JPS6242577A - 非線形抵抗素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、導電性スイッチングのような機能を備えた非
線形抵抗素子に関するものである。

従来の技術 導電性スイッチングを行うような非線形抵抗素子は０Ｖ
ＯＮＩＣ素子として知られ、主にカルコゲン元素からな
る非晶質半導体をその材料として用いる。また、遷移金
属の酸化物においてもこれと同様な電気的性質の見られ
ることが知られ、ヘマタイト、マグネタイト、ニッケル
フェライト。

ニッケル亜鉛フェライト、酸化ニッケルなどが報告され
ている。これら従来の非線形抵抗素子では、材料が薄膜
や焼結体の形で利用されているが、閾値電圧の低さなど
の点から薄膜で構成するのが有利であり、比較的安定な
特性？示す非晶質半導体の素子ではほとんどが薄膜型で
ある。

これの基本的な構造を第２図と第３図に示す。

なお、図において、１は基体、２はアクティブ層、３．
４は電極である。

このように、形成した膜を膜厚の方向で使用するサンド
イッチ型（第２図）と、膜上その表面方向で使用するプ
レーナ型（第３図）に分けることができる。いずれの場
合も、アクティブ層は真空蒸着やスパッタで形成される
のが普通である。

発明が解決しようとする問題点 前述のように、従来のスイッチング特性？示す非線形抵
抗素子ではそのアクティブ層？真空法で形成するため、
製造上の歩留や生産性において不利であるばかりでなく
、例えば非常に大きな基体上に素子上構成する必要のあ
るような用途に対してはコストが高くなるなどの理由で
これに対応することができない。

本発明の目的は、このような問題点を解決したスイッチ
ング特性を持つ非線形抵抗素子とその製造方法全提供し
、これらの素子を生産性良く安価に製造できるようにす
ることである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明では、アクティブ層金形
成するのに金属化合物の溶液の塗布、熱分解という手法
全取入れた。金属化合物としては、適当な溶媒に溶け、
溶液？塗布乾燥した時に膜状になるものであればよく、
例えば硝酸塩などの無機酸塩、酢酸塩などの有機酸塩、
錯体および金属にアルキル基の付いた有機金属などｔ用
いることができる。このような方法で薄膜を形成できる
化合物は多いが、発明者らはこのなかからスイッチング
特性金星する化合物として酸化マンガンと酸化コバルト
の混合物？見出し、これ全アクティブ層に用いた。

作用 酸化マンガンと酸化コバルトの混合物薄膜は、マンガン
とコバルトの化合物を溶媒に混合溶解して基体上に塗布
、熱分解させることにより容易に得られる。この際、化
合物と溶媒の組合せｔ考慮することにより非常に安定な
溶液とすることができ、インキとして長期間の保存が可
能である。このような形成法の導入により、ディップ、
スプレー、印刷などの工法τ用いることができるため、
大面積にわたって均一な膜？生産性良く安価に製造する
ことができる。また、熱分解によって得られた薄膜は、
その膜厚、電極間距離２組成などに依存して閾値電圧や
維持電流が変化するスイッチング特性を示し、この特性
の安定性は非常に良好である。

実施例 以下に実施例ｔあげて本発明全説明する。

（実施例１） 第２図に示したサンドイッチ型の素子？作るため、第１
表に示すような組成で酸化マンガンと酸化コバルトの混
合物薄膜形成用塗布液を調製した。

マンガンとコバルトの化合物として、成膜の非常に容易
な２−エチルヘキサン酸塩？使用し、溶媒はメチルイソ
ブチルケトンを使用した。電極として金の薄膜を形成し
たガラス基板上に、これら塗布液【スピンコードしたの
ち常温で乾燥し、大気中６６０°Ｃで６０分間加熱焼成
してアクティブ層を形成し、さらにこの薄膜上に金の薄
膜を形成した。これらの素子の電圧印加時のＩ−ｖ特性
全カーブトレーサーで測定すると、第１図に示したよう
なＩ−Ｖ曲線が得られる。測定結果を第１表中に示すが
、この表では第１図における”ｔｈ　（閾値電圧）とＩ
ｔｈ（閾値電流）及びｖｈ（維持電圧）と工ｈ（維持電
流）全数値として示した。これらの値はすべて５０Ｈ２
の周波数で掃引した時の数値である。また、アクティブ
層の厚みは、この薄膜の一部？エツチングして段差を形
成し、接触式の表面粗さ計で測定したものである。

さらに、これら素子に対し、ｓＨｚで±１６Ｖの調波を
印加し特性の安定性音調べたところ、いずれにおいても
連続で１０日間（４００万回以上のスイッチングに相当
する）の動作を行わせた後でも、第１表に示した数値に
±６％以上の変動は認められず、その特性の安定性は実
用上充分であると考えられた。

