JPS6396956A - スイッチング素子およびその駆動方法 - Google Patents
スイッチング素子およびその駆動方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は有機絶縁層を有するＭＩＭ素子に関し、該有機
絶縁層が周期的な層構造を有することを特徴としたＭＩ
Ｍ構造スイッチング素子に関する。
絶縁層が周期的な層構造を有することを特徴としたＭＩ
Ｍ構造スイッチング素子に関する。
最近有機分子の機能性を電子デバイスなどに応用しよう
とする分子エレクトロニクスに対する関心が高まってお
り、分子電子デバイスの構築技術の一つとみられるラン
グミュア−プロジェット膜（ＬＢ膜）についての研究が
活発化してきている。ＬＢ膜は有機分子を規則正しく１
分子層ずつ積層したもので、膜厚の制御は分子長の準位
で行なうことができ、一様で均質な超薄膜を形成できる
ことからこれを絶縁膜として使う多くの試みが行なわれ
てきた。例えば、（Ｇ、Ｌ、Ｌａｒｋｉｎｓ ｅｔ
ａｌ Ｔｈ１ｎＳｏｌｉｄ ｆｉｌｍｓ ９９
．１９８３）金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）構造のトン
ネル接合素子（Ｇ、Ｌ、Ｌａｒｋｉｎｓｅｔ ａｌ著「
エレクトロニツクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）の「シン・ソリッド・フイルム
ズｊ （ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ） 第９
９巻（１９８３年）〕や金属・絶縁体・半導体（ＭＩＳ
）構造の発光素子（Ｇ、Ｇ、Ｒｏｂｅｒｔｓｅｔ ａｌ
著「エレクトロニツクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）第２０巻、４８９頁（１９
８４年）〕あるいはスイッチング素子［Ｎ 、 Ｊ 、
Ｔ ｈ ｏ ｍ ａ ｓ ｅ ｔ ａ １著「エ
レクトロニツクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）第２０巻、８３８頁（１９８４年
）〕がある。
とする分子エレクトロニクスに対する関心が高まってお
り、分子電子デバイスの構築技術の一つとみられるラン
グミュア−プロジェット膜（ＬＢ膜）についての研究が
活発化してきている。ＬＢ膜は有機分子を規則正しく１
分子層ずつ積層したもので、膜厚の制御は分子長の準位
で行なうことができ、一様で均質な超薄膜を形成できる
ことからこれを絶縁膜として使う多くの試みが行なわれ
てきた。例えば、（Ｇ、Ｌ、Ｌａｒｋｉｎｓ ｅｔ
ａｌ Ｔｈ１ｎＳｏｌｉｄ ｆｉｌｍｓ ９９
．１９８３）金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）構造のトン
ネル接合素子（Ｇ、Ｌ、Ｌａｒｋｉｎｓｅｔ ａｌ著「
エレクトロニツクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）の「シン・ソリッド・フイルム
ズｊ （ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ） 第９
９巻（１９８３年）〕や金属・絶縁体・半導体（ＭＩＳ
）構造の発光素子（Ｇ、Ｇ、Ｒｏｂｅｒｔｓｅｔ ａｌ
著「エレクトロニツクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）第２０巻、４８９頁（１９
８４年）〕あるいはスイッチング素子［Ｎ 、 Ｊ 、
Ｔ ｈ ｏ ｍ ａ ｓ ｅ ｔ ａ １著「エ
レクトロニツクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）第２０巻、８３８頁（１９８４年
）〕がある。
これら一連の研究によって素子特性の検討がされている
が未だ素子ごとの特性のバラツキ、経時変化など再現性
と安定性の欠如は未解決の問題として残った。
が未だ素子ごとの特性のバラツキ、経時変化など再現性
と安定性の欠如は未解決の問題として残った。
従来、上記の如き検討は取扱いが比較的容易な脂肪酸の
ＬＢ膜を中心に進められてきた。しかし最近これまで劣
るとされていた耐熱性、機械強度に対してもこれを克服
した有機材料が次々に生まれている。
ＬＢ膜を中心に進められてきた。しかし最近これまで劣
るとされていた耐熱性、機械強度に対してもこれを克服
した有機材料が次々に生まれている。
我々はこれらの材料を用いたＬＢ膜を絶縁体として用い
て再現性と安定性にすぐれたＭＩＭ素子を作製すべく鋭
意研究の結果、従来のＭＩＭ素子にはない、全く新しい
スイッチング現象を発現するＭＩＭ素子を発明するに至
った。即ち本発明によって極めて信頼性にすぐれたメモ
リー機能を有するスイッチング素子の提供が可能になっ
た。
て再現性と安定性にすぐれたＭＩＭ素子を作製すべく鋭
意研究の結果、従来のＭＩＭ素子にはない、全く新しい
スイッチング現象を発現するＭＩＭ素子を発明するに至
った。即ち本発明によって極めて信頼性にすぐれたメモ
リー機能を有するスイッチング素子の提供が可能になっ
た。
本発明は比較的大きいπ（パイ）準位をもつ群とのび（
シグマ）電子準位をもつ群とを有する分子を周期的に積
層し、電気的ポテンシャルの周期構造を有する有機絶縁
体中において周期方向と平行な方向に電流を流すことに
より、従来公知のＭＩＭ素子とは異なる非線型電流電圧
特性が発現することを期待し、かつその実現を図ったも
のである。さらに、係る特性を用いたスイッチングメモ
リー機能を有する新規ＭＩＭ素子を実現したものである
。
シグマ）電子準位をもつ群とを有する分子を周期的に積
層し、電気的ポテンシャルの周期構造を有する有機絶縁
