸法のばらつき
は、5%以下にする必要があり、この点まで考えると、
将来の超高速デバイスに必要とされる量子ドット寸法1
nmといった超微細、超高精度加工技術は、実現不可能
である。
[0004] However, his performance estimation is not always accurate, and our research has revealed that it is necessary to make the size of the quantum dot very small in order to exhibit sufficient performance as an information processing device. Was. Ratovich et al., Journal of Applied Physics, 7
Vol. 5, No. 7, p. 3654 (1994) (M. Lutwyche, e
As described in detail in t. al., J. Appl. Phys., 75 (7), 3654 (1994)), in order to operate a single-electron transistor at an ultra-high speed of 1 terahertz or more, a diagram must be obtained. As shown in FIG. 6, the relationship between the size of the quantum dot and the operation speed is 10 nm or less, and it is necessary to set the size of the quantum dot to 1 nm or less in order to realize higher-performance device operation. On the other hand, the variation of the quantum dot size, which is very important when a device is integrated on a large scale, needs to be 5% or less.
Quantum dot size required for future ultra-high-speed devices 1
Ultra-fine and ultra-high-precision processing technology such as nm cannot be realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような単
電子トランジスタ技術の問題点を解決するためになされ
たもので、量子ドットを含めた単電子トランジスタ構造
に、分子を用いることにより、非常に高性能なデバイス
を実現しようとするものである。即ち、分子の特徴であ
る構造寸法の精密制御可能性、同一構造分子の同時大量
製造可能性、という性質を最大限に利用した新規なデバ
イスを実現するものである。この点をさらに詳述する
と、量子ドットにフラーレンあるいは高次フラーレンお
よびそれらの誘導体などからなる分子を用いることによ
り、量子ドットの寸法を1nm以下と非常に小さくする
ことが可能になり、また後述するように、寸法制御が特
に重要なトンネル接合部分の寸法制御が分子を用いるこ
とにより非常に正確にできるためである。有機分子から
なる単電子トランジスタに関しては、和田、アトミック
アンドモルキュラー ワイヤーズ、クルワー出版 19
97年 193頁(Atomic and Molecular Wires, C. Jo
achim and S. Roth (Eds.), Kluwer Academic Publishe
rs(1997) pp193)に記述されている。しかし、この文献
に開示されているような平面的な量子ドット構造では、
該量子ドットにトンネル接合と、ゲート絶縁体の両方の
分子結合を形成しなければならないという制限があるた
め、分子を配置すべき空間が小さく、高いデバイス性能
を可能にするような十分に大きなゲート容量を実現でき
ない。このため、より高性能なデバイス特性を実現する
ためには、適切な分子配列が可能なように、量子ドット
は立体構造をしていることが望ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem of the single-electron transistor technology. It is intended to realize a device with high performance. In other words, the present invention realizes a novel device that makes maximum use of the characteristics of molecules, such as precise control of structural dimensions and simultaneous mass production of molecules having the same structure. This point will be described in more detail. By using a molecule composed of fullerene or higher fullerene or a derivative thereof for the quantum dot, the size of the quantum dot can be extremely reduced to 1 nm or less, which will be described later. As described above, the dimensional control of the tunnel junction portion where the dimensional control is particularly important can be performed very accurately by using molecules. Regarding single-electron transistors composed of organic molecules, see Wada, Atomic and Molecular Wires, Kruwer Publishing 19
1997 p. 193 (Atomic and Molecular Wires, C. Jo
achim and S. Roth (Eds.), Kluwer Academic Publishe
rs (1997) pp193). However, in a planar quantum dot structure as disclosed in this document,
Due to the limitation that a molecular bond must be formed between the tunnel junction and the gate insulator in the quantum dot, the space in which the molecule is to be placed is small, and the gate is large enough to enable high device performance. Cannot achieve capacity. For this reason, in order to realize higher performance device characteristics, it is desirable that the quantum dots have a three-dimensional structure so that an appropriate molecular arrangement is possible.

【0006】また、従来技術では特に大きく取り上げら
れていないが、量子ドットに隣接して設けられている二
つのトンネル接合のトンネル抵抗値は、ほぼ同一である
ことが必要である。これも従来の物理的な技術で単純に
作成したのでは、十分に制御できない。この理由はトン
ネル抵抗(R)がトンネル接合として働く絶縁膜の膜厚
(t)に対し大まかに、 R=k exp(-t) (1) のような関係で依存するために、わずか0.1nmのト
ンネル接合幅の差があっても、抵抗値は一桁程度異なる
からである。ここでkは定数である。分子を用いれば、
その寸法差、すなわち分子間の結合距離の差はほぼ完全
に無視できる程度であり、分子構造を同一にすれば、常
にほぼ同一のトンネル抵抗値を得ることが可能である。
このため、多数のデバイスを集積した場合でも良好な動
作特性が実現できる。
[0006] Although not particularly taken up in the prior art, it is necessary that two tunnel junctions provided adjacent to the quantum dot have substantially the same tunnel resistance. This cannot be controlled sufficiently simply by using conventional physical techniques. The reason is that the tunnel resistance (R) roughly depends on the film thickness (t) of the insulating film acting as a tunnel junction in a relationship such as R = k exp (−t) (1), so that only 0. This is because even if there is a difference in the tunnel junction width of 1 nm, the resistance value differs by about one digit. Here, k is a constant. With molecules,
The dimensional difference, that is, the difference in the bonding distance between the molecules is almost completely negligible. If the molecular structures are the same, almost the same tunnel resistance value can always be obtained.
Therefore, good operation characteristics can be realized even when many devices are integrated.

