TWI281748B

TWI281748B - Non-volatile memory

Info

Publication number: TWI281748B
Application number: TW091135525A
Authority: TW
Inventors: Shinichi Yamamoto; Kazufumi Ogawa; Norihisa Mino
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2007-05-21
Also published as: US7027327B2; AU2002366471A1; JP4458848B2; CN1596475A; WO2003052827A1; TW200303094A; US20040196688A1; JPWO2003052827A1; KR20040045462A; CN100502007C; KR100606999B1

Description

1281748 玖、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明係關於形成有導電性有機薄膜之非揮發性記憶體。更詳細言之，係關於作爲記憶體的應用時，即使將電源切斷，亦可保持著資訊之作爲不須經由電池支援的輔助記憶媒體而適合於記憶卡或電腦系統之非揮發性記憶體。【先前技術】近年來，隨著網際網路的爆發性的成長所導致之電腦，尤其是個人電腦（以下，稱爲「PC」）的高度需求，相關技術正日新月異地發展著。而且，市場面要求著更高性能、且更便宜者，爲因應此要求，供給者競爭愈爲激烈。於電腦性能的關鍵上，其一重要要素在於記憶裝置，其主流乃爲在矽等的半導體基板上形成有記憶單元（memory cell)的半導體記憶裝置。此半導體記憶裝置之高性能化的主要的要件爲「記憶體輸出入的高速性」、「記憶體的大容量化」及「記憶資訊保持的安定性」。電腦固然可因應於市場的各種要求而採用不同的構成，然而，若要同時追求高速性與大容量化的兩方面，則價格會增高，唯有經由在兩者間採取妥協方可降低價格。現今之最普遍的PC本體的記憶體之快取記憶體與主記憶體係由RAM(Random Access Memory)所構成，此等中戶斤使用者有 DRAM (Dynamic Random Access Memory) 與 SRAM(Static Random Access Memory) ° DRAM相較於SRAM，其單位面積的容量較大，且可廉 1281748 價地製造，但是，由於記憶資訊的讀取爲電荷的排出，故記憶資訊的輸出較費時間，且必須要經常供給電荷（更新化 )，是其問題。另一方面，SRAM之記憶讀取係經由對多諧震盪器 (multi-vibrator)的狀態進行判別而讀取，故不須更新化，可高速讀取，但是，由於其複雜的構造，與DRAM相較下，單位面積的容量小，且價格較貴。因而，作爲一般的PC的記憶體的構成，係使用SRAM 作爲快取記憶體，主記憶體則使用DRAM，藉此來降低價格。又，由於此DRAM與SRAM於切斷電源後，其記憶資訊會消失，故必要的記憶資訊必須保存於軟硬碟等之其他的記憶裝置中。作爲即使切斷電源仍不會失去記憶資訊者有快閃記憶體，惟，其輸入須高電壓且其容量的限制及價格方面，於目前的狀態尙難以滿足市場上之上述般的要求。由於電腦的小型化、高速化，電腦內部的記憶裝置之大容量化是必要的。於代表性的內部記憶裝置之DRAM，雖曾謀求縮小體積以達成高度集積化，惟，電容器的容量不足爲其問題。亦即，用以增大電極面積之各種單元構造曾被檢討，惟，構造會變得非常地複雜，會產生每一位元的成本之上升或製造時發生不良的比例增大等之問題。作爲習知例，於日本專利特開平5 -28549號公報，曾提出：對形成於基板電極上之無定形碳層上積層上具有電性記憶效果的記錄膜之媒體，經由探針式電極偵測出流經元件的電流，而進行資訊的記錄與再生之方法。 1281748 然而，前述的方法，有機膜並未與基材表面成爲化學鍵結，故容易發生剝離，且於電氣特性上尙有改善的必要 0 【發明內容】本發明之目的在於提供一種非揮發性記憶體，其係利用導電性有機薄膜的電阻値的變化，不只可寫入與讀取記錄，且可容易地進行集積化者。用以達成前述目的之本發明之非揮發性記憶體，係在基板上至少具備第1電極、與該第1電極相互隔離之第2 電極，且含有一將該第1電極與第2電極做電性連接之導電性有機薄膜者；其特徵在於，該導電性有機薄膜，具有顯示第1電阻値之第1電氣狀態、以及顯示第2電阻値之第2電氣狀態，由該第1電氣狀態往第2電氣狀態遷移之第1臨界値電壓與由該第2電氣狀態往第1電氣狀態遷移之第2臨界値電壓係相異，於第1臨界値電壓與第2臨界値電壓的範圍中，係保持著該第1電氣狀態或該第2電氣狀態，該導電性有機薄膜係由含有和基板或基板上的絕緣層表面做共價鍵結的末端鍵結基以及共軛鍵結基的有機分子所構成，該共軛鍵結基係與其他的分子的共軛鍵結基聚合而形成導電膜。再者，本發明之另外的非揮發性記憶體，爲前述之非 1281748 揮發性記憶體，其中，前述第1電極爲源極，前述第2電極爲汲極，且進一步具有源極與接觸電極，前述接觸電極係連接到前述橫方向選擇線上，於與前述橫方向選擇線正交之方向，具備有源極及汲極，於前述源極及汲極間之往上或下錯開位置處具備有閘極，前述導電性有機薄膜，分別與前述接觸電極、源極及汲極作電性連接，前述接觸電極與源極之間的導電性有機薄膜係形成爲記憶部。【實施方式】本發明係使用至少具有第1導電係數與第2導電係數之有機膜，此有機膜上至少連接有第1電極與第2電極來作爲此二個電極之輸出入用端子，藉由使用經由此有機膜的導電係數之相異進行資訊之記錄、再生、消除之記憶單元，可提供更簡單的元件構成之記憶體。於本發明中，有機薄膜之具有導電性者，乃因於用以構成有機分子的集合群的分子相互進行共價鍵結而聚合物化所致。此處，導電性有機薄膜（以下亦稱爲「導電網」），係涉及電性傳導之共軛鍵結進行鍵結之有機分子的集合體，以具有共軛鍵結鏈（共軛系）的聚合物的形式而形成。又，導電網係依電極間的方向而形成。此共軛鍵結鏈聚合物並非嚴格地以1個方向連結，而可形成爲各種方向的聚合物鏈。 1281748 本發明中，導電性有機薄膜的電導度（p )，宜爲 lS/cm以上，而以1 xi〇3s/cm以上爲佳，且以5.5 X 105S/cm以上更佳，尤以1 xi〇7s/cm以上爲最佳。前述的値均爲室溫（25t )下、相對濕度6〇%之無摻質的場合者〇前述經聚合之共軛鍵結基，以選自聚吡咯、聚噻吩 (polythienylene)、聚乙炔、聚二乙炔、聚并苯 (polyacene)中的至少1種的共軛鍵結基爲佳。尤其是共軛鍵爲聚吡咯或聚噻吩時，經電解氧化聚合之薄膜可具有高電導度。前述末端鍵結基，以選自矽氧烷（_SiO-)及SiN-鍵結中的至少1種的鍵爲佳。前述末端鍵結基，可經由選自脫氯化氫反應、脫醇反應及脫異氰酸酯反應中的至少1種的脫離反應來形成。例如分子末端的官能基爲-SiCl3、Si(OR)3(其中，R爲碳數 1~3的烷基）或爲-Si(NCO)3的場合，若於基材表面或基材上所形成之底層表面存在有於-0H基、-CHO基、-COOH 基、-NH2基、>NH基等所含的活性氫，則會引起脫氯化氫反應、脫醇反應或脫異氰酸酯反應，使化學吸附分子與形成在基材表面或基材上之底層表面做共價鍵結。藉由此方法形成之分子膜，在此業界係稱爲「化學吸附膜」或「自組裝膜（self assembling film)」，於本發明中稱爲「化學吸附膜」。又，其形成方法稱爲「化學吸附法」。 11 1281748 於本發明中，分子之配向，以藉由選自以下配向中的至少1種來形成爲佳：經由摩擦之配向處理、從經由脫離反應而於基材表面共價鍵結分子後之反應溶液做傾斜液切處理、偏光之照射處理、及藉由聚合製程中之分子的擺動所做之配向。前述導電性有機薄膜對於具有可見光域的波長爲透明的。此乃因爲膜厚爲奈米級（通常10nm以下，即使進行分子修飾也爲50nm以下），遠較可見光的波長域（ 3 0 0nm~ 8 0 0nm)薄之故。用以形成前述導電性有機薄膜的分子單元，以例如由下述式（1)所示者爲佳。

I (1) (其中，B爲氫、含有碳數1~1〇的烷基之有機基、可導入活性氫的基或其殘基；A爲選自吡咯基、噻吩基、乙炔基、及二乙炔基中的至少1種的共軛鍵結基；Z爲選自酯基（-COO-)、羰氧基（-OCO-)、羰基（-CO-)及碳酸酯（一 OCOO-)基、偶氮（-N = N-)基中的至少1種的官能基或化學鍵（-）；m、n爲整數，m + n爲2~25，Y爲氧（0)或氮（N) ;Ε爲氫或碳數1~3的烷基，ρ爲1、2或3的整數。）更具體而言，以由下述化學式（2)~(5)所示之分子單兀爲佳。 12 1281748 (- (CH2)

HCH2)irz-(CH2)FSiH)-)PE

3 一P (2)

3-P

x- (cH2) — C=C - (CH2) ϊγ Z- (CH2)? s i (-O-)p E 3 _P x - (CH2) — C=C- C=C - (CH2) ;r Z ^ ( ch2) 7 S i (-0»)p E 3 (3) (4) (5)