体中において周期方向と平行な方向に電流を流すことに
より、従来公知のＭＩＭ素子とは異なる非線型電流電圧
特性が発現することを期待し、かつその実現を図ったも
のである。さらに、係る特性を用いたスイッチングメモ
リー機能を有する新規ＭＩＭ素子を実現したものである
。
一般に有機材料のほとんどは絶縁性若しくは半絶縁性を
示すことから係る本発明に於いて、適用可能なπ電子準
位をもつ群を有する有機材料は著しく多岐にわたる。
示すことから係る本発明に於いて、適用可能なπ電子準
位をもつ群を有する有機材料は著しく多岐にわたる。
本発明に好適なπ電子系を有する色素の構造としては例
えば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフィン等の
ポルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及び
クロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系色
素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾー
ル等の２ケの含窒素複素環をスクアリリウム基及びクロ
コニックメチン基により結合したシアニン系類似の色素
、またはシアニン色素、アントラセン及びピ°レン等の
縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合し
た鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテ
トラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンの誘導体
およびその類縁体およびその電荷移動錯体また更にはフ
ェロセン、トリスビピリジンルテニウム錯体等の金属錯
体化合物が挙げられる。
えば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフィン等の
ポルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及び
クロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系色
素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾー
ル等の２ケの含窒素複素環をスクアリリウム基及びクロ
コニックメチン基により結合したシアニン系類似の色素
、またはシアニン色素、アントラセン及びピ°レン等の
縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合し
た鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテ
トラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンの誘導体
およびその類縁体およびその電荷移動錯体また更にはフ
ェロセン、トリスビピリジンルテニウム錯体等の金属錯
体化合物が挙げられる。
有機絶縁層の形成に関しては、具体的には蒸着法やクラ
スターイオンビーム法等の適用も可能であるが、制御性
、容易性そして再現性から公知の従来技術の中ではＬＢ
法が極めて好適である。
スターイオンビーム法等の適用も可能であるが、制御性
、容易性そして再現性から公知の従来技術の中ではＬＢ
法が極めて好適である。
このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部位と親水性部
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ、分子オーダの厚み
を有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄膜
を安定に供給することができる。
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ、分子オーダの厚み
を有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄膜
を安定に供給することができる。
ＬＢ法は、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時、分子は水面上で親水性
基を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子
膜またはその累積膜を作成する方法である。
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時、分子は水面上で親水性
基を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子
膜またはその累積膜を作成する方法である。
疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られて
いる飽和疎び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及び
鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。これ
らは各々単独又はその複数が組み合わされて疎水性部分
を構成する。一方、親水性部分の構成要素として最も代
表的なものは、例えばカルボキシル基、エステル基、酸
アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、更にはアミノ基
（１，２゜３級及び４級）等の親水性基等が挙げられる
。これらも各々単独又はその複数が組み合わされて上記