【0007】また、従来の技術ではフラーレンに直接ト
ンネル接合となるべき分子を接続することは非常に困難
であり、量子ドットにフラーレンあるいはその類似分子
を用いた構造の高性能分子単電子トランジスタを実現す
ることは技術的に不可能に近かった。本発明では、シク
ロプロパン環の結合を形成することにより、フラーレン
への直接トンネル接合分子の接続技術を可能にした。こ
のため、動作速度が数テラヘルツ以上の非常に高性能な
単電子トランジスタが実現できるようになり、本発明の
技術的効果は大である。
In addition, it is very difficult to connect a molecule to be a tunnel junction directly to fullerene with the conventional technology, and a high-performance molecular single-electron transistor having a structure using fullerene or a similar molecule for a quantum dot has been realized. To do so was technically impossible. In the present invention, a technique for connecting a direct tunnel junction molecule to fullerene has been made possible by forming a bond of a cyclopropane ring. Therefore, a very high-performance single-electron transistor having an operation speed of several terahertz or more can be realized, and the technical effect of the present invention is great.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】単電子トランジスタの基
本構造は量子ドット、トンネル接合、導電性電極、絶縁
ゲート、およびゲートである。図1は本発明の単電子ト
ランジスタの構造を模式的に描いたもので、量子ドット
101、トンネル接合102、103、導電性電極10
4、105、絶縁ゲート106、およびゲート電極10
7よりなる構造を示す。動作原理は、ゲート電極107
より与えたポテンシャルにより、量子ドット101のポ
テンシャルを変化させ、該量子ドット101を通る電子
の数を制御するものである。
The basic structure of a single-electron transistor is a quantum dot, a tunnel junction, a conductive electrode, an insulated gate, and a gate. FIG. 1 schematically illustrates the structure of a single-electron transistor according to the present invention, in which a quantum dot 101, tunnel junctions 102 and 103, and a conductive electrode 10 are formed.
4, 105, insulated gate 106, and gate electrode 10
7 shows a structure consisting of The operating principle is that the gate electrode 107
The potential of the quantum dot 101 is changed by the applied potential, and the number of electrons passing through the quantum dot 101 is controlled.

【0009】したがって、これらの構造を分子で形成す
るためには、該量子ドット101、導電性電極104、
105、およびゲート電極107は導電性分子、またト
ンネル接合102、103は電子がトンネルするに十分
薄いトンネル絶縁性分子、絶縁ゲート106は絶縁性分
子で各々形成する必要がある。
Therefore, in order to form these structures with molecules, the quantum dots 101, the conductive electrodes 104,
105 and the gate electrode 107 must be formed of conductive molecules, the tunnel junctions 102 and 103 must be formed of a tunnel insulating molecule thin enough for electrons to tunnel, and the insulating gate 106 must be formed of an insulating molecule.

【0010】量子ドット101は、図6に示した量子ド
ット寸法と動作速度の関係を満足するような寸法、すな
わち少なくとも、10nm以下、より高性能を実現する
のであれば1nm以下程度の寸法であることが必要であ
る。フラーレンないし高次フラーレンおよびその誘導体
は、炭素間の二重結合が導電性を与え、またその直径が
約0.7nm程度と、高性能単電子トランジスタの量子
ドットとして必要な条件を全て満足しており、非常に適
当な材料である。その誘導体は様々な寸法を持つため、
必要なデバイス特性に合わせて、適切な分子を量子ドッ
トとして選ぶことが可能である。トンネル接合102、
103を形成する分子は、フラーレンと結合し、かつト
ンネル特性を示すため、0.2ないし4nm程度の長さ
を持つ絶縁性分子であることが必要である。特に良好な
トンネル特性を示すように、図6から適切な長さを持つ
絶縁体分子を設計することが可能で、量子ドットにフラ
ーレンを用いる場合には、0.3ないし1nm程度が最
も適当な長さである。また、導電性電極を形成する分子
104、105は、ベンゼン環、チオフェン、ポリアセ
チレン等の共役電子を持つ、導電性分子を用いることが
適当である。一般にポリアセチレン等の直鎖状分子は、
そのままでは直線的な構造を取らず、環状にカールし、
空間的に制御した構造になりにくい傾向が強いため、適
切な場所に分子の対応する部分を配置することが必要な
デバイスとして用いることは困難である。したがって、
同様に共役性分子であるベンゼン環、チオフェン等、直
線的な構造を持つ分子基を分子内に適切に配置し、直線
状の構造とすることが望ましい。
The quantum dot 101 has a size that satisfies the relationship between the quantum dot size and the operation speed shown in FIG. 6, that is, at least 10 nm or less, and about 1 nm or less for achieving higher performance. It is necessary. Fullerene or higher-order fullerenes and derivatives thereof have a double bond between carbons that gives conductivity and a diameter of about 0.7 nm, which satisfies all the conditions required for quantum dots in high-performance single-electron transistors. And is a very suitable material. Because its derivatives have various dimensions,
It is possible to select an appropriate molecule as the quantum dot according to the required device characteristics. Tunnel junction 102,
The molecule forming 103 needs to be an insulating molecule having a length of about 0.2 to 4 nm in order to combine with fullerene and exhibit tunneling characteristics. It is possible to design an insulator molecule having an appropriate length from FIG. 6 so as to show particularly good tunneling characteristics. In the case where fullerene is used for a quantum dot, about 0.3 to 1 nm is most suitable. Length. As the molecules 104 and 105 forming the conductive electrode, a conductive molecule having a conjugated electron such as a benzene ring, thiophene, or polyacetylene is preferably used. Generally, linear molecules such as polyacetylene are
It does not take a linear structure as it is, it curls in a ring,
Because of the strong tendency to have a spatially controlled structure, it is difficult to use it as a device that needs to place the corresponding part of the molecule in an appropriate location. Therefore,
Similarly, it is desirable to arrange a molecular group having a linear structure, such as a conjugated molecule such as a benzene ring and thiophene, appropriately in the molecule to obtain a linear structure.