(惟，於前述化學式（C)〜（F)中，X爲氫或含有不飽和基之有機基，q爲0〜10的整數；Z爲酯基（- COO -)、羰氧基（-OCO-)、羰基（_CO-)及碳酸酯（-OCOO-)基、偶氮（-N = N_)基或化學鍵（-);E爲氫或碳數1~3的烷基，m、n 爲整數，m + n爲2~25,而以1〇~20爲佳；p爲1、2或3 的整數。）用以形成前述導電性有機薄膜之化合物，以由下述式 (6 )所示者爲佳。 B-A- (CH2)m_Z - (CH2)n- SiDpE3_p (6) (其中，B爲氫、含有碳數1〜10的烷基之有機基、可導入活性氫的基；A爲選自吡咯基、噻吩基、乙炔基、及二乙炔基中的至少1種的共轭鍵結基；Z爲選自酯基（- 13 !281748 c〇〇-)、羰氧基（-0C0-)、羰基（-C0-)及碳酸酯（-〇c〇〇一 )基、偶氮（-N = N_)基中的至少1種的官能基或化學鍵（一） ;爪、^爲整數，111 + 11爲2~25，¥爲氧（0)或氮（]^);丘爲選自氫或碳數1~3的烷基，D爲選自鹵原子、異氰酸酯基及碳數1〜3之烷氧基中之至少1個的反應基；E爲氫或碳數1〜3的烷基；p爲1、2或3的整數。）更具體而言，以由下述化學式（7)所表示之吡咯化合物 '由下述化學式（8)所表示之噻吩化合物、由下述化學式 (9 )所表示之乙炔化合物（含乙炔基之化合物謂之）、由下述化學式（10)所表示之二乙炔化合物（含二乙炔基之化合物謂之）爲佳。 (⑶2) N - (CH2) ϋΓ z一 (CH2) 7Γ S i D p E 3 ·Ρ (7)

Χ- (CH2) (CH2) ϊΓ Z~ (CHJ ΤΓ Si DPE3-P S (8) X -（CH2)g-CE C - (CH2)m-Z -（CH2)n-SiDpE3_p (9) X-(CH2)q-C= C-C = C- (CH2) m-Z- (CH2) n-SiDpE3_p (10) (惟，於前述式（7)-(10)中，x爲氫或含有不飽和基的有機基，q爲的整數，0爲鹵原子、異氰酸酯基及碳數1~3之烷氧基，E爲氫或碳數1~3的烷基，η爲2~25 的整數，ρ爲1、2或3的整數。） 1281748 前述有機分子以形成爲單分子層狀爲佳。又，藉由複數次反覆進行前述單分子層形成製程，使單分子層進行積層以形成單分子累積膜亦可。於前述化學式B中，於X爲含有乙烯基等之不飽和基之場合，可於例如在水分存在的環境氣氛下經由電子線或 X射線等之能量線照射來導入羥基（-0H)，又，藉由浸漬到高錳酸鉀水溶液中可導入-COOH。作爲其他的方法，有氧電漿處理、UV/臭氧處理、電暈處理、或浸漬於濃硫酸與重鉻酸鉀的混合溶液中的方法（鉻酸混酸液處理）等。如此，由於可導入活性氫，而可更進一步使單分子膜進行累積鍵結。又，於反覆施行前述單分子層形成製程與前述傾斜處理（配向）製程之後，於前述導電網形成製程中，藉由在單分子累積膜的各單分子層內同時形成導電網以形成導電性單分子累積膜亦可。又，藉由反覆施行前述單分子層形成製程、前述傾斜處理製程及前述導電網形成製程之一連串的製程以形成導電性單分子累積膜亦可。作爲聚合方法，有選自電解氧化聚合、觸媒聚合及能量線照射聚合中的至少1種的聚合方法。於經由前述電解氧化形成導電網之前，亦可施行選自觸媒聚合及能量線照射聚合中的至少1種的預備聚合。前述能量線，以選自紫外線、遠紫外線、X射線及電子線中的至少1種爲佳。 15 1281748 前述能量線，爲選自經偏光之紫外線、經偏光之遠紫外線及經偏光之X射線中的至少1種，前述傾斜配向處理與前述導電網形成亦可同時進行。由於有機分子含有極性的官能基，對於施加的電場的感應度高，故回應速度爲高速的。因而，可使有機薄膜的導電性高速地變化。吾等認爲：其乃因施加電場之際，前述有機薄膜的導電性的變化，具有極性的官能基會對電場作回應，該回應會傳達到前述導電網的構造中，故可產生高速的回應。又，藉由摻雜，使電荷移動性的摻質摻入導電網中，可進一步提高導電係數。作爲此摻質，可使用碘、BF_離子、Na、K等之鹼土類金屬等之任意的摻質。再者，亦可含有於有機膜形成製程的溶液中所含有之微量成分及由玻璃容器等無法避免之混入的污染物所致之摻雜物質。由於用以構成導電單分子層之有機分子爲相當良好的配向狀態，導電網的共軛鍵結鏈係存在於特定平面內。因而，形成爲單分子層之導電網係以既定的方向直線地連接著。經由該導電網的直線性而具有高的導電異向性。又，該導電網的直線性，係指用以構成導電網的各共軛鍵結鏈（共軛系）爲在單分子層內的同一平面中大致平行地排列著。因而，導電單分子層具有高的導電係數，且具有均一的導電係數。又，因於前述導電網的直線性，故於單分子層中具有聚合度高的共軛鍵結鏈。依據其他的例子，可提供膜厚雖薄亦具有良好的導電 16 1281748 性之導電性單分子膜及導電性單分子累積膜。於導電性單分子膜累積膜的場合，由於在各導電性單分子層形成有導電網，故單分子累積膜的導電網之導電係數，係依存於所積層的單分子膜的層數。因而’經由導電單分子層的積層數之變更，可提供具有所要的導電係數之導電性有機薄膜。例如，由同一的導電性單分子層所積層之導電性累積膜，其所含有之導電網的導電係數與層數大致成比例。於導電性單分子累積膜中，只要是形成於全部的各單分子層之導電網的方向爲相同，其各別的單分子層之有機分子的配向之傾斜角即使相異亦可。又，全部的單分子層非由同一的有機分子構成亦可。又，各導電性單分子層皆由相異種類的有機分子所構成之導電性單分子累積膜亦可〇又，於導電性單分子累積膜的場合，由於最接近於基材之導電性單分子層係與基材以化學鍵而結合，故耐剝離性等之耐久性優異。傾斜處理製程中之有機分子的傾斜方向，係指有機分子的長軸之投影於基材表面的線影的方向。因而，對基材之傾斜角非爲同一角度亦可。用以構成單分子層之有機分子的集合群，於傾斜處理製程中，可使其精確地依既定的方向傾斜。通常，可使用以構成單分子層之分子進行配向。由於可精確地配向，於導電網形成製程中，可簡單地形成具有方向性的導電網。 17 1281748 亦可使用液切配向法、摩擦配向法、光配向法、依於聚合時的溶液中之分子的擺動做配向中之任一的方法，亦可爲組合複數種的配向法依序使用之製程。於組合不同的配向方法，於形成經精確地配向之狀態下的配向之單分子膜之際，以使摩擦方向、偏光方向、液切方向成爲同一方向的方式來進行爲佳。又，若使單分子層內之經配向的有機分子互相進行共價鍵結，則可形成聚合度高且直線地連接之導電網。又，藉由導電網的直線性，可形成均質的導電性單分子層。於其他的例子中，作爲前述偏光，係使用具有可見光域的波長之偏光。依據此例，因於用以構成有機薄膜之有機分子的剝離或有機分子本身的破壞所導致的有機薄膜之破壞可得以防止或抑制。依於其他的例子，在施有摩擦處理的基材表面進行有機薄膜之成膜，則用以構成該有機薄膜的有機分子會成爲依既定的方向傾斜之狀態。通常，摩擦處理中之摩擦方向係與成膜之有機分子的傾斜方向爲同一方向。作爲前述摩擦處理中所使用的布，可用尼龍製或嫘縈製的布。如前述的構成般使用尼龍製的布或嫘縈製的布，於提高配向的精度上是適當的。於前述導電網形成製程中亦可使用至少1種的聚合法，藉由構成前述有機薄膜之分子互相聚合或聚合及聚合後之交聯使其共價鍵結以形成導電網亦可。依於此例，使有機分子的前述聚合性基以共價鍵結而連結，可形成能夠電 18 1281748 性傳導的導電網。作爲聚合的種類，可使用選自電解氧化聚合、觸媒聚合及能量光束之照射聚合中的至少1種的聚合法。