分子の親水性部分を構成する。
いる飽和疎び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及び
鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。これ
らは各々単独又はその複数が組み合わされて疎水性部分
を構成する。一方、親水性部分の構成要素として最も代
表的なものは、例えばカルボキシル基、エステル基、酸
アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、更にはアミノ基
（１，２゜３級及び４級）等の親水性基等が挙げられる
。これらも各々単独又はその複数が組み合わされて上記
分子の親水性部分を構成する。
これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有し、か
つ適度な大きさをもつπ電子系を有する色素分子であれ
ば、水面上で単分子膜を形成することが可能であり、本
発明に対して極めて好適な材料となる。
つ適度な大きさをもつπ電子系を有する色素分子であれ
ば、水面上で単分子膜を形成することが可能であり、本
発明に対して極めて好適な材料となる。
具体例としては、例えば下記の如き分子等が挙げられる
。
。
ＣＩ） クロコニックメチン色素
ここでＲ１は前述のσ電子準位をもつ群に相当したもの
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやすくするために
導入された長鎖アルキル基で、その炭素数ｎは５≦ｎ≦
３０が好適である。以上具体例として挙げた化合物は基
本構造のみであり、これら化合物の種々な置換体も本発
明に於いて好適であることは言うにおよばない。
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやすくするために
導入された長鎖アルキル基で、その炭素数ｎは５≦ｎ≦
３０が好適である。以上具体例として挙げた化合物は基
本構造のみであり、これら化合物の種々な置換体も本発
明に於いて好適であることは言うにおよばない。
［ＩＩ］スクアリリウム色素
［！コで挙げた化合物のクロコニックメチン基を下記の
構造をもつクスアリリウム基でおきかえた化合物。
構造をもつクスアリリウム基でおきかえた化合物。
［■］ ポルフィリン系色素化合物
Ｒは単分子膜を形成しやす（するために導入されたもの
で、ここで挙げた置換基にかぎるものではない。又、Ｒ
１〜Ｒ４，Ｒは前述したσ電子準位をもつ群に相当して
いる。
で、ここで挙げた置換基にかぎるものではない。又、Ｒ
１〜Ｒ４，Ｒは前述したσ電子準位をもつ群に相当して
いる。
［ＴＶ］ 縮合多環芳香族化合物
ＯＯＨ
［Ｖコシアセチレン化合物
ＣＨ３（−ＣＨ２）−ｎＣ＝ Ｃ−ＣミＣ（−ＣＨ２−
） 、ＴｌＸ０≦ｎ、 ｍ ＜ ２０ 但し ｎ ＋ ｍ ＞ １０ Ｘは親水基で一般的には−ＣＯＯＨが用いられるが−Ｏ
Ｈ，−ＣＯＮＨ２等も使用できる。
） 、ＴｌＸ０≦ｎ、 ｍ ＜ ２０ 但し ｎ ＋ ｍ ＞ １０ Ｘは親水基で一般的には−ＣＯＯＨが用いられるが−Ｏ
Ｈ，−ＣＯＮＨ２等も使用できる。
［ＶＩ］ その他
Ｑｕｉｎｑｕｅｔｈｉｅｎｙｌ
尚、上記以外でもＬＢ法に適している色素材料であれば
、本発明に好適なのは言うまでもない。例えば近年研究
が盛んになりつつある生体材料（例えばバクプリオロト
プシンやチトクロームＣ）や合成ポリペプチド（ＰＢＬ
Ｇなど）等も適用が可能である。係る両親媒性の分子は
水面上で親水基を下に向けて単分子の層を形成する。こ
のとき、水面上の単分子層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Ａと
表面圧πとの間に二次元理想気体の式、πＡ −Ｋ Ｔ が成り立ち、“気体膜”となる。ここに、Ｋはポルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば分
子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮膜（または
固体膜）”になる。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
とができる。この方法を用いて、単分子膜またはその累
積膜を形成し、これを本発明が示すスイッチング素子用
の周期的な層構造を有する絶縁層として使用することが
できる。
、本発明に好適なのは言うまでもない。例えば近年研究
が盛んになりつつある生体材料（例えばバクプリオロト
プシンやチトクロームＣ）や合成ポリペプチド（ＰＢＬ
Ｇなど）等も適用が可能である。係る両親媒性の分子は
水面上で親水基を下に向けて単分子の層を形成する。こ
のとき、水面上の単分子層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Ａと
表面圧πとの間に二次元理想気体の式、πＡ −Ｋ Ｔ が成り立ち、“気体膜”となる。ここに、Ｋはポルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば分
子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮膜（または
固体膜）”になる。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
とができる。この方法を用いて、単分子膜またはその累
積膜を形成し、これを本発明が示すスイッチング素子用
の周期的な層構造を有する絶縁層として使用することが
できる。
具体的な製法としては、例えば以下に示す方法を挙げる
ことができる。
ことができる。
所望の有機化合物をクロロホルム、ベンゼン、アセトニ