【0011】絶縁ゲート106は、少なくとも該トンネ
ル接合を形成する分子102、103よりも高抵抗であ
ることが必要である。したがって、その長さは少なくと
も該トンネル接合分子102、103よりも長いことが
必要である。また、容量も該トンネル接合よりも大きい
ことが望ましい。ゲート電極107は、導電性電極を形
成する分子104、105と同様に、ベンゼン環、チオ
フェン、ポリアセチレン等の基を含む、共役電子を持つ
導電性分子を用いることが適当である。
The insulated gate 106 must have at least higher resistance than the molecules 102 and 103 forming the tunnel junction. Therefore, its length needs to be longer than at least the tunnel junction molecules 102 and 103. It is also desirable that the capacitance is larger than the tunnel junction. The gate electrode 107 is preferably formed using a conductive molecule having a conjugated electron, including a group such as a benzene ring, thiophene, and polyacetylene, similarly to the molecules 104 and 105 forming the conductive electrode.

【0012】図1に示した分子単電子トランジスタは、
導電性と絶縁性の分子を適切に配置した分子構成にする
ことにより実現可能である。また、フラーレンおよびそ
の誘導体からなる量子ドットを用いることにより、量子
ドットの寸法を1nm以下にできるため、その動作速度
は数テラヘルツ以上と非常に高性能となる。さらに加え
て、絶縁性分子からなるトンネル接合を用いることによ
り、トンネル抵抗を非常に精度よく形成することが可能
になるため、特性が正確に揃った、制御性のよいデバイ
スを実現可能である。
The molecular single electron transistor shown in FIG.
This can be realized by adopting a molecular configuration in which conductive and insulating molecules are appropriately arranged. In addition, by using a quantum dot composed of fullerene and a derivative thereof, the size of the quantum dot can be reduced to 1 nm or less, so that the operation speed is very high, several terahertz or more. In addition, by using a tunnel junction made of an insulating molecule, it is possible to form a tunnel resistance with extremely high accuracy, so that a device with accurate characteristics and good controllability can be realized.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(単電子デバイス構造の実現)本
例では、フラーレンあるいはその誘導体からなる量子ド
ットを具備した分子単電子トランジスタの構造に関し開
示する。単電子トランジスタの最も基本的な構造は、単
電子デバイスとも呼べる構造で、量子ドット、トンネル
接合、導電性電極からなるものである。無論、これにゲ
ートを接続したものが単電子トランジスタである。した
がって、単電子トランジスタの実現のためには、単電子
デバイス構造の実現が最重要な技術課題である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Implementation of Single-Electron Device Structure) This embodiment discloses a structure of a molecular single-electron transistor provided with quantum dots made of fullerene or a derivative thereof. The most basic structure of a single-electron transistor is a structure that can be called a single-electron device, and includes a quantum dot, a tunnel junction, and a conductive electrode. Needless to say, a single-electron transistor has a gate connected thereto. Therefore, realizing a single-electron device structure is the most important technical issue for realizing a single-electron transistor.

【0014】本発明による分子単電子デバイスの基礎と
なる構造を図2に示す。図中で分子単電子デバイスの基
礎となる構造はフラーレンあるいはその誘導体からなる
量子ドット1、該量子ドットに化学結合により接続させ
た絶縁性分子からなるトンネル接合2、3、該トンネル
接合2、3に接触する導電性分子よりなる導電体部分
4、5からなることが示されている。このような基礎と
なる構造において、該導電性分子よりなる導電体部分
4、5の両端を外部電極に接続することにより、該単電
子デバイスの導電特性を測定可能である。
FIG. 2 shows a basic structure of a molecular single electron device according to the present invention. In the figure, the molecular single-electron device is based on a quantum dot 1 made of fullerene or a derivative thereof, tunnel junctions 2 and 3 made of insulating molecules connected to the quantum dot by chemical bonding, and tunnel junctions 2 and 3 Are formed of conductive portions 4 and 5 made of conductive molecules that come into contact with the conductive portions. In such a basic structure, by connecting both ends of the conductor portions 4 and 5 made of the conductive molecules to external electrodes, the conductivity characteristics of the single-electron device can be measured.

【0015】図2に示したような[60]fullerene polyam
ideにおいて、フラーレンからなる量子ドット1、シク
ロプロパン環で主要部分が形成された絶縁性分子からな
るトンネル接合2、3、該トンネル接合に接触する主に
ベンゼン環により形成された導電性分子よりなる導電体
部分4、5からなることが示されている。該トンネル接
合を形成する分子2、3、該導電体を形成する導電性分
子4、5は、必ずしも本例に示した構造である必要はな
い。例えば前者はシクロプロパン環に、さらにアルキル
基、エトキシ基等の絶縁性分子を結合させることによ
り、比較的高い抵抗値を持つトンネル接合を形成可能で
ある。また、後者は例えばフェニル基、アルケン、アル
キン、チオフェン基等、一般には共役多重結合を分子の
骨格とする導電性の分子であれば特に構造は制限されな
い。一般にフラーレンに絶縁性の分子の結合を直接形成
することは極度に困難で、本例に開示したシクロプロパ
ンからなる分子構造が大変に安定であり、デバイス作成
上優れている。
[60] fullerene polyam as shown in FIG.
In the ide, quantum dots 1 made of fullerene, tunnel junctions 2 and 3 made of an insulating molecule whose main part is formed by a cyclopropane ring, and conductive molecules mainly made of a benzene ring in contact with the tunnel junction It is shown to consist of conductor parts 4,5. The molecules 2 and 3 forming the tunnel junction and the conductive molecules 4 and 5 forming the conductor do not necessarily have to have the structure shown in this example. For example, the former can form a tunnel junction having a relatively high resistance value by further bonding an insulating molecule such as an alkyl group or an ethoxy group to a cyclopropane ring. The structure of the latter is not particularly limited as long as it is a conductive molecule having a conjugated multiple bond as a skeleton of the molecule, such as a phenyl group, an alkene, an alkyne, and a thiophene group. In general, it is extremely difficult to form an insulating molecule bond directly on fullerene, and the molecular structure of cyclopropane disclosed in this example is very stable, which is excellent in device fabrication.