尤其於最終的製程中，若藉由電解氧化聚合來完成導電網，則可得到高的導電性。又，於用以形成前述有機薄膜之分子以共價鍵結而結合的聚合性基有複數個的場合，藉由對於一方的以聚合基所形成的高分子進一步進行交聯反應使他方的聚合性基進行共價鍵結，則可形成具有與聚合後的構造相異之構造的導電網。此時，於經由聚合所形成之高分子的側鏈上所具他方的聚合性基可進行交聯。例如，形成由具有二乙炔基之有機分子的集合群所構成之單分子膜，於該單分子膜上進行觸媒聚合，再藉由能量光束照射聚合進行交聯，則可形成具有極高導電係數之含有聚并苯型共軛系之導電網。於前述進行聚合的製程中，亦可使用選自電解聚合法、能量光束聚合法所構成群中之聚合法。依據此例，對於由含有具有觸媒聚合性之聚合性基（以下稱爲觸媒聚合性基 )之有機分子所構成的有機薄膜係使用觸媒聚合法，又，對於由含有具有電解聚合性之聚合性基（以下稱爲電解聚合性基）之有機分子所構成的有機薄膜係使用電解聚合法，又，對於由含有經由能量光束之照射可進行聚合之聚合性基（以下稱爲能量光束聚合性基）之有機分子所構成的有機薄膜係使用能量光束聚合法，可形成導電網。欲有效率地形成導電網，須先進行觸媒聚合法及/或能量光束聚合，而於最終 19 1281748 製程經由電解氧化聚合來完成反應。於採用複數次的交聯製程的場合，可爲經由不同作用之交聯製程的組合，亦包含同樣的作用而反應條件相異之製程的組合。例如，藉由在經由觸媒作用之交聯製程後進行經由第1種類的能量光束照射之交聯製程，再進行經由第2種類的能量光束照射之交聯製程等來形成導電網亦可〇作爲前述導電網形成製程中之聚合法，可使用前述觸媒聚合法，在由具有作爲前述聚合性基之吡咯基、噻吩基、乙炔基或二乙炔基之有機分子的集合群所構成之有機薄膜上形成導電網。例如，用含有吡咯基之有機分子可形成含有聚吡咯型共軛鍵系的導電網，用含有噻吩基之有機分子可形成含有聚噻吩型共軛鍵系的導電網。於前述導電網形成製程中，可使用前述能量光束聚合法，在由具有作爲前述聚合性基之乙炔基或二乙炔基之有機分子的集合群所構成之有機薄膜上形成導電網。依據此例，作爲用以構成有機薄膜之有機分子，係使用具有乙炔分子之有機分子，可形成含有聚乙炔型共軛系之導電網。又，使用具有二乙炔分子之有機分子，可形成含有聚二乙炔型共軛系之導電網。作爲前述能量射束，亦可使用紫外線、遠紫外線、X 射線及電子線。依據此例，可有效率地形成導電網。又，由於依於能量光束照射聚合性基的種類，其吸收特性互爲 20 1281748 相異，只要選擇吸收效率良好的能量光束的種類及能量，則可提高反應效率。再者，有多種的能量光束照射聚合性基對於此等能量光束有吸收性，故可適用於由具有各種類的光束照射聚合性基之有機分子所構成的有機薄膜。又，作爲前述能量光束，可使用經偏光之紫外線、經偏光之遠紫外線或經偏光之X射線，而同時進行前述傾斜處理製程與前述導電網形成製程。依據此例，構成有機薄膜之有機分子依既定的方向傾斜（配向）之同時，有機分子亦可互相進行共軛鍵結。因而，製程可以簡化。本發明中所用的基材，爲玻璃、樹脂、金屬、陶瓷等，於表面有活性氫的場合，可依原來狀態使用。於表面之活性氫少的基板之場合，則以SiCl4、HSiCl3、SiCl3〇-(SiCl2-〇）n-SiCl3(其中，η 爲 0~6 的整數）、 Si (OCH3) 4 、 HSi (OCH3) 3 、 Si (〇CH3) 3〇一（Si (〇CH3) 2- 〇）nSi(OCH3)3 (其中，n爲0~6之整數）等處理。前述化合物亦可經由化學吸附法形成，以使膜厚形成爲1〜l〇nm 程度的薄膜，由於不損及透明度故爲較佳。又，使用蒸鍍法以形成氧化矽膜、或A1203膜亦可，以電暈放電或電漿照射等使基材表面活性化，藉此賦予活性氫亦可。本發明，係由有機膜（以作爲非揮發性記憶體之有機膜記憶體作爲記憶媒體者）、第1配線（與前述有機膜相接配置用以使其導通者）、與第2配線（與前述有機膜相接配置用以偵測其是否導通者）所構成。又，記憶資訊之輸出入方法，其構成爲：使用有機膜 21 1281748 作爲記憶媒體，針對一有機膜相接配置用以使其導通之至少1條配線，藉由此配線使前述有機膜導通化而將記憶資訊寫入，針對另一有機膜係配置至少1條用以偵測其導通化之配線’藉由此配線偵測出前述有機膜之導通化而讀取記憶資訊。又，本發明之基板，除了表示具有絕緣性的表面之物體全體之外，只要是未特別說明，不僅指玻璃基板、樹脂基板、樹脂薄膜等之絕緣材料，亦指半導體或金屬等的材料。前述第1或第2的導通狀態，可藉由對前述電極施加既定的電壓而保持。例如，於+ 10V以上爲保持著第1導通狀態，-1QV以下則保持著第2導通狀態。前述既定的第1或第2的導通狀態，可藉由對前述有機膜通以既定的電流而保持。前述第1配線與第2配線，亦可形成爲大致垂直或矩陣狀。於本發明方法中之聚合，以電解聚合爲佳。前述線狀的電導體與有機膜亦可藉由貫穿的接觸孔而導通。前述有機膜，亦可透過前述導通孔而延伸出，藉由第 1電流之流動而輸出。又，於基板上形成有機膜，再形成第1配線，於前述第1配線的至少一部份與基板上的至少一部份，形成絕緣膜，並形成至少與前述第1配線大致垂直的第2配線亦可。 22 1281748 又，於前述絕緣膜的至少一部份形成複數的孔及/或槽亦可。其次，用圖1就本發明之較佳的導電性有機薄膜的電性行爲加以說明。此薄膜，例如施加+ 10V的電壓，則導電係數會上升至lQ3S/cm，以其狀態保持於第1電氣狀態。此乃導通之狀態。然後，施加-10V的電壓，則導電係數會降到OS/cm，以其狀態保持於第2電氣狀態。此爲非導通之狀態。因此，顯示出大致爲矩形的臨界値曲線。作爲記憶體的應用，由於此記憶體元件即使切斷電源其資訊亦可保持，故作爲不須藉由電池來支援之輔助記憶媒體可適用於記憶卡及電腦系統中。又，由於係非揮發性，可作爲硬碟的一部份的功能。若使用於這樣的用途，則可得到後述的作用機能。 (1) 高速的記憶體的輸出入。 (2) 容易高集積化，可廉價地製造大容量的記憶裝置〇 (3) 電源供給即使中斷，也不會喪失記憶裝置資訊，可安定地保持記憶資訊。 (實施例）以下，依據實施例就本發明具體地加以說明。於下述的實施例中，單以％表示者係指質量％。 (化學吸附劑分子的合成例）首先，以具有可形成導電網的1-吡咯基（C4H4N-)、極化性的官能基之羰氧基（-OCO-)、與基板表面的活性氫（例 23 1281748 如羥基（-〇H))可進行脫氯化氫反應之三氯矽烷（SiCl3)基的下述化學式（11)的物質（PEN : 6-pyrrolylhexyl-12,12/12-trichloro-12-siladodecanoate ： 6 - Ptt 基己基-12,12,12_三氯-12_矽雜十二烷酸酯），依循下述製程進行合成： 0 〔^N-(CH2)yOC_(CH2)f0TSiCI3 (丄丄）工· 前述化學式（1)的物質（PEN)的合成方法 · 製程1 : 6-溴-1-(四氤毗喃氧基）己烷的合成將 6-溴-1-己醇 197.8g(1.09mol)置入 5 00ml 的反應容器中，將其冷卻到5°C以下。在l〇°C以下的的溫度下，對其滴入二氫卩比喃l〇2.1g(1.21mol)。於滴入終了後，回到室溫，進行1小時的攪拌。將經由反應所得之殘渣，以己烷/IPE(異丙基醚）=5/1進行矽膠管柱精製，得到 263.4g的6 -溴-1_(四氫卩比喃氧基）己院。產率爲90.9% 。製程1的反應式係以下述式（12)表示， · 製程1