トリル等の溶剤に溶解させる。次に添付図面の第１図に
示す如き適当な装置を用いて、係る溶液を水相ｌ上に展
開させて有機化合物を膜状に形成させる。
トリル等の溶剤に溶解させる。次に添付図面の第１図に
示す如き適当な装置を用いて、係る溶液を水相ｌ上に展
開させて有機化合物を膜状に形成させる。
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。この仕切板３を動かし、展開面積
を縮小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を設定することが
できる。この表面圧を維持しながら、静かに清浄な基板
２を垂直に上昇又は下降させることにより有機化合物の
単分子膜の基板２上に移し取られる。このような単益子
膜は第２ａ図または第２ｂ図に模式的に示す如く分子が
秩序正しく配列した膜である。
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。この仕切板３を動かし、展開面積
を縮小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を設定することが
できる。この表面圧を維持しながら、静かに清浄な基板
２を垂直に上昇又は下降させることにより有機化合物の
単分子膜の基板２上に移し取られる。このような単益子
膜は第２ａ図または第２ｂ図に模式的に示す如く分子が
秩序正しく配列した膜である。
単分子膜は以上で製造されるが、前記の操作を繰り返す
ことにより所望の累積数の累積膜が形成される。単分子
膜を基板上に移すには、上述した垂直浸漬法の他、水平
付着法、回転円筒法等の方法でも可能である。
ことにより所望の累積数の累積膜が形成される。単分子
膜を基板上に移すには、上述した垂直浸漬法の他、水平
付着法、回転円筒法等の方法でも可能である。
水平付着法は、基板を水面に水平に接触させて単分子膜
を移し取る方法であり、回転円筒法は円筒形の基板を水
面上を回転させて単分子膜を基板表面に移し取る方法で
ある。
を移し取る方法であり、回転円筒法は円筒形の基板を水
面上を回転させて単分子膜を基板表面に移し取る方法で
ある。
前述した垂直浸漬法では、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有機化合物の親
水性基が基板側に向いた有機化合物の単分子膜が基板上
に形成される（第２ｂ図）。前述のように基板を上下さ
せると、各行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。成膜分子の向きが引上行程と浸漬
行程で逆になるので、この方法によると単分子膜の各層
間は有機化合物の疎水基と疎水基が向かいあうＹ型膜が
形成される（第３ａ図）。これに対し、水平付着法は、
有機化合物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（第２ａ図）。この方法では、単分子膜
を累積しても成膜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２型膜と呼ばれる（第３ｃ図）。
面を横切る方向に水中から引き上げると有機化合物の親
水性基が基板側に向いた有機化合物の単分子膜が基板上
に形成される（第２ｂ図）。前述のように基板を上下さ
せると、各行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。成膜分子の向きが引上行程と浸漬
行程で逆になるので、この方法によると単分子膜の各層
間は有機化合物の疎水基と疎水基が向かいあうＹ型膜が
形成される（第３ａ図）。これに対し、水平付着法は、
有機化合物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（第２ａ図）。この方法では、単分子膜
を累積しても成膜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２型膜と呼ばれる（第３ｃ図）。
単分子膜を基板上に移す方法は、上記方法に限定される
わけではなく、大面積基板を用いる時には、ロールから
水相中に基板を押し出していく方法なども採り得る。ま
た、前述した親水性基および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。
わけではなく、大面積基板を用いる時には、ロールから
水相中に基板を押し出していく方法なども採り得る。ま
た、前述した親水性基および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。
以上の如くして有機化合物の単分子膜またはその累積膜
からなるポテンシャル障壁層が基板上に形成される。
からなるポテンシャル障壁層が基板上に形成される。
本発明において、上記の如き無材及び有機材料が積層さ
れた薄膜を支持するための基板は、金属、ガラス、セラ
ミックス、プラスチック材料等いずれの材料でもよ（、
更に耐熱性の著しく低い生体材料も使用できる。
れた薄膜を支持するための基板は、金属、ガラス、セラ
ミックス、プラスチック材料等いずれの材料でもよ（、
更に耐熱性の著しく低い生体材料も使用できる。
上記の如き基板は、任意の形状でよ（平板状であるのが
好ましいが、平板に何ら限定されない。すなわち前記成
膜法においては、基板の表面がいかなる形状あってもそ
の形状通りに膜を形成し得る利点を有するからである。
好ましいが、平板に何ら限定されない。すなわち前記成
膜法においては、基板の表面がいかなる形状あってもそ
の形状通りに膜を形成し得る利点を有するからである。
またＬＢ法によれば分子オーダーで絶縁層の層厚を自由
に制御できるが、本発明に於いては数人〜数１０００人