（以　下　余　白） （実施例２） 実施例１と同様な組成の塗布液ｒ用い、電極全スズ上ド
ープした酸化インジウム薄膜に置換えてサンドイッチ型
の素子全構成した。電極以外の作成方法は、実施例１と
まったく同様である。これらのＩ−Ｖ特性？カーブトレ
ーサで測定すると、同様に第１図のようなＩ−Ｖ曲線が
得られ、この結果と第２表に示す。表中のサンプルｆは
第１表のそれに対応し、同一のｆのものは同じ塗布液で
アクティブ層を形成したことｔ示す。掃引周波数は５０
Ｈｚである。この表から、若干の変動はあるがほぼ実施
例１と同じ結果の得られることが分る。また、実施例１
と同様な安定性の試験上行い。

これらにおいても約４ｏＯ万回以上のスイッチングの後
でも特性は安定していることを確認した。

（実施例３） ガラス基板上に金の薄膜金形成し、この薄膜を一部エッ
チングして幅が数十μの間隙を設け、これによって隔て
られた金薄膜全電極とし、この上に実施例１と同様の塗
布ｉ％ｌ−用いてアクティブ層？形成した。その形成条
件は実施例１と同様である。このようにして第３図に示
したプレーナ型の素子全作成した。これらに直流電圧と
印加し、！−Ｖ特性を測定すると実施例１や２と同様に
第１図に示したようなＩ−Ｖ曲線が得られた。この結果
全第３表に示す。同様にサンプルｆは実施例１の逼に対
応する。サンドイッチ型素子に比べ電極間間隔が大きい
ことに対応して閾値電圧が増大していることが分る。こ
れらにおいても特性の安定性は実用上充分であることｒ
確認した。

（以下金　白） （実施例４） 直径Ｉ　ＮＭのステンレス線を実施例１のｆ４の塗布液
中に浸漬し、約ｔｓｍｔ／ＳθＣの速度で引きあげたの
ち乾燥し、６ｏＯ°Ｃで９Ｑ分間加熱焼成して、ステン
レス線表面に酸化マンガンと酸化コバ／Ｉ／　）の混合
物薄膜を形成し、さらにこの膜表面に銀電極金形底して
素子？構成した。このものでは掃引周波数５０　ＨＺ　
Ｋ　オイテＶｔｈカ６．２　Ｖ％Ｉ　ｔｈが０、２’　
ｍム、ｖｈが２．１ｖ、工りが２．６ｍムの、実施例１
〜３と同様なスイッチング特性が見られた。

なお、本実施例１〜４では用いた基体と電極材料の耐熱
性の点から焼成温度はＳＯＯ〜６５０’Ｃで行ったが、
例えばアルミナなどの耐熱性のある基体を用いる際には
この温度を基体の耐熱温度まで上げることができる。用
いる化合物についても、硝酸塩、硫酸塩などの無機酸塩
、酢酸塩などの有機酸塩、錯塩、金属アルコキシドなど
で適当な溶媒に溶解するものであれば、支障なく使用す
ることができる。また、電極材料としては本実施例以外
の銅、アルミニウム、亜鉛などの金属や、スズ酸カドミ
ウム、アンチモンをドープした酸化スズなどの導電性酸
化物、あるいはカーボンなども使用することができる。

発明の効果 以上のように本発明の非線形抵抗素子は、酸化マンガン
と酸化コバルトの混合物薄膜とこれから電気的リードを
取るための電極とからなり、酸化マンガンと酸化コバル
トの混合物薄膜金マンガン化合物とコバルト化合物全溶
媒に溶解した溶液？基体上に塗布し、乾燥後、大気中で
加熱焼成することによって形成するという方法で製造さ
れることにより、スイッチング特性を有する非線形抵抗
素子を生産性良く安価に提供することができ、大面積に
わたっても製造が容易であるという点においてその実用
的な有用性は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非線形抵抗素子の電流−電圧特性図、
第２図はサンドイッチ型非線形抵抗素子の構造を示す断
面図、第３図はプレーナ型非線形抵抗素子の構造を示す
断面図である。 第　１　図 １電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化マンガンと酸化コバルトの混合物薄膜と、こ
   の薄膜から電気的リードを取るための電極とからなり、
   導電性スイッチング特性を有することを特徴とする非線
   形抵抗素子。
2. （２）マンガン化合物とコバルト化合物を溶媒に溶解し
   た溶液を基体上に塗布し、乾燥した後、加熱、焼成する
   ことによって酸化マンガンと酸化コバルトの混合物薄膜
   を形成することを特徴とする非線形抵抗素子の製造方法
   。