Br~tCH2iT0H —^ Br-fCH^OTHP (χ2 } 製程2 : Ν- [6 -(四氤DH;咯氣基）己某]Dfj;咯之合成在氬氣的氣流下，將吡咯38.0g(0.567mol)、脫水四氫呋喃（THF) 2〇〇ml置入2升的容器中，將其冷卻到5 24 1281748 °C以下。於10°c以下對其滴入1·6Μ的正丁基鋰己烷溶液 354ml( 0.567mol)。在同溫度下進行1小時攪拌後，加入二甲亞硼6〇〇ml將THF蒸餾除去，完成溶劑置換。然後，於室溫下將卜溴-1-(四氫吡喃氧基）己烷165.2g (0 · 6 2 3 mo 1)滴入。滴入後，在同溫下攪拌2小時。對反應混合物加入水6〇 Oml，萃取出己烷，對有機層進行水洗。以無水硫酸鎂乾燥後，將溶劑蒸餾除去。將殘渣以己烷/醋酸乙酯=4 / 1用矽膠管柱進行精製，得到 1〇7 · 0g的N- [6_ (四氫吡咯氧基）己基]吡咯。產率爲 75·2%，製程2的反應式如下式（13)所示：製程2 0NH + ^-fCH^OTHP — I^n^ch^ 〇THp ( 13 ) 製程3 : N- (6-羥己基）- DH；咯的合％將上述得到之N-[6_(四氫吡咯氧基）己基]吡咯 105.0g(0.418mol)、甲醇 450ml、水 225ml、濃鹽酸 37.5ml置入1升的反應器中，於室溫下攪拌6小時。將反應混合物注入到飽和食鹽水7 5 Q m 1中，萃取出I p e。將: 有機層以飽和食鹽水洗淨，以無水硫酸鎂乾燥，將溶劑蒸餾除去。將得到的殘渣以正己烷/醋酸乙酯=；5/1用矽膠管柱進行精製，得到63 .lg的N- ( 6-羥己基卜吡咯。產率爲 9〇·3%。製程3的反應式如下式（I4)所示： 25 1281748 製程3 : ^N-f-CH^OTHP—^ [^N-f-CH^OH (14) 製程4 : N- [6 - (1 〇 -十一碳烯醯氬某）Η某1吡咯的合成將Ν- (6_羥己基）-吡咯62.0g(0.371mol)與乾吡啶 33.2g(0.420mol)、乾甲苯1850ml置入2升的反應容器中，於2〇t以下，滴入10-十一碳烯醯氧基氯75·79 ( 0.3 73mol)的乾甲苯3 0 0ml溶液。滴入時間爲30分鐘。其後，於同溫度下攪拌1小時。再將反應混合物注入到冰水1.5升中，以1N鹽酸調整成爲酸性。萃取出醋酸乙酯，對有機層進行水洗，再以飽和食鹽水洗淨，以無水硫酸鎂乾燥，再將溶劑除去，得到128.2g的粗製物。將其以正己烷/丙酮=20/1用矽膠管柱進行精製，得到99.6g 的N-[6-(10-十一碳烯醯氧基）己基]吡咯。產率爲 8 0.1%。製程4的反應式如下式（15)所示：製程4 : CH2-)y〇H —^ ^^N^CH2^〇-C^CH2^CH=CH2 ( 15 ) 二：./ 製程5 : PEN的合成將N-[6-(10-十一碳烯醯氧基）己基]吡咯2·〇9(6·〇 X i〇-3mol)、三氯矽烷〇 · 98g (7 · 23 X l〇-3m〇l)、 26 ^81748 H2PtCl6 · 6H20的5%異丙醇溶液O.Olg置入l〇〇ml之附有蓋子的耐壓試驗管中，於l〇〇°C下反應12小時。將此反應液以活性碳處理之後，於2.66 X103Pa(2〇Torr)的減壓下將低沸點成分蒸餾除去，得到2.3g的PAN。產率爲 87.1%。製程5的反應式如下式（16)所示：製程5 : l^N^CH2-^〇--C-fCH2fj〇SiCI3 (16) 又，爲了將末端的三氯矽烷基以三甲氧甲矽烷基取代，須將前述化學式的PAN與3莫耳倍的甲醇於室溫（2 5°C ) 下進行攪拌，使其進行脫氯化氫反應。必要時，可對前述氯化氫加入氫氧化鈉使其成爲氯化鈉而分離。得到的PAN，圖2顯示其NMR圖譜，圖3顯示其IR 圖譜。 (NMR) (1) 測定儀器：設備名稱AL3〇〇 (日本電子股份有限製） (2) 測定條件：iH-NMRUOOMHz)、將樣品30mg溶解到CDC13中進行測定。 (紅外線吸收光譜：IR) (1) 測定儀器：設備名稱2 7〇_3〇型（日立製作所股份有限製） (2) 測定條件：neat (將樣品以2片的NaCl板夾住測定） 27 1281748 (實施例l) 首先，爲了調查進行記錄的機制，使用圖4般的基本元件作電氣特性的測定。將前述合成例中得到之PEN，以1%的濃度溶解到非水性溶劑之聚二甲基矽氧烷（矽油）中，作成塗佈溶液。將上述塗佈溶液塗佈到玻璃基板4上時，於室溫（2 5°C )下玻璃表面的羥基（-0H)與PEN的氯矽烷基（chlorosilyl :-SiCl3)之間會發生脫氯化氫反應，PEN會在玻璃表面進行共價鍵結。在此有機膜表面的一部份蒸鍍上鉑電極1Q。於使此有機膜進行電解聚合之時，係以任一之鉑電極1Q作爲作用電極。作爲支持電解質，可調製例如無水過氯酸鋰（亦可爲四乙基銨四氟硼酸鹽、四丁基銨過氯酸鹽）的 0.05mol/L濃度的乙腈溶液，將基板浸漬到前述的乙腈溶液中，以金電極作爲反電極，以NaCl-甘汞電極作爲參考電極同樣地浸漬到其中。在惰性氣體環境氣氛下（例如氦氣中），以電流密度~150//A/cm2，每秒100mV的掃描速度之條件，於室溫（25°C )下進行電解聚合反應，在基板表面上形成聚毗咯衍生物超薄膜7。聚吡咯之形成經由傅里葉轉換紅外吸收分光分析器得到確認。爲了測定此有機薄膜的電氣性質，使用掃描型穿隧式顯微鏡（STM)與原子力顯微鏡（AFM)的導電性探針讀取記錄，進彳了再生實驗。首先，圖5A爲進行記錄之前之以AFM 所測定之電流圖像。圖像的左邊部分爲鉑金屬電極1〇。於未進行電解聚合之有機膜7的場合，在適當的位置設置探 28 1281748 針，在探針與鈾（電極）之間即使施加0.5V的電壓也完全沒有電流流通，可知有機膜7爲非導通狀態（第1導電係數的狀態）。然而，其後，於探針100與鉛電極10之間，一邊施加10V的電壓一邊對試料掃描而進行寫入，然後，再次，包含施加10V電壓的部分，於探針10Q與鉬電極10 之間，於施加0.5V的電壓下，拍攝其電流圖像，則成爲圖5B所示般。與圖5A的相異之處，在於經寫入的區域（於探針與鉑間施加10V的電壓經掃描過的區域）的有機膜7 有電流流通。於圖5B的左側的顏色有改變的區域，係成爲第2導電係數的狀態。電流値爲l〇〇nA。吾等認爲由於先前施加1QV電壓而引發聚合，故非導通狀態改變成導通狀態。最後，於探針1〇〇與有機膜7之間施加-10V電壓後，再次以〇.5V拍攝得電流圖像。此圖示如圖5C。再度顯示出如初期般的完全沒有電流流通的圖像（第1導電係數的狀態）。此有機膜，其第1導電係數係作爲0FF狀態，第2導電係數係作爲ON狀態，爲具有記憶效果（電性記憶效果）的材料。依據此方法，若將記憶的位元大小定爲10nm，則可進行1〇12位元/cm2的大容量的記錄再生。又，此有機膜 ’無論是單分子膜，或是由單分子膜所累積成的累積膜，皆可得到同樣的效果。又’可如圖1所τκ般作成安定的ON狀態（導電係數 IS/cm以上）與OFF狀態（導電係數1 xi〇qs/cm以了） ’顯不出〇N~>OFF的切換爲固定的+5〜+ l〇v的臨界値電壓 29 1281748 ，而OFF +⑽的切換則主要發生在-5 — 10V程度，又，切換速度爲1// sec以下，ΟΝ/OFF比（ON狀態與OFF狀態之導電係數的比）爲1017~102。切換的臨界値電壓顯示出依膜厚的增加而增高的傾向。若應用掃描型探針顯微鏡的原理，作成使平面型的記錄媒體旋轉來進行資訊的記錄與再生等之資訊處理裝置，則探針與記錄媒體的相對速度可爲恆定，可防止高速掃描時之共振的發生與再生訊號的 S/N比的降低。因此，可作成大容量且可高速回應之可靠性高的裝置。 (實施例2) 於本實施例中，首先，如圖6A所示般，在玻璃基板 64上經由塗佈等形成矩陣狀的由導電性材料所構成之橫方向選擇線61。此配線，若爲例如作成爲p型，可於蒸鍍中使P型雜質混入，或於蒸鍍後植入，或經由離子摻雜等將 P型雜質加速植入而製作。P型雜質爲B、Al、Ga、工η、 TL等。然後，藉由成膜或塗佈形成Si02的電絕緣材料63(膜厚3 0 0nm)(圖6B)。其後，如圖6C般對電絕緣材料63開設接觸孔67，如圖6D般地，經由將η型離子植入形成n 型區域65。η型雜質爲N、P、As、Sb、Bi等。於本實施形態中，係藉由pn接合而形成整流元件，惟，藉由肯特基接合而形成亦可。其次，藉由塗佈等形成縱方向選擇線62 ，使其隔著絕緣膜6 3與橫方向選擇線6 1爲非導通的狀態 (圖6E)。此時以使橫方向選擇線61與縱方向選擇線62 30 1281748 成爲正父的方式形成爲佳。最後，與前述實施例1同樣地，使導電性的單分子有機膜66如圖6F所示般地形成在含有矩陣狀的配線之基板上。此時，如上述所述般，係採用使橫方向選擇線61與縱方向選擇線62隔著有機膜66而連接的方式。如上述般的作法，對於矩陣狀的各下部之橫方向選擇線61、絕緣膜63與上部之縱方向選擇線62，自其等之上方以全體覆蓋的方式形成有機膜（單分子膜）66。具有由上述般的作法所形成之截面構造的有機膜（單分子膜）元件之一例係示如圖7。藉由圖7般的矩陣排列，使由橫方向選擇線71與縱方向選擇線72與導電性有機薄膜 73所組合成的層構造可二維地作成爲多數個，記憶單元（使用有機膜的元件）用以進行1位元的記憶。74爲二極體，75係表示ON狀態。對各有機膜（單分子膜）元件之記錄與讀取係依於下述的原理進行：首先，記錄，若將呈非導通狀態（第1導電係數）的有機膜（單分子膜）元件在產生相同導通的方向（對pn元件之順向）所施加之用以使各有機膜（單分子膜）元件導通化所必須的電壓（或既定的電流亦可）作爲X時，對橫方向選擇線 71與縱方向選擇線72之中各1支施加滿足於X的電壓（對整流元件爲順向），則只在電流所流經之橫方向選擇線 71、縱方向選擇線72的交點處之各有機膜（單分子膜）元件會導通化（第2導電係數，導電係數爲lS/cm以上）。亦 31 1281748 即，藉由施加既定的電壓，由第1導電係數轉變爲第2導電係數。若將流經橫方向選擇線、縱方向選擇線之電壓的極性分別加以改變，則可作成爲非導通狀態（第1導電係數，導電係數爲lCT3S/cm以下）。由第2導通狀態往第1導通狀態變化，第1導電係數對第2導電係數的比爲 1017〜102程度。此時，用以形成非導通狀態（第1導電係數）的電壓，相對於用以由第1導電係數往第2導電係數變化的電壓X，於本材料系中係爲正好相反的逆電壓之-X，於其他的材料系中，亦有與-X相異的情形。使此有機膜（單分子膜）的導通/非導通對應於0與1，可進行數位信號的1位元之記錄。於讀取記錄信號之場合，係與記錄同樣地使用橫方向選擇線7 1與縱方向選擇線72，對欲讀取的有機膜（單分子膜）元件施加較X小的電壓（施加電流亦可）。此時作爲對象之有機膜（單分子膜）元件若爲導通狀態（第2導電係數），則在有機膜（單分子膜）元件中會流通電流，輸出到縱方向選擇線72中。有機膜若爲非導通狀態（第1導電係數），則在縱方向選擇線72中幾乎沒有電流流通，而不會有任何輸出。對此縱方向選擇線偵測出電流而作爲讀取之資料。又，元件，即使經過讀取，其記錄內容也不會被破壞，而不須再重新記錄，因此，可用以作爲非揮發性記憶體。又，於本實施例2中，雖係就形成有下部配線與上部配線的例子所作的說明，惟，本發明並非受限於此，於並列於基板上成矩陣狀之有機膜（單分子膜）上隔著電絕緣體 32 1281748 而配設之電導體所形成之縱方向選擇線2與橫方向選擇線所構成者，亦可達成與上述同等的作用。 (應用例1) 圖8爲顯示將上述實施例2中所示之記憶元件42用於半導體碟片基板41的例子。43爲連接部。如此般，將上述記憶元件42用於半導體碟片基板41中，於作爲廉價且大容量的固體記憶媒體上是甚有利的。不須習知的軟碟及硬碟般的機械性的驅動機構，可期系統全體的小型化，又，耐衝擊亦強，故適於作爲小型及可搬移用電腦系統的