の層厚のものにスイッチング特性が発現されるでいるが
スイッチング特性上好ましくはｌＯλ〜１０００人の範
囲の層厚をもつものが良い。
に制御できるが、本発明に於いては数人〜数１０００人
の層厚のものにスイッチング特性が発現されるでいるが
スイッチング特性上好ましくはｌＯλ〜１０００人の範
囲の層厚をもつものが良い。
一方、係るＬＢ膜を挟持する電極材料も高い伝導性を有
するものであれば良く、例えばＡｕ、 Ｐｔ。
するものであれば良く、例えばＡｕ、 Ｐｔ。
Ａｇ、 Ｐｄ、 ＡＩ！、 Ｉｎ、 Ｓｎ、 Ｐｂな
どの金属やこれらの合金、さらにはグラファイトやシリ
サイド、またさら、にはＩＴＯなどの導電性酸化物を始
めとして数多くの材料が挙げられ、これらの本発明への
適用が考えられる。係る材料を用いた電極形成法として
も従来公知の薄膜技術で充分である。但し、ここで注意
を要するのは本発明におけるＭＩＭ素子作成において該
ＬＢ模膜上設け、電極形成の際、ＬＢ層に損傷を与えて
はならず、そのためには高温（＞ｉｏｏ℃）を要する製
造成いは処理工程を避ける。
どの金属やこれらの合金、さらにはグラファイトやシリ
サイド、またさら、にはＩＴＯなどの導電性酸化物を始
めとして数多くの材料が挙げられ、これらの本発明への
適用が考えられる。係る材料を用いた電極形成法として
も従来公知の薄膜技術で充分である。但し、ここで注意
を要するのは本発明におけるＭＩＭ素子作成において該
ＬＢ模膜上設け、電極形成の際、ＬＢ層に損傷を与えて
はならず、そのためには高温（＞ｉｏｏ℃）を要する製
造成いは処理工程を避ける。
また基板上に直接形成される電極材料はその電極必要が
あることである。表面がＬＢ膜形成の際、絶縁性の酸化
膜をつ（らない導電材料、例えば貴金属やＪＴＯなどの
酸化物導電体を用いることが好ましい。
あることである。表面がＬＢ膜形成の際、絶縁性の酸化
膜をつ（らない導電材料、例えば貴金属やＪＴＯなどの
酸化物導電体を用いることが好ましい。
以下実施例により詳細な説明を行なう。
〔実施例１〕
ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の飽和蒸気中に一昼
夜放置して疎水処理したガラス基板（コーニング社製＃
７５０９）上に下引き層としてＣｒを真空蒸着法により
厚さ５００人堆積させ、更にＡｕを同法により蒸着（膜
厚１０００人）し、幅１ ｍ ｍのストライブ状の下地
電極を形成した。係る基板を担体としてＬＢ法によりス
クアリリュムビス−６−オクチルアズレン（ＳＯＡＺ）
の単分子膜の累積を行なった累積方法の詳細を記す。
夜放置して疎水処理したガラス基板（コーニング社製＃
７５０９）上に下引き層としてＣｒを真空蒸着法により
厚さ５００人堆積させ、更にＡｕを同法により蒸着（膜
厚１０００人）し、幅１ ｍ ｍのストライブ状の下地
電極を形成した。係る基板を担体としてＬＢ法によりス
クアリリュムビス−６−オクチルアズレン（ＳＯＡＺ）
の単分子膜の累積を行なった累積方法の詳細を記す。
５ＯＡＺを濃度０．２ｍｇ／ｍｆで溶かしたクロロホル
ム溶液をＫＨＣＯ３でｐＨ６，７に調整したＣｄＣｌ２
濃度５Ｘ １０−’ｍｏｌ／ ｌ 、水温２０℃の水相
上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発
除去を待って係る単分子膜の表面圧を２０ ｍ Ｎ ／
ｍまで高め、更にこれを一定に保ちながら前記基板を
水面を横切る方向に速度１０ ｍ ｍ ７分で静かに浸
漬した後、続いて５ｍｍ／分で静かに引き上げ２層のＹ
型単分子膜の累積を行なった。係る操作を適当回数繰り
返すことによって前記基板上に２．４．８．１２゜２０
．３０，４０．６０層の８種類の累積膜を形成した。
ム溶液をＫＨＣＯ３でｐＨ６，７に調整したＣｄＣｌ２
濃度５Ｘ １０−’ｍｏｌ／ ｌ 、水温２０℃の水相
上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発
除去を待って係る単分子膜の表面圧を２０ ｍ Ｎ ／
ｍまで高め、更にこれを一定に保ちながら前記基板を
水面を横切る方向に速度１０ ｍ ｍ ７分で静かに浸
漬した後、続いて５ｍｍ／分で静かに引き上げ２層のＹ
型単分子膜の累積を行なった。係る操作を適当回数繰り
返すことによって前記基板上に２．４．８．１２゜２０
．３０，４０．６０層の８種類の累積膜を形成した。
次に係る膜面上に下地電極と直交するように幅１ｍｍの
ストライブ状のＡｆ電極（膜厚１５００人）を基板温度
を室温以下に保持し真空蒸着し上部電極とした。
ストライブ状のＡｆ電極（膜厚１５００人）を基板温度
を室温以下に保持し真空蒸着し上部電極とした。
以上の様にして作成した試料の上下電極間に電圧を印加
したときの電流特性（ＶＩ特性）を測定した。その他の
試料ではこれまで知られていないメモリー性のスイッチ
ング特性を観測した（第５図）。
したときの電流特性（ＶＩ特性）を測定した。その他の
試料ではこれまで知られていないメモリー性のスイッチ
ング特性を観測した（第５図）。
更に第６図に示すような安定なＯＮ状態（抵抗値数十Ω
）とＯＦＦ状態（抵抗値ＭΩ以上）をつぐることかでき
、ＯＮ−＋ＯＦＦへのスイッチングは一定のシキイ値電
圧（１〜２ｖ程度／２０層）を示し、ＯＦＦ→ＯＮへの
スイッチングは一２〜５ｖ程度でおこり、またスイッチ
ング速度は１μｓｅｃ以下で０Ｎ１０ＦＦ比（ＯＮ状態
とＯＦＦ状態の抵抗値の比）が５桁以上であった。
）とＯＦＦ状態（抵抗値ＭΩ以上）をつぐることかでき
、ＯＮ−＋ＯＦＦへのスイッチングは一定のシキイ値電
圧（１〜２ｖ程度／２０層）を示し、ＯＦＦ→ＯＮへの
スイッチングは一２〜５ｖ程度でおこり、またスイッチ
ング速度は１μｓｅｃ以下で０Ｎ１０ＦＦ比（ＯＮ状態