【0016】このような分子を用いて両端の導電体部分
を外部に接続し、該量子ドットを通るように電流―電圧
特性を測定すると、図3に示したような単電子デバイス
特有の、良く知られたクーロンステアケースが観測さ
れ、この結果からフラーレンからなる量子ドットに起因
するクーロンギャップの大きさは約1Vであることが分
かる。
Using such molecules, the conductor portions at both ends are connected to the outside, and the current-voltage characteristics are measured so as to pass through the quantum dots. A known Coulomb steer case is observed, and it can be seen from the results that the magnitude of the Coulomb gap caused by the quantum dots made of fullerene is about 1V.

【0017】したがって、図2に示した構造は室温動作
が可能な分子単電子デバイスの基礎となる構造として用
いることができる。すなわち、この量子ドットとして用
いるフラーレン1に、フラーレン1の電位を制御するゲ
ート電極を付ければ分子単電子トランジスタとなる。
Therefore, the structure shown in FIG. 2 can be used as a basic structure of a molecular single electron device capable of operating at room temperature. That is, if the fullerene 1 used as the quantum dot is provided with a gate electrode for controlling the potential of the fullerene 1, it becomes a molecular single electron transistor.

【0018】無論、クーロンギャップの大きさは、量子
ドットの全容量によって決まるため、フラーレンと結合
している分子によって大幅に異なった値になる場合もあ
ることは言うまでもない。
Of course, since the size of the Coulomb gap is determined by the total capacity of the quantum dots, it is needless to say that the value may vary greatly depending on the molecule bound to the fullerene.

【0019】前述した単電子デバイス構造の構成の仕方
の一例を次に説明する。本例では、量子ドットとして用
いるフラーレンに、絶縁性分子からなるトンネル接合、
該トンネル接合に接触する導電性分子よりなる導電体部
分を反応させ、合成する例を示す。図4はその反応を分
子式で描いたもので、[60]fullereneobisacetic acidと
4,4‘-Diaminobenzophenoneから[60]fullerene polyami
deを合成するものである。[60]fullerene polyamide の
ようなフラーレンを挟んで、シクロプロパン環状結合を
持つ構造からなる絶縁体が形成され、さらに導電体に繋
がっている構造は、先に述べた分子単電子デバイスを実
現するための基礎となる構造である。この合成反応は、
ピリジン、塩化リチウム等の触媒を介して行われるもの
で、主な合成条件は以下の通りである。これはリー等、
ケミストリレターズ、1037頁1997年(J.Li, et
al., Chemistry Letters, 1037 (1997).)に詳述して
あるとおりである。
An example of the configuration of the above-described single-electron device structure will now be described. In this example, a tunnel junction made of insulating molecules,
An example in which a conductor portion made of a conductive molecule which is in contact with the tunnel junction reacts and is synthesized. Figure 4 depicts the reaction in molecular formula, [60] fullereneobisacetic acid
[60] fullerene polyami from 4,4'-Diaminobenzophenone
This is to synthesize de. [60] An insulator consisting of a cyclopropane cyclic bond is formed across a fullerene such as fullerene polyamide, and the structure connected to the conductor is used to realize the molecular single-electron device described above. Is the basic structure of This synthesis reaction,
The reaction is carried out via a catalyst such as pyridine or lithium chloride. The main synthesis conditions are as follows. This is Lee,
Chemistry Letters, 1037, 1997 (J. Li, et.
al., Chemistry Letters, 1037 (1997).).

【0020】 触媒: 塩化リチウム 反応温度: 110度 反応雰囲気: 窒素 反応溶媒: ピリジン 図4に示したような反応による[60]fullerene polyamid
eの収率はほぼ90―95%程度と、十分に実用に耐え
るだけの高いものである。また、目的の反応生成物を精
製することも容易にできる。
Catalyst: lithium chloride Reaction temperature: 110 degrees Reaction atmosphere: nitrogen Reaction solvent: pyridine [60] fullerene polyamid by the reaction shown in FIG.
The yield of e is about 90-95%, which is high enough for practical use. Further, the desired reaction product can be easily purified.

【0021】本発明の骨子はフラーレンないし高次フラ
ーレンおよびその誘導体の何れかを量子ドットとして具
備している点が最も重要である。しかし、従来の手法で
はフラーレンにトンネル接合を直接形成することが非常
に困難であった。本例で開示したトンネル接合となるべ
き分子は、図4に示したように、シクロプロパン環状結
合を持つ構造を持たせることにより、これを可能にし
た。また、本例で開示した導電体分子は、本例で述べた
材料に限ることなく、上述の如くフェニル基、アルケ
ン、アルキン、チオフェン基等、一般には共役多重結合
を分子の骨格とする導電性の分子を用いる事ができる。
また、トンネル接合となるべき分子をシクロプロパン環
に接続し、適切なトンネル抵抗を持たせることが可能で
ある。
The most important point of the gist of the present invention is that it comprises fullerenes or higher fullerenes and derivatives thereof as quantum dots. However, it is very difficult to directly form a tunnel junction in fullerene by the conventional method. This has been made possible by providing the molecule to be a tunnel junction disclosed in the present example with a structure having a cyclopropane cyclic bond as shown in FIG. In addition, the conductor molecules disclosed in this example are not limited to the materials described in this example, but may be phenyl groups, alkene, alkyne, thiophene groups, and the like, as described above, and generally have a conjugated multiple bond having a skeleton of a molecule. Can be used.
In addition, it is possible to connect a molecule to be a tunnel junction to a cyclopropane ring to have an appropriate tunnel resistance.

【0022】(実施例1)本実施例では、該[60]fuller
ene polyamideの量子ドットとなるべきフラーレン部分
に絶縁層を挟んでゲート部分を接続し、分子単電子トラ
ンジスタを形成する方法を開示する。図5は該[60]full
erene polyamideの6員環部分に選択的に反応させた導
電性分子をゲートとした構造を示す。図中で分子単電子
トランジスタはフラーレンからなる量子ドット11、ト
ンネル接合特性を示すべき絶縁性分子12、13、導電
性特性を示すべき導電性分子14、15および絶縁ゲー
トとなるべき絶縁性分子から構成されるゲート絶縁体1
6、導電性分子で構成されるゲート17からなる。導電
性分子14はソース、導電性分子15はドレーンとして
機能する。
(Embodiment 1) In this embodiment, the [60] fuller
Disclosed is a method of forming a molecular single-electron transistor by connecting a gate portion to a fullerene portion to be an ene polyamide quantum dot with an insulating layer interposed therebetween. Figure 5 shows the [60] full
This shows a structure in which a conductive molecule selectively reacted with the 6-membered ring portion of erene polyamide is used as a gate. In the figure, a molecular single-electron transistor is composed of a quantum dot 11 made of fullerene, insulating molecules 12 and 13 having a tunnel junction characteristic, conductive molecules 14 and 15 having a conductive characteristic, and an insulating molecule serving as an insulating gate. Composed gate insulator 1
6. It comprises a gate 17 composed of conductive molecules. The conductive molecule 14 functions as a source, and the conductive molecule 15 functions as a drain.

【0023】ゲート17に電位が印加されると、この電
位変化により、フラーレンからなる量子ドット11のポ
テンシャルが変化し、その結果ソース14と、ドレーン
15との間に流れるチャンネル電流値がゲートのポテン
シャルに対応して変化する。このようにして、ゲートの
ポテンシャルが、トランジスタのコンダクタンスを変化
させ、所定のトランジスタ機能を果たす。さらに本実施
例のデバイス構造において、絶縁体分子の構造を変更す
ることにより、トンネル接合の幅、障壁高さ等のデバイ
スパラメータを所定の値に制御することができる。ま
た、量子ドットの寸法もフラーレンの適切な誘導体を用
いることにより変化でき、分子の適切な選択と配置によ
り、必要な特性のデバイスを製造可能である。これによ
り、適切な動作特性を持つ有機単電子トランジスタを実
現可能である。
When a potential is applied to the gate 17, the potential change causes the potential of the fullerene quantum dot 11 to change. As a result, the channel current flowing between the source 14 and the drain 15 changes the potential of the gate. Changes in response to In this manner, the potential of the gate changes the conductance of the transistor and performs a predetermined transistor function. Further, in the device structure of the present embodiment, by changing the structure of the insulator molecule, device parameters such as the width of the tunnel junction and the barrier height can be controlled to predetermined values. Also, the dimensions of the quantum dots can be varied by using appropriate derivatives of fullerenes, and by proper selection and arrangement of molecules, devices with the required properties can be manufactured. Thus, an organic single-electron transistor having appropriate operation characteristics can be realized.

【0024】本実施例で開示した分子単電子トランジス
タは、該量子ドットの寸法が10nm以下、特に構造を
選べば、1nm以下と非常に小さいため、従来のシリコ
ン半導体よりなるトランジスタと比較し、1000倍以
上高性能なテラヘルツ以上の速度での動作が可能とな
る。さらにトンネル接合部分も構造、長さ等のパラメー
タを十分に制御した絶縁性分子で形成するため、非常に
精度の高い抵抗の制御が可能で、制御性の高い、特性の
ほぼ完全に揃った分子単電子トランジスタを実現可能で
ある。したがって本発明の技術的な効果は非常に大き
い。
In the molecular single-electron transistor disclosed in this embodiment, the size of the quantum dots is 10 nm or less, particularly 1 nm or less when the structure is selected. Operation at a speed of terahertz or higher, which is twice as high, is possible. In addition, since the tunnel junction is also formed of insulating molecules with sufficiently controlled parameters such as structure and length, it is possible to control the resistance with extremely high precision, and it is highly controllable and has almost perfect characteristics. A single-electron transistor can be realized. Therefore, the technical effect of the present invention is very large.

【0025】(実施例2)図7に、実施例1で作成した分
子単電子トランジスタを集積回路に発展させるための構
造の一例を示す。分子を主体とする構造を固体表面に結
合させたり、分子素子自体を相互に結合させる考え方
は、本願の発明者らによって、例えば、特開平9−30
7157あるいは特開平6−302807等にも開示さ
れており、このアイデアを応用することが出来るが、こ
の実施例では、各導電端子とゲート極端子が特定の金属
と結合する構造を持たせたものである。そのため、各導
電端子とゲート極端子の端部にセレン基Se、チオール基
S、カルボン酸基COOを結合させ、これらを集積回路基板
上に配列した特定の原子と結合させるものである。
(Embodiment 2) FIG. 7 shows an example of a structure for developing the molecular single electron transistor prepared in Embodiment 1 into an integrated circuit. The concept of bonding a structure mainly composed of molecules to a solid surface or bonding molecular elements themselves to each other is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-30 / 1990.
7157 or Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-302807. This idea can be applied. In this embodiment, each conductive terminal and gate electrode terminal have a structure in which a specific metal is bonded. It is. Therefore, selenium group Se and thiol group
It binds S and carboxylic acid groups COO and binds them to specific atoms arranged on the integrated circuit substrate.