外部記憶體。因而，可用以構成集積度高的大容量的DRAM 〇 (應用例2) 圖9爲使用上述實施例中所述之邏輯元件（微處理器）、記憶元件（DRAM)、半導體碟片基板之電腦系統2 0 0的構成圖。電腦系統2 0 0，係由信號處理部2 03、快取記憶體 2 08、主記憶部2 01、外部記憶部2 05、輸入裝置2 13、輸出裝置214、輸出入控制裝置209、連接到軟碟之輔助記憶裝置2 10、連接到其他的電腦系統之通信埠212等所構成。又，於信號處理部2 03可使用上述實施形態中所述的邏輯元件2 04。又，於主記憶部201的記憶元件 (DRAM) 2 02可使用本實施形態的元件。再者，亦可適用於外部記憶部2 05的半導體碟片基板2 06中。若如此構成，則系統全體可以小型化，並且可高速地讀寫大容量的資訊，故系統整體的處理能力可得以提高。 33 1281748 本實施形態的DRAM單元，與習知的DRAM單元同樣地可適用於半導體記憶卡、半導體碟片裝置、SOI積體電路、微處理器、電腦等的電子裝置中。尤其是本實施形態的DRAM單元，由於是小型大容量者，故於系統全體小型化之同時亦可提高處理能力。 (實施例3) 於本實施例中，首先如圖10A所示般在玻璃或聚醯亞胺薄膜基板4上大致全面地形成有機膜（單分子膜）7。有機膜材料，可使用例如下述（17)式所示之化合物。塗佈方法，可採用真空蒸鍍、用旋塗機之塗佈、浸漬於溶液中而塗佈之方法等之任何方法。於玻璃或聚醯亞胺薄膜基板4 的表面，由於存在有羥基等之活性氫，故在前述化合物的鹵化矽烷基或烷氧矽烷基之間會發生脫氯化氫反應或脫醇反應，前述化合物殘基則共價鍵結於基材表面上。然後，以非水溶液洗淨，則可得到單分子膜。例如將下述化學式（17)所示之11-U-吡咯基）_十一碳烯醯氧基三氯矽烷，以經脫水之二甲基矽酮溶劑稀釋成1質量％，調製成化學吸附液。 ^N>(CH2)irSiCi3 (17) 將厚度5mm的玻璃基板浸漬到前述的化學吸附溶液中，在其表面使化學吸附分子進行化學吸附。然後，將玻璃基板浸漬到氯仿溶液中’將殘留之未反應的膜材料分子洗 34 1281748 淨除去。藉此，在表面形成未污染的以化學式（18)所示之單分子有機膜7。惟，於化學式（18)中’雖係顯示化學吸附分子中的全部的-SiCl鍵結基皆與基板的表面反應的情形，惟，只要至少有1個-SiCl鍵結基與基板的表面反應即可。 0 —