とＯＦＦ状態の抵抗値の比）が５桁以上であった。
スイッチングのシキイ値電圧は絶縁層の層数が増すと高
くなる傾向を示した。
くなる傾向を示した。
その結果２層試料ではスイッチング特性は不安定で、ま
た８０層試料ではＯＦＦ→ＯＮのスイツングがおこりに
くいが、なお５ＯＡＺ色素１層あたりの厚さは小角Ｘ線
回折法から求めた値は約１５人であった。
た８０層試料ではＯＦＦ→ＯＮのスイツングがおこりに
くいが、なお５ＯＡＺ色素１層あたりの厚さは小角Ｘ線
回折法から求めた値は約１５人であった。
〔実施例２〕
ＩＴＯを従来公知の方法により１ ｍ ｍ幅のストライ
ブ状にエツチングした基板を担体としてＬＢ法によりル
テチウム、シフタロジアニン［ＬｕＨ（ＰＣ）２ ］
゛の単分子膜の累積を行なった。ＬｕＨ（ＰＣ）２
を濃度０ 、５ ｍ ｇ ／ ｍ １！で溶かした溶液
（溶媒：クロロホルム／トリメチルベンゼン／アセトン
の１／１／２混合溶媒）を水温２０℃の前記基板をあら
かじめ浸漬しである純水上に展開し、水面上の単分子膜
を形成した。溶媒の蒸発除去を待って係る単分子膜の表
面圧を２０ ｍ Ｎ ／ ｍまで高め、更にこれを一定
に保ちながらあらかじめ浸漬しておいた前記基板を水面
を横切る方向に速度３ ｍ ｍ ７分で静かに引き上げ
、１層の単分子膜を電極基板上に累積した。続いて上下
速度が同じ（３ｍｍ／分で静かに水面を横切るように浸
漬・引き上げを繰り返し行なう事によりＩＴＯ上に１１
層、 ２１．３１層の累積膜を形成した。次に係る膜面
上にＩＴＯ電極と直交する様に幅１ｍｍのストライブ状
のＡｕ電極（膜厚１０００人）及びＡＩ！電極（膜厚１
５００人）を実施例１と同様にして形成した試料を作成
した。
ブ状にエツチングした基板を担体としてＬＢ法によりル
テチウム、シフタロジアニン［ＬｕＨ（ＰＣ）２ ］
゛の単分子膜の累積を行なった。ＬｕＨ（ＰＣ）２
を濃度０ 、５ ｍ ｇ ／ ｍ １！で溶かした溶液
（溶媒：クロロホルム／トリメチルベンゼン／アセトン
の１／１／２混合溶媒）を水温２０℃の前記基板をあら
かじめ浸漬しである純水上に展開し、水面上の単分子膜
を形成した。溶媒の蒸発除去を待って係る単分子膜の表
面圧を２０ ｍ Ｎ ／ ｍまで高め、更にこれを一定
に保ちながらあらかじめ浸漬しておいた前記基板を水面
を横切る方向に速度３ ｍ ｍ ７分で静かに引き上げ
、１層の単分子膜を電極基板上に累積した。続いて上下
速度が同じ（３ｍｍ／分で静かに水面を横切るように浸
漬・引き上げを繰り返し行なう事によりＩＴＯ上に１１
層、 ２１．３１層の累積膜を形成した。次に係る膜面
上にＩＴＯ電極と直交する様に幅１ｍｍのストライブ状
のＡｕ電極（膜厚１０００人）及びＡＩ！電極（膜厚１
５００人）を実施例１と同様にして形成した試料を作成
した。
以上の様に作成した試料を実施例１と同様にしてＶｌ特
性を測定した結果、作成したすべての試料とメモリー性
のスイッチング特性を観測した（第７図）。
性を測定した結果、作成したすべての試料とメモリー性
のスイッチング特性を観測した（第７図）。
シキイ値電圧は上部電極の違いによらずほぼ一定に値を
示した。
示した。
ＯＮ状態の抵抗値は数十Ωで実施例１と同程度であるが
ＯＦＦ状態の抵抗値は実施例１の場合と比べ１桁程度小
さいが４桁程度の０Ｎ１０ＦＦ比は得らている。
ＯＦＦ状態の抵抗値は実施例１の場合と比べ１桁程度小
さいが４桁程度の０Ｎ１０ＦＦ比は得らている。
ＯＦＦ状態の抵抗値が小さくなるのはＬｕＨ（Ｐｃ ）
２が半導体的性質を有しているためと考えられる。ま
たスイッチング速度は０．１μｓｅｃであつた。
２が半導体的性質を有しているためと考えられる。ま
たスイッチング速度は０．１μｓｅｃであつた。
また使用する有機色素によりそのｖＩ特性はわずかに変
化し、電極とのコンタクトに起因するものではなく絶縁
層の性質を反映している。
化し、電極とのコンタクトに起因するものではなく絶縁
層の性質を反映している。
〔実施例３〜１１）
表１に示した電極材料と絶縁材料及びその層数を用いて
実施例１，２と同様の素子構造を有する試料を作成した
。金属電極は抵抗加熱法による真空蒸着により行なった
。
実施例１，２と同様の素子構造を有する試料を作成した
。金属電極は抵抗加熱法による真空蒸着により行なった
。
実施例１．２と同様にしてＶＩ特性の測定を行なった所
、表に示す結果を得た。表中○印で示した様にほとんど
の試料に関しメモリー性のスイッチング特性が認められ
た。
、表に示す結果を得た。表中○印で示した様にほとんど
の試料に関しメモリー性のスイッチング特性が認められ
た。
実施例４に於いて、実施例１と同様に絶縁材料として５
ＯＡＺを用いたにもかかわらず、同一条件で作成した１
２個の試料すべてＯＦＦ状態のみを示し、ＯＮ状態への
スイッチングは確認できなかった。これはＳｎ電極表面
に絶縁性の酸化膜が生じているためと考えられる。
ＯＡＺを用いたにもかかわらず、同一条件で作成した１
２個の試料すべてＯＦＦ状態のみを示し、ＯＮ状態への
スイッチングは確認できなかった。これはＳｎ電極表面
に絶縁性の酸化膜が生じているためと考えられる。
（ＣＨ２）２
ξ
ＯＯＨ
以上述べてきた実施例中では色素絶縁層の形成にＬＢ法
を使用してきたが、極めて薄く均一な絶縁性の有機薄膜
が作成できる成膜法であればＬＢ法に限らず使用可能で
ある。具体的には真空蒸着法や電解重合法、ＣＶＤ法等
が挙げられ使用可能な有機材料の範囲が広がる。
を使用してきたが、極めて薄く均一な絶縁性の有機薄膜
が作成できる成膜法であればＬＢ法に限らず使用可能で
ある。具体的には真空蒸着法や電解重合法、ＣＶＤ法等
が挙げられ使用可能な有機材料の範囲が広がる。
電極の形成に関しても既に述べている様に、有機薄膜層
上に均一な薄膜を作成しうる成膜法であれば使用可能で
あり、真空蒸着法やスパッタ法に限られるものではない