【0026】図8(A)、(B)は図1に模式図で示し
た分子単電子トランジスタとこの単電子トランジスタの
各導電端子とゲート極端子の端部に設けたセレン基Se、
チオール基S、カルボン酸基COOが集積回路基板上に配列
した特定の原子である銀Ag、金AuおよびシリコンS
iと結合している状態を模式的に示す図である。101
は量子ドットとなるべきフラーレンであり、これに化学
的に結合している各導電端子のセレン基Seが銀113
に、チオール基Sが金111に、カルボン酸基COOがシリ
コン112に選択的に結合している状況を示す。
FIGS. 8A and 8B show the molecular single-electron transistor shown schematically in FIG. 1 and the selenium groups Se provided at the ends of the conductive terminals and the gate terminal of the single-electron transistor.
Thiol group S, carboxylic acid group COO are specific atoms arranged on an integrated circuit substrate, such as silver Ag, gold Au and silicon S
It is a figure which shows typically the state couple | bonded with i. 101
Is a fullerene to be a quantum dot, and the selenium group Se of each conductive terminal chemically bonded to the
2 shows a situation where the thiol group S is selectively bonded to the gold 111 and the carboxylic acid group COO is selectively bonded to the silicon 112.

【0027】図9は、図8に示した分子単電子トランジ
スタを基板上に集積化した例の模式図である。201は
周辺に接続パッドを多数配列された基板であり、202
はその一部を拡大して分子単電子トランジスタが接続さ
れている状態を示す。量子ドットとしてのフラーレン1
01を中心とする分子単電子トランジスタ20の各導電
端子のセレン基Se、チオール基S、カルボン酸基COOが基
板上にあらかじめ配列されている銀113、金111、
およびシリコン112に選択的に結合し、これらが所望
の回路構成に応じて順次結合される。これらの接続ポイ
ントとなる銀113、金111、およびシリコン112
の間は、分子による接続導体あるいは配線により接続さ
れる。
FIG. 9 is a schematic diagram of an example in which the molecular single electron transistor shown in FIG. 8 is integrated on a substrate. Reference numeral 201 denotes a substrate on which a large number of connection pads are arranged on the periphery.
Shows a state in which a part thereof is enlarged and a molecular single electron transistor is connected. Fullerene 1 as a quantum dot
Selenium group Se, thiol group S, carboxylic acid group COO of each conductive terminal of molecular single-electron transistor 20 centered on 01, silver 113, gold 111,
And silicon 112, which are sequentially coupled according to a desired circuit configuration. These connection points are silver 113, gold 111, and silicon 112.
Are connected by a connection conductor or a wiring made of molecules.

【0028】基板上の所望の位置に接続ポイントとなる
銀113、金111、およびシリコン112を配置する
には、例えば、STMが使用できる。この場合、基板を
絶縁体とするときは、例えば、本願の発明者らにより提
案されている特開平6−216395に示されるような
方法でSTMを使用すれば良い。
For example, STM can be used to arrange the connection points silver 113, gold 111, and silicon 112 at desired positions on the substrate. In this case, when the substrate is made of an insulator, for example, STM may be used by a method as disclosed in JP-A-6-216395 proposed by the present inventors.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、従来のシリコン半導体からなるトランジス
タよりも1000倍程度と遥かに動作速度が速く、1/
1000程度と遥かに寸法が小さいため集積密度の高
い、超高性能分子単電子トランジスタを実現可能である
ため、本発明の技術的効果は大である。
As is clear from the above embodiments, according to the present invention, the operation speed is much higher than that of a conventional transistor made of a silicon semiconductor by about 1000 times,
Since the ultra-high-performance molecular single-electron transistor having a high integration density due to the extremely small size of about 1000 can be realized, the technical effect of the present invention is great.

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

【図1】本発明の単電子トランジスタの構造を模式的に
示す図。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a single-electron transistor of the present invention.

【図2】本発明による分子単電子デバイスの基礎となる
構造を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a basic structure of a molecular single electron device according to the present invention.

【図3】本発明による分子単電子デバイスの基礎となる
構造により得られる電流―電圧特性を示す図。
FIG. 3 is a view showing current-voltage characteristics obtained by a structure serving as a basis of a molecular single electron device according to the present invention.

【図4】量子ドットとして用いるフラーレンに、絶縁性
分子からなるトンネル接合および該トンネル接合に接触
する導電性分子よりなる導電体部分を反応させ合成する
例を分子式で示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which a tunnel junction made of an insulating molecule and a conductor portion made of a conductive molecule in contact with the tunnel junction are reacted with fullerene used as a quantum dot and synthesized by a molecular formula.

【図5】量子ドットに[60]fullerene polyamideを採用
した分子単電子トランジスタの実施例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a molecular single-electron transistor employing [60] fullerene polyamide for quantum dots.

【図6】単電子トランジスタの性能を説明する図。FIG. 6 illustrates performance of a single-electron transistor.

【図7】量子ドットに[60]fullerene polyamideを採用
した分子単電子トランジスタを基板上に配列するための
実施例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment for arranging molecular single-electron transistors employing [60] fullerene polyamide for quantum dots on a substrate.

【図8】量子ドットに[60]fullerene polyamideを採用
した分子単電子トランジスタの各接続点が原子に選択的
に接合することを説明するための模式図。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining that each connection point of a molecular single-electron transistor employing [60] fullerene polyamide as a quantum dot selectively bonds to atoms.

【図9】集積化された分子単電子トランジスタの実施例
を模式的に示す図。
FIG. 9 is a diagram schematically showing an embodiment of an integrated molecular single-electron transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、101…量子ドット、2、3、12、13、
102、103…トンネル接合、4、5、14、15、
104、105導電体、16、106…ゲート絶縁体、
17、107…ゲート、111…金、112…シリコ
ン、113…銀、20…分子単電子トランジスタ、20
1…集積化された分子単電子トランジスタ。
1, 11, 101... Quantum dots, 2, 3, 12, 13,
102, 103 ... Tunnel junction, 4, 5, 14, 15,
104, 105 conductor, 16, 106 ... gate insulator,
17, 107: gate, 111: gold, 112: silicon, 113: silver, 20: molecular single electron transistor, 20
1. Integrated molecular single-electron transistor.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年2月12日[Submission date] February 12, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

請求項1】フラーレンないし高次フラーレン分子およ
びその誘導体の何れかを量子ドットとして具備し、該量
子ドットとなるべき分子より絶縁ゲートを形成する結合
の引き出し部分と少なくとも二つのトンネル接合を形成
する結合の引き出し部分とを具備し、さらにそれぞれの
結合の引き出し部分となるべき分子と導電分子とを化学
結合することにより構成され、前記絶縁ゲートを形成す
る結合を含む側をゲート端子とし、トンネル接合を形成
する結合を含む側をソース端子およびドレン端子とする
ことを特徴とする分子単電子トランジスタ。
1. A one fullerene or fullerene derivative molecules and derivatives thereof comprising as a quantum dot to form Ri insulated gate by molecules to the quantum dot binding
Form at least two tunnel junctions with the drawer
A lead portion of the bound ingredients Bei, further each of
It is formed by chemically bonding a molecule to be a portion from which a bond is drawn and a conductive molecule to form the insulated gate.
A tunnel junction is formed by using the side that includes the
The side containing the bond to be connected is the source terminal and drain terminal
Molecular single-electron transistor, characterized in that.

請求項2】前記トンネル接合となるべき分子の長さが
0.2ないし4nmである請求項記載の分子単電子ト
ランジスタ。
Wherein to is 0.2 length of the molecule to serve as the tunnel junction 4n m der Ru claim 1 molecule single electron transistor according.

請求項3前記量子ドットとなるべき分子からのトン
ネル接合を形成する結合の引出し部分がシクロプロパン
環状結合を介したものである請求項1記載の分子単電子
トランジスタ。
Wherein tonnes from molecular to be the the quantity child dots
Molecular single electron transistor according to claim 1 Symbol mounting lead portion of the bonds forming the channel junction is obtained by via cyclo propane annular bond.

請求項4】フラーレンないし高次フラーレン分子およ
びその誘導体の何れかを量子ドットとして具備し、該量
子ドットとなるべき分子より絶縁ゲートを形成する結合
の引き出し部分と少なくとも二つのトンネル接合を形成
する結合の引き出し部分とを具備し、さらにそれぞれの
結合の引き出し部分となるべき分子と導電分子とを化学
結合することにより構成され、前記絶縁ゲートを形成す
る結合を含む側をゲート端子とし、トンネル接合を形成
する結合を含む側をソース端子およびドレン端子とする
分子単電子トランジスタであって、前記各端子の端部に
カルボン酸基、セレン基およびチオール基のいずれかが
結合されていることを特徴とする分子単電子トランジス
タ。
4. A quantum dot comprising one of fullerene or higher fullerene molecule and its derivative, and at least two tunnel junctions are formed with a portion from which a molecule to become the quantum dot leads to a bond forming an insulated gate. A connection extraction part, and further comprising a chemical bond between a molecule to be a connection extraction part and a conductive molecule, and a side including the bond forming the insulated gate as a gate terminal, and a tunnel junction. A source including a bond including a bond forming a source terminal and a drain terminal, wherein one of a carboxylic acid group, a selenium group, and a thiol group is bonded to an end of each terminal. Molecular single electron transistor.

請求項5】フラーレンないし高次フラーレン分子およ
びその誘導体の何れかを量子ドットとして具備し、該量
子ドットとなるべき分子より絶縁ゲートを形成する結合
の引き出し部分と少なくとも二つのトンネル接合を形成
する結合の引き出し部分とを具備し、さらにそれぞれの
結合の引き出し部分となるべき分子と導電分子とを化学
結合することにより構成され、前記絶縁ゲートを形成す
る結合を含む側をゲート端子とし、トンネル接合を形成
する結合を含む側をソース端子およびドレン端子とし、
且つ、前記各端子の端部にカルボン酸基、セレン基およ
びチオール基のいずれかが結合されている複数の分子単
電子トランジスタと、表面上の所定の位置にシリコン原
子、銀原子および金原子よりなる接続点の組を複数個備
えた絶縁性基板とよりなり、前記基板上の接続点のシリ
コン原子、銀原子および金原子と前記分子単電子トラン
ジスタの各端子の端部に結合しているカルボン酸基、セ
レン基およびチオール基とが対応して結合するととも
に、前記分子単電子トランジスタの各端子が接続された
接続点間が前記分子単電子トランジスタによる所定の機
能を持つように接続されていることを特徴とする集積回
路。
5. A fullerene or higher fullerene molecule or a derivative thereof as a quantum dot, and at least two tunnel junctions are formed from a molecule forming an insulated gate from a molecule to be a quantum dot. A connection extraction part, and further comprising a chemical bond between a molecule to be a connection extraction part and a conductive molecule, and a side including the bond forming the insulated gate as a gate terminal, and a tunnel junction. The side including the bond forming the is a source terminal and a drain terminal,
And a plurality of molecular single-electron transistors in which any one of a carboxylic acid group, a selenium group and a thiol group is bonded to an end of each terminal, and a silicon atom, a silver atom and a gold atom at a predetermined position on the surface. An insulating substrate provided with a plurality of sets of connection points comprising silicon atoms, silver atoms and gold atoms at the connection points on the substrate and carbon atoms bonded to the ends of the respective terminals of the molecular single electron transistor. An acid group, a selenium group, and a thiol group are bonded to each other, and connection points between terminals of the molecular single-electron transistor are connected so as to have a predetermined function by the molecular single-electron transistor. An integrated circuit characterized by the above.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フラーレンないし高次フラーレンおよびそ
の誘導体の何れかを量子ドットとして具備したことを特
徴とする分子単電子トランジスタ。
1. A molecular single-electron transistor comprising one of a fullerene or a higher fullerene and a derivative thereof as a quantum dot.
【請求項2】フラーレンないし高次フラーレン分子およ
びその誘導体の何れかを量子ドットとして具備し、該量
子ドットとなるべき分子より、一つ以上、特に良好な特
性を示すためには二つないしそれ以上の数の結合を引き
出した部分をトンネル接合として具備し、さらに該トン
ネル接合となるべき分子と共役2重結合鎖を有する他の
分子とを化学結合することにより構成された請求項1記
載の分子単電子トランジスタ。
2. The method according to claim 1, wherein the fullerene or higher-order fullerene molecules and derivatives thereof are provided as quantum dots, and one or more, more preferably two or more, molecules exhibiting particularly good characteristics than the molecules to be quantum dots. 2. The structure according to claim 1, wherein a portion where the above-mentioned number of bonds are drawn is provided as a tunnel junction, and the molecule to be the tunnel junction is chemically bonded to another molecule having a conjugated double bond chain. Molecular single-electron transistor.
【請求項3】前記トンネル接合となるべき分子の長さが
0.2ないし4nm程度、特に良好なトンネル特性を示
すためには、0.3ないし1nmである請求項2記載の
分子単電子トランジスタ。
3. The molecular single-electron transistor according to claim 2, wherein the length of the molecule to be the tunnel junction is about 0.2 to 4 nm, and 0.3 to 1 nm in order to exhibit particularly good tunneling characteristics. .
【請求項4】フラーレンないし高次フラーレン分子およ
びその誘導体の何れかを量子ドットとして具備し、該量
子ドットとなるべき分子より、一つ以上、特に良好な特
性を示すためには二つないしそれ以上の数のシクロプロ
パン環状結合を介して、他の共役2重結合鎖を有する分
子と化学結合する請求項1記載の分子単電子トランジス
タ。
4. A quantum dot comprising one of fullerene or higher fullerene molecules and derivatives thereof as a quantum dot, and one or more, more preferably two or more molecules, exhibiting particularly good properties than the molecule to be a quantum dot. The molecular single-electron transistor according to claim 1, wherein the molecular single-electron transistor is chemically bonded to another molecule having a conjugated double bond chain through the above-mentioned number of cyclopropane cyclic bonds.
【請求項5】フラーレンないし高次フラーレンおよびそ
の誘導体の何れかを量子ドットとして具備したことを特
徴とする分子単電子トランジスタにおいて、導電性分子
よりなるゲートが該フラーレンないし高次フラーレンお
よびその誘導体と絶縁性の有機分子で接続されているこ
とを特徴とする分子単電子トランジスタ。
5. A molecular single-electron transistor comprising a fullerene or higher fullerene or a derivative thereof as a quantum dot, wherein a gate made of a conductive molecule is formed of the fullerene or higher fullerene or a derivative thereof. A molecular single-electron transistor characterized by being connected by an insulating organic molecule.
【請求項6】前記導電性分子よりなるゲートが該フラー
レンないし高次フラーレンおよびその誘導体と絶縁性の
有機分子で接続され、かつ、前記トンネル接合となるべ
き分子の長さが0.2ないし4nm程度、特に良好なト
ンネル特性を示すためには、0.3ないし1nmである
請求項4記載の分子単電子トランジスタ。
6. A gate made of the conductive molecule is connected to the fullerene or higher fullerene or a derivative thereof by an insulating organic molecule, and the length of the molecule to be the tunnel junction is 0.2 to 4 nm. 5. The molecular single-electron transistor according to claim 4, wherein the thickness is 0.3 to 1 nm in order to exhibit a good degree of tunneling characteristics.
【請求項7】フラーレンないし高次フラーレン分子およ
びその誘導体の何れかを量子ドットとして具備し、該量
子ドットとなるべき分子より、一つ以上、特に良好な特
性を示すためには二つないしそれ以上の数のシクロプロ
パン環状結合を介して、他の分子と化学結合することを
特徴とする分子単電子トランジスタにおいて、導電性分
子よりなるゲートが該フラーレンないし高次フラーレン
およびその誘導体と絶縁性の有機分子で接続されている
請求項4記載の分子単電子トランジスタ。
7. A quantum dot comprising any one of a fullerene or higher fullerene molecule and a derivative thereof, and two or more of the molecules to exhibit one or more, particularly better characteristics than the molecule to be a quantum dot. In the molecular single-electron transistor, which is chemically bonded to another molecule through the above-mentioned cyclopropane cyclic bond, the gate made of a conductive molecule has an insulating property with the fullerene or higher fullerene and its derivative. 5. The molecular single-electron transistor according to claim 4, which is connected by an organic molecule.
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