/ N - (CH2)irSi_0 - （18) 'Ο - 接著，在形成有單分子有機膜7的表面，使用用於液晶配向膜的製作所用的摩擦裝置進行摩擦處理，讓構成單分子有機膜之化學吸附分子進行配向。於摩擦配向處理中，係使用捲繞有嫘縈布的直徑7.0cm的摩擦輥，於壓陷深度0 · 3 mm、布寬11 · 7 mm、旋轉數12 0 0轉/秒、車速（基板行進速度）40mm/秒的條件下進行摩擦處理。此時，可作成與摩擦方向大致平行地配向（傾斜）之膜。接著，使用真空蒸鍍法、光微影術及蝕刻法，在單分子膜的表面蒸鍍形成間隔5mm的一對的鉑電極之後，在室溫下浸漬於超純水中，且在一對鈾電極間施加8V的電壓達 6小時，進行電解氧化聚合。藉此，在鉑電極間形成具有含導電性的聚吡咯型共軛系之導電網（以下述化學式（19) 作爲聚合單位之依既定的方向連接者）的導電區域。 35 (19) 1281748

N -(CH2)n- Si-O-、0 -

所得之有機導電膜的膜厚約爲2·Οητη，聚吡咯部分的厚度約爲〇 . 2nm。於前述的鈾電極間隔著有機導電膜施加8 V的電壓之下，可流通1mA的電流。因而，可得到具有著即使不摻雜施體或受體等之雜質時，導電網的導電係數仍約103S/cm的導電區域的單分子膜。亦可在前述電解聚合之前，在前述薄膜表面的一部份上蒸鍍鉑作爲作用電極。作爲電解質溶液，可調製例如無水過氯酸鋰（亦可爲四乙基銨四氟硼酸鹽、四丁基銨過氯酸鹽）的〇.〇5mol/L濃度的乙腈溶液，將前述薄膜基板4浸漬到前述的乙腈溶液中，以金電極作爲反電極，以NaCl-甘汞電極作爲參考電極同樣地浸漬到其中。在惰性氣體環境氣氛下（例如氦氣中），以電流密度〜l5〇//A/cm2，每秒100mV的掃描速度之條件下進行聚合，在基板表面上形成聚吡咯衍生物薄膜7。聚吡咯衍生物薄膜之形成係經由傅里葉轉換紅外吸收分光分析器得到確認。接著，於製作矩陣狀的配線之際，爲了簡單起見僅先製作X方向者（圖10B)。以其作爲縱方向選擇線χ。此縱方向選擇線1，係用蒸鍍、鍍敷等，以Si形成0.5// m厚 36 1281748 度，作爲配線。由於此配線以η型爲佳，可於蒸鍍中使η 型雜質（例如磷（Ρ)、砷（As)或銻（sb))混入，或於蒸鍍後植入，或經由離子摻雜等將η型雜質加速植入。更進一步，在縱方向選擇線1上，以同樣的圖案大致相同的厚度形成配線2 (圖1 〇 C)。此乃相對於前述η型配線，以使其具備ρ型的特性（例如硼（Β)、鋁（Α1)、鎵 (Ga)、銦（In))的方式，與前述方法同樣地將雜質混入。爲使說明簡單化，包含此η型與ρ型配線係作爲縱方向選擇線8。此縱方向選擇線8，由於在上下方向爲ρη接合之狀態，所以電流僅往一方向流動。亦即，此處雖以製作成ρη接合的構造的方式形成配線，惟，亦可爲肯特基接合。然後，藉由成膜或塗佈以形成Si02等之絕緣性材料膜 3 (膜厚3 00nm)(圖10D)。然後，以直徑2// m的大小開設接觸孔9，使有機膜露出（圖10E)。此時，亦可於3102等之絕緣性材料3上用金屬罩幕以使有機膜露出的方式進行蒸鍍。又，亦可先用光微影術以剝除（lift-off )法來形成絕緣膜。其次，作爲橫方向選擇線，將鉑膜5以成膜或塗佈作成厚度5// m (圖1 0 F )。其次，將Si02的絕緣性材料膜13 (膜厚3 0 0nm)以成膜或塗佈而形成（圖11A)。其次，與前述同樣地形成由聚毗咯衍生物薄膜所構成的有機膜17 (圖11B)。 37 1281748 其次，與圖10B~F同樣地，在縱方向選擇線11上，以同樣的圖案大致相同的厚度形成配線12(圖11C)，作爲縱方向選擇線18。此縱方向選擇線18，由於在上下方向爲pn接合之狀態，故電流僅往一方向流動。亦即，此處雖以製作成pn接合的構造的方式形成配線，惟，亦可爲肯特基接合。然後，藉由成膜或塗佈以形成Si02等之絕緣性材料膜 1 3 (膜厚3 Q Q nm)，再以直徑2 // m的大小開設接觸孔（通孔 )19，使有機膜露出，並以成膜或塗佈作成橫方向選擇線 15(圖 11D)。如此般形成橫方向選擇線後，再形成絕緣膜，然後，藉由依序形成縱方向選擇線，可製作成具有3維構造的記憶單元或非揮發性記憶體，可使容量容易地加大。如上述般的作法所形成之具有截面構造的有機膜（單分子膜）非揮發性記憶體的一例如圖7所示。藉由圖7般的矩陣的排列，使由橫方向選擇線與縱方向選擇線與絕緣性材料所組合成的層構造，可在3維的平面中形成多數個，每一個（記憶單元）的有機膜（單分子膜）各進行1位元的記憶。對個有機膜（單分子膜）之記憶與讀取’係依下述的原理進行：首先，就記錄方法加以說明。使初期的有機膜狀態成爲顯示出第1電阻値的第1電氣狀態。對各有機膜（單分子膜）記憶元件，藉由施加用以使各有機膜（單分子膜）導通化所須的如圖1所示之第1臨界値電壓-x(例如_10V)以上 38 1281748 的電壓，使有機膜變化成顯示出第2電阻値的第2電氣狀態。藉此，經由變化成電阻値較初期低的有機膜，而可導通化。亦即，分別對橫方向選擇線與縱方向選擇線之中各 1支施加滿足於X的電壓，則只在電流所流經之選擇線的交點處之各有機膜會導通化，藉此完成記錄的動作。此導通之狀態（顯示第2電阻値之第2電氣狀態），只要不對其施加由第2電氣狀態往第1電氣狀態移動之第2臨界値電壓（例如10V以上），則特性不會改變。有關讀取方面，藉由使電流流經過經記錄過的部位（有機膜），使電流到達輸出處，即可讀取記錄。亦即，即使對於未經記錄的部位通以電流，於縱方向選擇線2也不會有任何輸出。反之，藉由施加第2臨界値電壓，有機膜會成非導通狀態，可使原來有輸出者變成不輸出而可將記錄消除。爲了觀察上述的現象，與實施例1同樣地，用掃描型穿隧式顯微鏡（STM)與原子力顯微鏡（AFM)的導電性探針讀取記錄，進行再生實驗。其結果，與實施例1同樣地得到圖5A〜圖5C的結果。如此，可作成安定的ON狀態（電阻値爲數1 〇 Ω )與 OFF狀態（電阻値爲ΜΩ以上），ON + OFF的切換，顯示爲恆定的+5~ + 10V的臨界値電壓，OFF + ON的切換，主要發生於-5 — 10V，又，切換速度爲1// sec以下，〇N/〇FF比 (ON狀態與OFF狀態的導電係數的比）爲5位數以上。切換的臨界値電壓，隨著膜厚增加有增高的傾向。若應用掃描型探針式顯微鏡的原理，作成使平面型的記錄媒體旋轉 39 1281748 來進行資訊的記錄與再生等之資訊處理裝置，則探針與記錄媒體的相對速度可爲恆定，可防止高速掃描時之共振的發生與再生訊號的S/Ν比的降低。因此，可作成大容量且可高速回應之可靠性高的裝置。改變流經各選擇線的電壓之極性，施加用以由第2電氣狀態轉移到第1電氣狀態的第2臨界値電壓，則可使有機膜之導通化改變成非導通狀態。使此有機膜（單分子膜）的導通/非導通對應於0與1，可進行數位信號的1位元之記錄。此縱方向選擇線可偵測出電流而讀取資訊。又，各探針元件，不會因爲讀取而破壞到記錄內容，而不須再度重新記錄，因此，可用以作爲非揮發性記憶體。又，以記錄、再生、消除、再生的順序作爲1循環，就有機膜的劣化情形進行實驗。其結果，雖以1個月的時間施行了 1〇15循環的實驗，並未發現到劣化的情形。且，於實驗中也一直可充分地讀取S/Ν信號，又，即使反覆進行記錄、再生，也未發現到特性的劣化。 (實施例4) 首先，爲了調查進行記錄的機制，使用圖12A-12B所示般的元件就電氣特性進行測定。在由厚度1000/zm的聚醯亞胺薄膜所構成的基板ιοί 上，藉由蒸鍍形成厚0 · 5 // m、寬1 // m、縱深5 # m的鉑，以其作爲閘極1〇2。接著，用蒸鍍法形成厚1 // m的氧化矽膜（Si02)。以其作爲閘極氧化膜103。 1281748 然後，分別對源極1Q4與汲極1Q6藉由蒸鍍形成厚1 /z m、寬1 // m、縱深5 // m的鉑，同時，藉由蒸鍍形成作爲接觸部107之厚2// m、寬1# m、縱深5// m的鈾。接觸部 1 0 7與源極1 0 4的間隔爲3 0 // m，源極1 0 4與汲極1 0 6的間隔爲5// m。最後，於電性絕緣膜ill成膜後，對接觸電極107的一部份進行蝕刻形成通孔，並形成橫方向選擇線 112 0 用前述合成例的PEN，以經脫水之二甲基矽酮溶劑稀釋成1重量％，調製成化學吸附液。將此化學吸附液分別塗覆於接觸部1〇7與源極104之間及源極1Q4與汲極106 之間，進行化學吸附反應，再將殘留於表面之未反應的前述物質以氯仿洗淨除去，形成單分子膜（圖13)。由於在由氧化砂所構成的閘極氧化膜1 0 3上，存在有多數的含活性氫的羥基，PEN的-SiCl基會與羥基發生脫氯化氫反應，形成與基板表面共價鍵結之以下述化學式（2 0)所示之分子所構成的單分子膜163a。〇 /〇一 ,、丨丨 / 、 / N-fCH^OC-ICHj^SrO- V (20) (分子膜之配向方法）然後，將形成有單分子膜16 3 a的基板以非水性的氯仿溶液洗淨，經乾燥後，施行圖28A所示之摩擦配向處理 1281748 ，形成圖14所示之經配向的單分子膜163b。於此，就配向法加以詳述。圖28A〜C，爲用以說明使構成有機薄膜的分子傾斜（配向）之配向法的立體圖，圖 28A爲摩擦配向法，圖28B爲光配向法，圖28C爲液切配向法。摩擦配向法，如圖28A所示般，係一邊使形成有單分子膜3 04的基材3 01沿既定的方向（基材移送方向）移送之同時，使捲繞有與單分子膜304接觸的摩擦布341之摩擦輥342依旋轉方向A旋轉，藉由以摩擦布34 1摩擦單分子膜3Q4的表面，使構成單分子膜3 04的有機分子依摩擦方向B做配向。藉此，可在基材3 01上形成依摩擦方向B配向的單分子膜3 04。光配向法，如圖28所示般，爲對具有透過軸方向D之偏光板34 3以紫外線或可見光345照射，經由偏光346使用以構成單分子膜3 04的有機分子沿著偏光方向E進行配向。作爲偏光，以直線偏光爲佳。藉此，可在基材301上形成依偏光方向進行配向的單分子膜3 04。又，液切配向法，如圖28C所示般，係保持著對洗淨用的有機溶劑144的液面爲既定的傾斜角度之下，使基材 301依上拉方向F向上拉起，使用以構成單分子膜3〇4的有機分子依液切方向G進行配向。藉此，可在基材上形成經配向的單分子膜3 0 4。再者，於圖中雖未顯示，亦可藉由電解氧化聚合時的溶液中之分子的擺動而進行配向。 42 1281748 (聚合法）接著，進行電解聚合。例如以鉑電極作爲作用電極（圖 15)，並調製加入有無水過氯酸鋰（亦可爲四乙基銨四氟硼酸鹽、四丁基銨過氯酸鹽）的0.05mol/L的乙腈溶液，將基板浸漬到前述的乙腈溶液中，於室溫（25°C )下，在惰性氣體環境氣氛下（例如氦氣中），以電流密度A/cm2 ，每秒lOOmV的掃描速度之條件，進行電解聚合反應，在基板表面上形成聚毗咯衍生物導電性薄膜1Q8。（圖12A，圖15)。聚吡咯之形成經由傅里葉轉換紅外吸收分光分析器得到確認。於電解氧化聚合中，由於共價鍵結係沿著電場的方向自行組織地形成，故完全聚合完成時，可藉由第1電極 1〇4與第2電極106以導電性聚合物膜108成爲通電狀態來確認。