。
上に均一な薄膜を作成しうる成膜法であれば使用可能で
あり、真空蒸着法やスパッタ法に限られるものではない
。
更に基板材料やその形状も本発明は何ら限定するもので
はない。
はない。
■ 有機色素単分子膜をＬＢ法により累積した薄膜を絶
縁層としたＭＩＭ構造素子に於いて、従来のＭＩＭ素子
にはみられないメモリー性のスイッチング特性が得られ
ることを示した。
縁層としたＭＩＭ構造素子に於いて、従来のＭＩＭ素子
にはみられないメモリー性のスイッチング特性が得られ
ることを示した。
■ 単分子膜の累積によって絶縁層を形成する方法の為
、分子オーダ（数人〜数十人）による膜厚制御が容易に
実現できた。また制御性が優れている為、素子を形成す
る時再現性が高く生産性に富む。
、分子オーダ（数人〜数十人）による膜厚制御が容易に
実現できた。また制御性が優れている為、素子を形成す
る時再現性が高く生産性に富む。
■ 無機材料のみからなるＭＩＭ素子に比べ材料の自由
度が高く、将来、分子エレクトロニクス、バイオエレク
トロニクス等生体との親和性の高い素子が提供できる。
度が高く、将来、分子エレクトロニクス、バイオエレク
トロニクス等生体との親和性の高い素子が提供できる。
第１図は本発明の有機色素絶縁層をＬＢ法によって形成
する方法を図解的に示す説明図である。第２ａ図と第２
ｂ図は単分子膜の模式図であり、第３ａ図、第３ｂ図と
第３Ｃ図は累積膜の模式図である。 第４図は本発明のＭＩＭ素子の具体例の構成概略図を示
す。また第５図と第７図は係る素子に於いて得られた電
気的特性（ＶＩ特性）を示す特性図で、第６図は係る素
子に於いて確認されたＯＮ状態及びＯＦＦ状態の電気的
特性図を示すものである。 ｌ・・・水相、２・・・基板、３・・・浮子、４・・・
単分子膜、５・・・累積膜、６・・・親水性部位、７・
・・疎水性部位、８・・・上部電極、９・・・下部（下
地）電極、１０・・・単分子累積膜層（ＬＢ膜層） 勇４目 弔う口
する方法を図解的に示す説明図である。第２ａ図と第２
ｂ図は単分子膜の模式図であり、第３ａ図、第３ｂ図と
第３Ｃ図は累積膜の模式図である。 第４図は本発明のＭＩＭ素子の具体例の構成概略図を示
す。また第５図と第７図は係る素子に於いて得られた電
気的特性（ＶＩ特性）を示す特性図で、第６図は係る素
子に於いて確認されたＯＮ状態及びＯＦＦ状態の電気的
特性図を示すものである。 ｌ・・・水相、２・・・基板、３・・・浮子、４・・・
単分子膜、５・・・累積膜、６・・・親水性部位、７・
・・疎水性部位、８・・・上部電極、９・・・下部（下
地）電極、１０・・・単分子累積膜層（ＬＢ膜層） 勇４目 弔う口
Claims (2)
- （１）一対の電極間に有機絶縁体の周期的な層構造を有
し、スイッチング特性に対してメモリー性を有すること
を特徴とするスイッチング素子。 - （２）前記有機絶縁体がπ電子準位をもつ群とσ電子準
位をもつ群とを有する特許請求の範囲第１項記載のスイ
ッチング素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243684A JPH0777272B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | スイッチング素子およびその駆動方法 |
| DE3751376T DE3751376T2 (de) | 1986-10-13 | 1987-10-13 | Schaltungselement. |
| EP87309045A EP0268370B1 (en) | 1986-10-13 | 1987-10-13 | Switching device |
| US07/964,481 US5359204A (en) | 1986-10-13 | 1992-10-21 | Switching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243684A JPH0777272B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | スイッチング素子およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396956A true JPS6396956A (ja) | 1988-04-27 |
| JPH0777272B2 JPH0777272B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=17107447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61243684A Expired - Fee Related JPH0777272B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | スイッチング素子およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777272B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0523676A2 (en) | 1991-07-17 | 1993-01-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording/reproducing method for recording and/or reproducing information on information recording carrier by use of probe electrode, information recording/reproducing apparatus executing the method, and information recording carrier suitable for the method |