得到之有機導電膜108的厚度約爲2 · Onm，聚吡咯部分的厚度約爲〇.2nm，有機導電膜3 4C的長爲1/zm ，寬爲5// m。於前述中，係以第1電極1〇4 (源極）作爲正電極，以第2電極1〇6(汲極）作爲接地而進行電解氧化聚合。此電場的施加方法，係關係到後面的導電係數記憶體的/方向性」。下述化學式（21)係表示所得到之有機導電膜聚合物的 1個單位。丨周3 43 (21) 1281748 其次，如圖12A所示般，用蒸鍍法形成厚l//m的氧化矽膜（Si02)。以其作爲電性絕緣膜111。然後，藉由蒸鍍法形成厚〇 · 5 // m、寬1 // m、長5 mm的銷，以其作爲橫方向選擇線112。得到之元件的截面圖示如圖12A，記憶體部的重要部分的立體圖示如圖12B。圖12A的113爲電晶體部，圖12B的104a~10 4d爲源極，106a~106d爲汲極（縱方向選擇線），10 7爲連接到橫方向選擇線 112a~112d之接觸電極，1Q8、110爲導電性有機膜， 113爲非揮發性記憶體的重要部分。 (測定）將得到之導電性有機薄膜108,用市售的原子間力顯微鏡（AFM)(精工儀器公司製，SAP 3 8 0 0N)，在AFM-CITS模式下，於電壓：lmV、電流：160nA的條件下之電導度（P )，在室溫（2 5 °C )下於未摻雜的情形下，爲p > 1 X107S/cm。此値，由於前述電流計並無法測定出，因其只能測定到1 XlQ7S/m之內，否則指針會超過刻度而到達盡頭。作爲導電性良好之金屬的金，於室溫（2 5 °C )下，電導度爲 5.2 X105S/cm，銀爲 5.4 X105S/cm，由此來看，本實施例之有機導電膜的電導度P爲令人驚訝的高導電性。因而，本發明之有機導電膜可謂是「超金屬導電膜」。於本發明中，欲使有機導電膜的電導度p降低，可經由使導電網作成不完全，或使分子的配向度降低即可容易地達成。 1281748 圖16爲圖12A〜B的源極104與汲極106之間的導電性有機薄膜108的部分的放大圖。以這樣的方法，用示於圖12A~B之附有金屬電極之有機膜試料與導電性AFM探針進行記錄之讀取、再生的實驗〇其結果，與實施例1同樣地得到圖5&~圖5C的結果。如此，可作成所示般的安定的ON狀態（導電係數爲 lS/cm以上）與OFF狀態（導電係數爲1 X1(T3S/Cm以下 )，ON + OFF的切換，顯示爲恆定的+5 — 10V的臨界値電壓，OFF + ON的切換，主要發生於-5 — 10V，又，切換速度爲1// sec以下，ΟΝ/OFF比（ON狀態與OFF狀態的導電係數的比）爲1〇17〜1〇2。切換的臨界値電壓，隨著膜厚增加有增高的傾向。若應用掃描型探針式顯微鏡的原理，作成使平面型的記錄媒體旋轉來進行資訊的記錄與再生等之資訊處理裝置，則探針與記錄媒體的相對速度可爲恆定，可防止高速掃描時之共振的發生與再生訊號的S/N比的降低。因此，可作成大容量且可高速回應之可靠性高的裝置。其次，用圖17就本實施例中之非揮發性記憶體的配向圖加以說明。156a~156d表示導電性有機薄膜，155爲 MOS電晶體，15〇爲流經位元線（縱方向選擇線 106a~106e)之縱方向電流，151爲位元線控制線路，153 爲字元線控制線路。又，BL表示位元線（源極），WL爲字元線（橫方向選擇線）。導電性有機薄膜1 5 6 a ~ 1 5 6 d的一 45 1281748 端係連接到MOS電晶體155的一端，另一端則連接到字元線WL。於聚合時，首先將縱方向選擇線106a~lQ6e接地，對圖12A的源極配線104以正電壓施加高電壓。且於對前述源極配線1Q4以正電壓施加過之時將接觸部1〇7(橫方向選擇線112a〜112c的字元線）作成接地。於進行此聚合製程時，3:102膜111亦可在成膜前先行形成。又，聚合，亦可以源極lQ4a〜1Q4C作爲接地，而對接觸部1〇7與縱方向選擇線lQ6a~lQ6e施加正電壓亦可。聚合環境’可在水中，亦可在大氣中進行聚合。藉由一邊進行聚合之下以光照射有機膜，可使聚合更快速完成。然後，進行Si02lll之成膜，藉由蝕刻形成接觸孔，圖17所示之橫方向選擇線ll2a~ll2c (字元線）係以金屬等形成。依據本實施形態，由於可使資訊讀取的延遲時間抑制於奈秒程度，故可提供能高速讀取資訊的記憶體。例如，導電性有機薄膜l56a、l56d的單元狀態爲ON 的狀態（電流可流通，聚合已完成）之時’若對橫方向選擇線112a施加電壓，由於導電性有機薄膜l56a的單元爲 ON的狀態，故若對聞極Gl54a施加電壓使MOS電晶體 155的開關作成ON，則會產生流經位元線的電流15〇 ’產生輸出。因而可判斷導電性有機薄膜的單元爲ON狀態（電流可流通），位元係爲1 (經再生的狀態）。於此，若在橫方向選擇線的字元線與源極配線 46 1281748 104之間施加相反極性的電壓（-X[V])，則會變成爲電流不流通的狀態。亦即與先前同樣地對橫方向選擇線112a 施加電壓，即使對閘極G15 4a施加電壓使MOS電晶體155 的開關作成ON，也不會產生流經位元線的電流150。因而，不會有電流輸出，位元成爲Q。亦即可將有機膜（單分子膜）元件作爲可變電阻使用，藉此，可作爲非揮發性記憶體使用。爲了防止洩漏電流，以設置MOS電晶體155爲佳。有機膜元件的第2導電係數與第1導電係數的比，以較大爲佳。其理由在於，由於MOS電晶體的臨界値電壓及增益存在有參差的情形，爲了正確地判斷記憶體的資訊內容，以使用此導電係數大的有機膜元件爲佳。其次，用圖18就其動作加以說明。此處，係以沒有源極配線的場合之聚合方法作說明。於聚合之時，首先使位元線（圖12A的106a~106e)作成爲約5V，對字元線（圖 12A的橫方向選擇線112a~112c)施加約10 V的電壓。於此，對閘極Vg施加20V的電壓時，於MOS電晶體中可流通約1mA的電流。利用此一定的電流，可使有機膜元件進行聚合（寫入動作，圖18的左端）。於進行此聚合製程之時，以在成膜前事先形成Si02膜111。聚合環境，可在水中，亦可在大氣中進行聚合。藉由一邊進行聚合之下以光照射有機膜，可使聚合更快速完成。其次，就使經聚合完成的有機膜元件（單元）再生的方法作敘述。使位元線（圖12A的1〇6)作成爲約0V，對字元線（橫方向選擇線）施加約3 V的電壓。於此，對閘極施 47 1281748 加10V的電壓時，於MOS電晶體中可流通約Ο . 05mA的電流。藉此，在有機膜元件中流通電流，可使其輸出到位元線（讀取動作，圖18左邊起第2處）。接著，藉由以與前述聚合時之流通的電流之相反方向的電流流經有機膜，對有機膜元件施加反向高電場之後，可作成爲電流無法流通的狀態。具體而言，係使位元線（圖 12A的106)作成爲約-5V，對字元線（橫方向選擇線112) 施加約-10V的電壓。於此，對閘極102施加20V的電壓時，於MOS電晶體中可流通約-1mA的電流。藉此，利用此一定的電流，可使有機膜元件作成爲電流不能流通的狀態（Erase Operation，圖18中自左端起之第3處）。一旦作成爲電流不能流通的狀態，即使對圖18中左起第2處分別施加電壓，流經位元線的電流亦爲〇，由於沒有輸出之故，位元爲0(Read Operation，圖18中之右端）。如此般即使於沒有配線104的場合，也可使用定電流進行聚合，或作出電流不能流通的狀態。 (實施例5) 作爲實施例4的應用例，亦可作成爲圖19~27所示之元件構造。首先如圖19所示般，在基板101上形成導電性材料之閘極102。此材料只要是金、銀、銅、鉑、鎢等之導電係數高的金屬材料皆可。接著形成膜厚5 Onm之Si02等之絕緣膜1〇3。再於形成之3102膜103的表面經由金屬罩幕或光微影術形成源極1 Q 4、汲極1 0 6。 48 1281748 然後，使導電性有機膜吸附形成於汲極i〇6、源極 104以外的Si02之露出的部分。其後，同樣地成膜作成 100nm之Si02等之絕緣膜。接著，用乾式蝕刻裝置，以深約lOQnm蝕刻到前述形成之導電性有機膜處。此蝕刻，係用來作成使隔著有機膜蒸鍍之橫方向選擇線112做連接之接觸部107的孔。於形成接觸孔後，以藉由塗佈或蒸鍍等以使成爲大致正交的方式來形成橫方向選擇線112與源極 104及汲極106爲佳。導電性有機膜（單分子膜）108、110，可使用含有選自聚乙炔、聚二乙炔、聚并苯、聚吡咯、聚噻吩等之共價鍵結基與可和基材表面做共價鍵結的官能基的化學吸附分子所構成之薄膜。又，亦可導入適當長度的烷基到毗咯基或噻吩基中，且，亦可在吡咯基或噻吩基與矽之間導入有極性的官能基（例如羰氧基）。若可共價鍵結，則乙炔基亦可。此外，亦可爲，分子的電子狀態爲至少具有帶有7Γ電子能階的群或帶有5電子能階的群之化學構造的材料。塗佈方法，可爲真空蒸鍍、用旋塗機之塗佈、用溶膠凝膠之塗佈、或浸漬到溶液中之塗佈的方法。再者，亦可藉由摩擦處理使有機膜進行配向。作爲配向處理，於摩擦法之外，亦可使含有光回應性的官能基經由偏光之照射使有機膜依偏光方向進行配向。又，作爲其他的配向處理，亦可於浸漬到溶液中塗佈之時，藉由對液面保持既定的傾斜角度之下將基板上拉，使有機膜沿著液切方向進行配向。亦可對此有機膜用觸 49 1281748 媒聚合法、電解聚合法、或者χ射線、電子線、或紫外線等之能量光束照射聚合法，使可共價鍵結的部位進行聚合，或亦可不使其進行聚合。又，其後，於積層上閘絕緣膜 1〇3之後，依序形成橫方向選擇線II2、絕緣膜1〇3、源極1〇4，則可製作成具有3維構造的記憶單元或非揮發性記憶體。圖2 0所示之例，爲在絕緣膜1 0 3上形成實施例4中所說明的導電性有機薄膜，於其上再形成接觸電極1〇7、源極104、汲極10 6的例子。其次，圖21~2 2所示之例，爲在源極104與汲極10 6 的上方形成閘極102的例子。其次，圖23~24所示之例，爲在最上部形成接觸電極 1 〇 7、源極1 0 4、汲極1 0 6及導電性有機薄膜1 Q 8、11 0 的例子。其次，圖25~26所示之例，爲在最上部形成閘極102 的例子。其次，圖27所示之例，爲顯示在基板1上形成閘極 1〇2，於其上形成絕緣膜1Q3，於其上形成接觸電極107、源極104、汲極106,於其上形成導電性有機薄膜108、 110，於其上形成絕緣膜111，於其上形成橫方向選擇線 1工2 ;同樣地，在基板121上形成閘極122，於其上形成絕緣膜I23，於其上形成接觸電極12 7、源極124、汲極 I26，於其上形成導電性有機薄膜128、130，於其上形成絕緣膜1 3 1，於其上形成橫方向選擇線1 3 2，隔著中間層 50 1281748 133，而作成的積層構造物。並非僅限於2層’亦可形成更多層的構造。 (實施例6) 藉由如下所示之合成製程’進行下述化學式（22)所示之{6 - [3 -(噻吩基）己基-12, 12, 12-三氯-12-矽雜十二烷酸酯]}的合成。

用此化合物，與實施例1同樣地形成有機膜。所得之聚噻吩型有機導電膜示如下述化學式（23)

(CH2)r0C0-(CH2)irSi(~0-); (23 ) 爲了觀察上述的現象，與實施例1同樣地，用掃描型隧道式顯微鏡（STM)與原子力顯微鏡（AFM)的導電性探針讀取記錄，進行再生實驗。其結果，與實施例1同樣地得到圖5A〜圖5C的結果。又，可作成圖1所示般的安定的ON狀態（導電係數爲 lS/cm以上）與OFF狀態（導電係數爲1 X10_3S/cm以下 )，ON + OFF的切換，顯示爲恆定的+5〜+ 10V的臨界値電 51 1281748 壓，OFF + ON的切換，主要發生於一 5 一 10V，又，切換速度爲1 // sec以下，〇N/OFF比（〇N狀態與OFF狀態的導電係數的比）爲1 0 17〜1 02。 (實施例7) 於前述實施例1~6中，導電性分子之是否呈配向狀態，可藉由形成圖29所示般的液晶胞170，以偏光板 177,178夾住，自裏面以光照射，由18〇的位置觀察，可得到確認。液晶胞17Q係以分別形成有導電性分子膜 I72, 174的玻璃板171,173的導電性分子膜作爲內側，保持間隙的距離5~6//m將周圍以接著劑175密封，將液晶組成物176 (向列型液晶，例如吉索公司製的「LC, MT -5 0 8 7LA」）注入到內部而作成。 (1) 當偏光板177,178爲正交的場合，使導電性分子膜172,174的配向方向一致，使此方向與一方的偏光板平行，而與另一方的偏光板正交。若爲完全地配向著，則因液晶之配向而成爲均一的黑色。於非成爲黑色的場合，係配向不良。 (2) 於偏光板177,178作成爲平行的場合，使導電性分子膜172,174的配向方向一致，使此方向與兩方的偏光板平行。若爲完全地配向著，則因液晶之配向而成爲均一的白色。於不成爲均一的白色之場合，係配向不良。又，於內側的基板非爲透明的場合’偏光板係使用上側一片，由表面以光照射以反射光觀察。藉由此方法，於前述實施例1~5所得到之導電性分子 52 1281748 膜經確認係爲配向之狀態。產業h之可利用性如上述般，本發明不僅可利用電阻値的變化進行記錄的寫入、讀取，且可用於集積化。【圖式簡單說明】 (一）圖式部分圖1爲用以說明本發明的一個實施例中之導電性有機薄膜的電性行爲之曲線圖。圖2爲同一實施例之毗咯化合物之NMR分析圖。圖3爲同一實施例之吡咯化合物之IR分析圖。圖4爲本發明之一個實施例中之導電性薄膜的截面圖〇圖5A~C爲本發明之各實施例中之導電性有機薄膜的依據AFM的測定圖。圖6A~F爲顯示本發明之實施例2中之製造步驟的截面圖。圖7爲顯示本發明之實施例2之製程之截面圖。圖8爲本發明之一個應用例之半導體碟片基板的俯視圖。圖9爲本發明之一個應用例之電腦系統之示意圖。圖10A~F爲顯示本發明之實施例3之製程之截面圖。圖11A〜D爲顯示本發明之實施例3之製程之截面圖。圖12A爲顯示本發明之實施例4之非揮發性記憶體之截面圖，圖12B爲同實施例4之局部放大立體圖。 53 1281748 圖13爲本發明之實施例4之化學吸附分子膜的化學反應狀態圖。圖14爲本發明之實施例4之化學吸附分子膜之配向圖〇圖15爲本發明之實施例4之電解聚合後之導電性有機薄膜之形成圖。圖16爲本發明之實施例4之非揮發性記憶體部之一部份的局部放大截面圖。圖17爲本發明之實施例4之非揮發性記憶體之一部份的配線圖。圖18爲本發明之實施例4之非揮發性記憶體之一部份的動作圖。圖19爲顯示本發明之實施例5之非揮發性記憶體元件之截面圖。圖20爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖21爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖22爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖23爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖24爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。 54 1281748 圖25爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖26顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖27爲顯示同實施例5之其他的非揮發性記憶體元件之截面圖。圖28A〜C爲用以顯示本發明之一個實施例之分子配向的方法之立體圖。圖2 9爲顯示本發明之一個實施例之分子配向的測試方法之立體圖。 (二）元件符號說明 A 摩擦輥的旋轉方向 B 摩擦方向 C 基材的移送方向 D 透過軸方向 E 偏光的方向 F 基材之拉起方向 G 液切方向 BL 位元線 WL 字元線 1,101,121 基板 1, S, 11, 1S, 62縱方向選擇線 2 配線 3 , 13 絕緣性材料膜 55 1281748 4 玻璃或聚醯亞胺基板 5 鉑膜 5,15,61,112,112a~112e 橫方向選擇線 7 吡咯衍生物超薄膜（有機膜），有機膜（單分子 9 , 1 9 , 6 7接觸孔 10,104 ,1 0 6舶電極 13 絕緣性材料膜 15,61, 132 橫方向選擇線 17,66 有機膜 34C 有機導電膜 4 1,206 半導體碟片基板 42 記憶元件 43 連接部 63 電絕緣材料，絕緣膜 64 玻璃基板 65 η型區域 66 有機膜，單分子有機膜 7 1 第1電極，橫方向選擇線 72 第2電極，縱方向選擇線 73 導電性有機薄膜 7 4 二極體 75 on狀態 100 探針

56 1281748 102,122 閘極 103 閘極氧化膜（圖12)，絕緣膜/Si02膜（圖19) l〇4,104a〜104d,124 源極 1 06 , 1 06a〜10 6d汲極 1 0 6 a ~ 1 0 6 e 縱方向選擇線 10 7 接觸部，接觸電極 108,110 聚吡咯衍生物導電性薄膜，有機導電膜，導電性聚合物膜 111 電性絕緣膜，3：[〇2膜 113 非揮發性記憶體，電晶體部（圖12) 123,131 絕緣膜 126 汲極 12 8,13 0 導電性有機薄膜 133 中間層 14 4 有機溶劑 15 0 流經位元線的電流 151 位元線控制線路 152 字元線 153 字元線控制線路

154a 閘極G 155 MOS電晶體 156 , 15 6a〜156 d導電性有機薄膜 163a, 163b 單分子膜 17 0 液晶胞 57 1281748 17 1,17 3 玻璃板 172 , 174 導電性分子膜 175 接著劑 176 液晶組成物 177 , 178 偏光板 2 00 電腦系統 201 主記憶部 2 02 記憶元件（DRAM) 2 03 信號處理部 2 04 邏輯元件 2 05 外部記憶部 2 08 快取記憶體 209 輸出入控制裝置 2 10 輔助記憶裝置 2 12 通信埠 2 13 輸入裝置 2 14 輸出裝置 3 01 基材 3 04 單分子膜 341 摩擦布 342 摩擦輥 343 偏光板 345 紫外線或可見光 346 偏光

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Claims

1281748 拾、申請專利範圍 1. 一種非揮發性記憶體，係在基板上至少具備第1 電極、與該第1電極相互隔離之第2電極，且含有將該第1電極與第2電極做電氣連接之導電性有機薄膜者；其特徵在於，該導電性有機薄膜，具有顯示第1電阻値之第1電氣狀態、以及顯示第2電阻値之第2電氣狀態；由該第1電氣狀態往第2電氣狀態遷移之第1臨界値電壓與由該第2電氣狀態往第1電氣狀態遷移之第2臨界値電壓係相異；於第1臨界値電壓與第2臨界値電壓的範圍中，係保持在該第1電氣狀態或該第2電氣狀態；該導電性有機薄膜係由有機分子所構成，該有機分子含有和基板或基板上的絕緣層表面做共價鍵結的末端鍵結基以及共轭鍵結基，該共軛鍵結基係與其他的分子的共軛鍵結基聚合而形成導電膜。 2. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該第1或第2的導通狀態，係藉由對該電極施加既定的電壓來保持。 3. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該第1或第2的導通狀態，係藉由對該有機膜通以既定的電流來保持。 4. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該第1配線與第2配線，係形成爲大致垂直或矩陣狀。 59 1281748 5 ·如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該導電性有機薄膜的共軛鍵結基爲選自聚卩比略、聚暖吩 (polythienylene)、聚乙快、聚一乙快、聚并本 (polyacene)中至少1種的共車尼鍵結基。 6 ·如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體’其中，該導電性有機薄膜的末端鍵結基爲選自砂氧烷（-si0_) 及SiN-鍵結中至少1種的鍵結（其中，於Si極N上亦可有價數相當的其他的鍵結基）。 7.如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該導電性有機薄膜呈配向狀態。 8 .如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，用以形成該導電性有機薄膜之分子單元爲以下述化學式 (A)所示者： I B -(CH2) jjt z - (CH2) 7 S i (-Y-) p E 3 -P I (A) (其中，B爲氫、含有碳數1~1〇的烷基之有機基、可導入活性氫的基或其殘基；A爲選自吡咯基、噻吩基、乙炔基、及二乙炔基中至少1種的共軛鍵結基；z爲選自酯基（-C00-)、羯氧基（-0C0-)、簾基（-C0-)及碳酸醋（-0C00-)基、偶氮（-N = N-)基中至少1種的官能基或化學鍵 (-）；m、η爲整數，m + n爲2〜25, Y爲氧（0)或氮（N) ; E 爲氫或碳數1~3的烷基，p爲1、2或3的整數）。 1281748 9·如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該導電性有機薄膜係與二極體相連接。 10·如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該二極體係ΡΝ接合膜。 11. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，第1導電係數對第2導電係數的比爲1〇2~1〇17。 12. 如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該第1電極爲源極，該第2電極爲汲極，更進一步具有源極與接觸電極；該接觸電極係連接到橫方向選擇線上，於與該橫方向選擇線正交之方向具備有源極及汲極，於該源極及汲極間之往上或下錯開位置處具備有閘極；該導電性有機薄膜，分別與該接觸電極、源極及汲極作電氣連接，該接觸電極與源極之間的導電性有機薄膜係形成爲記憶部。 13. 如申請專利範圍第12項之非揮發性記憶體，係藉由使該第1導電係數成爲OFF狀態、並使第2導電係數成爲ON狀態，或其相反操作，來進行資訊記錄。 14·如申請專利範圍第12項之非揮發性記憶體，其中，係藉由對該導電性有機膜施加既定的電壓，或通以既定的電流，使其由第1導電係數改變成第2導電係數。 15.如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該導電性有機薄膜爲單分子膜或由該單分子膜所累積而 61 1281748 成的累積膜。 16·如申請專利範圍第12項之非揮發性記憶體’其中’第1導電係數對第2導電係數的比爲1〇2~1〇1()的範圍〇 17·如申請專利範圍第12項之非揮發性記憶體’其中’以該導電性有機薄膜作爲活性層之電晶體、與形成該記憶體之該導電性有機薄膜係實質位於同一平面內。 is·如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體，其中，該導電性有機薄膜的電導度（p )，於室溫（25°c )、無摻質狀態下爲lS/cm以上。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之非揮發性記憶體’其中，該導電性有機薄膜的電導度（P )，於室溫（25°C )、無摻質狀態下爲1 X103S/cm以上。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項之非揮發性記憶體’其中，該導電性有機薄膜的電導度（P ) ’於室溫（25°C )、無摻質狀態下爲5 X105S/cm以上。 2 1 ·如申請專利範圍第1項之非揮發性記憶體’其中，該導電性有機薄膜爲進一步含有摻質者° 拾壹、圖式如次頁。 62