| US5274475A (en) * | 1990-04-03 | 1993-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Information transfer method, information transfer apparatus, and its driving method |
| US5432379A (en) * | 1991-10-01 | 1995-07-11 | Canon Kabushiki Kaisha | MIM-type electric device production thereof, and electronic apparatus employing the device |
| US5481528A (en) * | 1992-09-25 | 1996-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processor and method using the information processor |
| US5732053A (en) * | 1993-03-09 | 1998-03-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording method information recording apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101067582B1 (ko) * | 2005-01-20 | 2011-09-27 | 삼성전자주식회사 | 메모리 소자의 다중 상태 구동 방법 |
-
1986
- 1986-10-13 JP JP61243684A patent/JPH0777272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| US5274475A (en) * | 1990-04-03 | 1993-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Information transfer method, information transfer apparatus, and its driving method |
| EP0523676A2 (en) | 1991-07-17 | 1993-01-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording/reproducing method for recording and/or reproducing information on information recording carrier by use of probe electrode, information recording/reproducing apparatus executing the method, and information recording carrier suitable for the method |
| US5461605A (en) * | 1991-07-17 | 1995-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording/reproducing method, recording carrier and apparatus for recording and/or reproducing information on information recording carrier by use of probe electrode |
| US5610898A (en) * | 1991-07-17 | 1997-03-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording/reproducing method for recording and/or reproducing information on information recording carrier by use of probe electrode |
| US5432379A (en) * | 1991-10-01 | 1995-07-11 | Canon Kabushiki Kaisha | MIM-type electric device production thereof, and electronic apparatus employing the device |
| US5481528A (en) * | 1992-09-25 | 1996-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processor and method using the information processor |
| US5732053A (en) * | 1993-03-09 | 1998-03-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording method information recording apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0777272B2 (ja) | 1995-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |