JPH02189987A - スイッチング素子 - Google Patents
スイッチング素子Info
- Publication number
- JPH02189987A JPH02189987A JP1008532A JP853289A JPH02189987A JP H02189987 A JPH02189987 A JP H02189987A JP 1008532 A JP1008532 A JP 1008532A JP 853289 A JP853289 A JP 853289A JP H02189987 A JPH02189987 A JP H02189987A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- phthalocyanine
- switching
- switching element
- organic molecules
- Prior art date
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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】
産業上の利用分野
この発明はスイッチング素子に関するものである０
従来の技術
近年、材料設計技術の飛躍的な発達により、新材料によ
る新機能を有する素子の実現が期待できるようになった
ため、その研究開発が盛んに進められている。一方、有
機分子の超薄膜作成技術の進展に伴い、有機薄膜を用い
た素子の開発も活発化している。例えば、ＬＢ膜（ラン
グミュア・フロジェット法による膜）を絶縁膜として用
いたＭＩＳ素子等の研究例も報告されたりしている。し
かし、これまでの研究例は、すべて有機分子の集合体と
しての性質を専ら利用したものに過ぎず、有機分子が持
つ機能を利用したものではなかった。
る新機能を有する素子の実現が期待できるようになった
ため、その研究開発が盛んに進められている。一方、有
機分子の超薄膜作成技術の進展に伴い、有機薄膜を用い
た素子の開発も活発化している。例えば、ＬＢ膜（ラン
グミュア・フロジェット法による膜）を絶縁膜として用
いたＭＩＳ素子等の研究例も報告されたりしている。し
かし、これまでの研究例は、すべて有機分子の集合体と
しての性質を専ら利用したものに過ぎず、有機分子が持
つ機能を利用したものではなかった。
つまり、上述の材料設計技術を有効に活用したものでは
ないのである。
ないのである。
ところが、極く最近では、分子エレクトロニクス・バイ
オエレクトロニクスという観点に立って材料設計技術を
利用して有機分子のもつ機能７５回出せるようにし、有
機分子を薄膜化して素子に応用する研究が進められるよ
うになった。例えば、ＬＢ膜の光電変換機能に関する研
究がある。最近の研究例では、材料設計技術を使い有機
分子−つに光電変換機能をもたせるようにして、この有
機分子の単分子膜において光電変換作用を発揮させ３ペ
ー／ ている。
オエレクトロニクスという観点に立って材料設計技術を
利用して有機分子のもつ機能７５回出せるようにし、有
機分子を薄膜化して素子に応用する研究が進められるよ
うになった。例えば、ＬＢ膜の光電変換機能に関する研
究がある。最近の研究例では、材料設計技術を使い有機
分子−つに光電変換機能をもたせるようにして、この有
機分子の単分子膜において光電変換作用を発揮させ３ペ
ー／ ている。
発明が解決しようとする課題
光電変換機能以外の機能に関しても盛んに研究されては
いるが、未だに有機分子のもつ機能を効果的に利用した
スイッチング素子は全く知られていない。
いるが、未だに有機分子のもつ機能を効果的に利用した
スイッチング素子は全く知られていない。
請求項１〜３記載の発明は、上記の事情に鑑み機能性有
機分子を利用した有用なスイッチング素子を提供するこ
とを課題とする。
機分子を利用した有用なスイッチング素子を提供するこ
とを課題とする。
課題を解決するだめの手段
請求項１〜３記載の発明では、上記課題を解決するため
、下記の構成をとっている。
、下記の構成をとっている。
請求項１記載のスイッチング素子は、金属／ＬＢ膜／金
属の３層から素子が構成されていて、ＬＢ膜がフタロシ
アニンおよびフタロシアニン誘導体の少なくともひとつ
からなっている。
属の３層から素子が構成されていて、ＬＢ膜がフタロシ
アニンおよびフタロシアニン誘導体の少なくともひとつ
からなっている。
請求項２記載のスイッチング素子は、加えて、フタロシ
アニンおよびフタロシアニン誘導体が鉛フタロシアニン
および鉛フタロシアニン誘導体となっている。
アニンおよびフタロシアニン誘導体が鉛フタロシアニン
および鉛フタロシアニン誘導体となっている。
請求項３記載のスイッチング素子は、加えて、金属とＬ
Ｂ膜の接触がオーミックである。
Ｂ膜の接触がオーミックである。
作 用
請求項１〜３記載の発明におけるスイッチング作用を、
鉛フタロシアニン（以下、適宜にＦＰｂＰりという）か
らなるＬＢ膜の場合を例にとって説明する。
鉛フタロシアニン（以下、適宜にＦＰｂＰりという）か
らなるＬＢ膜の場合を例にとって説明する。
鉛フタロシアニンは、その結晶形が三斜晶形のものと単
斜晶形のものが存在している。このうち単斜晶形のもの
は、ＰｂＰｃ分子が一次元的に積み重なり、いわば−次
元的導電力ラムを作っている。
斜晶形のものが存在している。このうち単斜晶形のもの
は、ＰｂＰｃ分子が一次元的に積み重なり、いわば−次
元的導電力ラムを作っている。
ＰｂＰｃ分子は積層軸に対して非対称であるために積層
軸の方向に電気双極子モーメントを持っており、このモ
ーメントの向きの自由度は、上下のふたつである。には
上下二つの自由度がある。通常、積層軸に沿って双極子
モーメントは上向きのドメインと下向きのドメインが混
在した状態となっている。これら上向きと下向きのドメ
インの境界は導電性に対して欠陥として働いているが、
積層軸に沿って電場を印加すると、電場と双極子モーノ
５へ一ン ントの向きが揃う。電場とモーメントの向きが揃うと、
導電性を阻んでいた上記欠陥が解消し、そのため、導電
性が向上する。つまり、電場印加前の高抵抗状態（ＯＦ
Ｆ状態）から電場印加後の低抵抗状態（ＯＮ状態）への
転移（スイッチング）が起こるのである。
軸の方向に電気双極子モーメントを持っており、このモ
ーメントの向きの自由度は、上下のふたつである。には
上下二つの自由度がある。通常、積層軸に沿って双極子
モーメントは上向きのドメインと下向きのドメインが混
在した状態となっている。これら上向きと下向きのドメ
インの境界は導電性に対して欠陥として働いているが、
積層軸に沿って電場を印加すると、電場と双極子モーノ
５へ一ン ントの向きが揃う。電場とモーメントの向きが揃うと、
導電性を阻んでいた上記欠陥が解消し、そのため、導電
性が向上する。つまり、電場印加前の高抵抗状態（ＯＦ
Ｆ状態）から電場印加後の低抵抗状態（ＯＮ状態）への
転移（スイッチング）が起こるのである。
以上のように動作する鉛フタロシアニンＬＢ膜を用いた
スイッチング素子では、その特性を多様化、すなわち、
スイッチング特性の制御が、以下にみるように、非常に
容易なのである。
スイッチング素子では、その特性を多様化、すなわち、
スイッチング特性の制御が、以下にみるように、非常に
容易なのである。
鉛フタロシアニン膜における双極子モーメントの向きが
変化させられれば、その分、電場印加に伴う相互作用が
違ってくるので、スイッチング特性を異ならせることが
可能となる。つまり、スイッチング特性の制御ができる
のである。鉛フタロシアニン膜では、配向状態やスクッ
キング状態を変えることにより双極子モーメントを変化
させられる。鉛フタロシアニンＬＢ膜の形成の際、単分
子膜を基板に積層する際の諸条件を変えることによりＬ
Ｂ模膜中おけるＰｂＰｃ分子の配向が簡単に変６ ベー
ン えられる。したがって、配向を変えることにより、スイ
ッチング特性の制御、例えば、闇値の制御やスイッチン
グ前後における導電性の変化割合等の制御が非常に容易
に行えることとなるのである。
変化させられれば、その分、電場印加に伴う相互作用が
違ってくるので、スイッチング特性を異ならせることが
可能となる。つまり、スイッチング特性の制御ができる
のである。鉛フタロシアニン膜では、配向状態やスクッ
キング状態を変えることにより双極子モーメントを変化
させられる。鉛フタロシアニンＬＢ膜の形成の際、単分
子膜を基板に積層する際の諸条件を変えることによりＬ
Ｂ模膜中おけるＰｂＰｃ分子の配向が簡単に変６ ベー
ン えられる。したがって、配向を変えることにより、スイ
ッチング特性の制御、例えば、闇値の制御やスイッチン
グ前後における導電性の変化割合等の制御が非常に容易
に行えることとなるのである。
このようなスイッチング特性の制御が容易な素子の場合
、これを用いて多直論理素子やアナログ素子等を容易に
構成することができるので、高度なニューラルコンピュ
ータやバイオコンピュータが簡単に実現できるようにな
る。
、これを用いて多直論理素子やアナログ素子等を容易に
構成することができるので、高度なニューラルコンピュ
ータやバイオコンピュータが簡単に実現できるようにな
る。
フタロシアニン以外に導電性変化機能をもつものとして
、銅−テトラシアノキノジメタン錯体（Ｃｕ−ＴＣＮＱ
）、 テトラチオフルバレン−クロラニル錯体（ＴＴ
Ｆ−ＣＡ）が知られている。前者は、印加された電場に
より、後者は、温度、圧力等により錯体を構成するドナ
ー性分子とアクセプター分子との間での電荷移動量が変
化し、導電性が変わるものである。しかしながら、これ
らは、スイッチング特性の制御の点では、上記フタロシ
アニンやフタロシアニン誘導体はどの対応性がない。
、銅−テトラシアノキノジメタン錯体（Ｃｕ−ＴＣＮＱ
）、 テトラチオフルバレン−クロラニル錯体（ＴＴ
Ｆ−ＣＡ）が知られている。前者は、印加された電場に
より、後者は、温度、圧力等により錯体を構成するドナ
ー性分子とアクセプター分子との間での電荷移動量が変
化し、導電性が変わるものである。しかしながら、これ
らは、スイッチング特性の制御の点では、上記フタロシ
アニンやフタロシアニン誘導体はどの対応性がない。
電極とＬＢ膜の接触がオーミックである場合、７ヘーノ
スイッチング特性にＬＢ膜の特性を正確に反映させられ
るため、スイッチング特性の制御がより容易である。
るため、スイッチング特性の制御がより容易である。
実施例
以下、この発明にかかるスイッチング素子を、その実施
例に基づいて詳しく説明する。
例に基づいて詳しく説明する。
具体的な実施例の説明の前にＬＢ膜の製法について先に
説明する。
説明する。
一般に、疎水性で長鎖の脂肪鎖と親水基とを持つ有機分
子が使われる。このような有機分子を水に難溶な揮発性
の溶媒に溶かして水面上に展開すると、疎水基が気相に
、親水基が水相に向いて配列した単分子膜が形成される
。この単分子膜を一定方向から圧縮することによって固
体状の単分子膜が得られ、これを基板上に累積すること
によって、数Ａ〜数十への厚さ単位で膜厚が制御された
薄膜が得られる。以下の各実施例でもこのようにしてＬ
Ｂ膜を形成している。
子が使われる。このような有機分子を水に難溶な揮発性
の溶媒に溶かして水面上に展開すると、疎水基が気相に
、親水基が水相に向いて配列した単分子膜が形成される
。この単分子膜を一定方向から圧縮することによって固
体状の単分子膜が得られ、これを基板上に累積すること
によって、数Ａ〜数十への厚さ単位で膜厚が制御された
薄膜が得られる。以下の各実施例でもこのようにしてＬ
Ｂ膜を形成している。
〈実施例１〉
ＬＢ膜用フタロシアニンとして、水に不溶で揮発性有機
溶媒に可溶な鉛−４，４，４，４−テトラターシャリ−
ブチル−フタロシアニン（以下、適宜に「ｔ ｔ ｂＰ
ｂＰりと言う）を用い、 このフタロシアニンの溶媒と
して、ベンゼン溶液を用いた。−方、金電極を蒸着した
ガラス基板を別途に作成しておく。 ｔ ｔ ｂＰｂＰ
ｃ Ｏ，６５８Ｗ／ＣＣを溶解させたベンゼン溶液を、
２０℃、ｐＨ＝５．８の２回蒸留水上に展開した後、単
分子膜を圧縮し、表面圧１５ ｍＮ／用において前記ガ
ラス基板の電極形成面に３９０層累積させＬＨ膜を付け
た。つぎに、Ｉ、Ｂ膜の上に対向電極として金を蒸着し
、金属／ＬＢ膜／金属の３層からなるスイッチング素子
（サンドイッチセル）を得た。なお、ＬＢ膜の厚みは（
７０００Ａ〕である。
溶媒に可溶な鉛−４，４，４，４−テトラターシャリ−
ブチル−フタロシアニン（以下、適宜に「ｔ ｔ ｂＰ
ｂＰりと言う）を用い、 このフタロシアニンの溶媒と
して、ベンゼン溶液を用いた。−方、金電極を蒸着した
ガラス基板を別途に作成しておく。 ｔ ｔ ｂＰｂＰ
ｃ Ｏ，６５８Ｗ／ＣＣを溶解させたベンゼン溶液を、
２０℃、ｐＨ＝５．８の２回蒸留水上に展開した後、単
分子膜を圧縮し、表面圧１５ ｍＮ／用において前記ガ
ラス基板の電極形成面に３９０層累積させＬＨ膜を付け
た。つぎに、Ｉ、Ｂ膜の上に対向電極として金を蒸着し
、金属／ＬＢ膜／金属の３層からなるスイッチング素子
（サンドイッチセル）を得た。なお、ＬＢ膜の厚みは（
７０００Ａ〕である。
実施例１の素子のスイッチング特性は以下の通りであっ
た。
た。
対向電極をアース側にして、ガラス基板表面の下側電極
に正負の掃印電圧を印加した。正電圧の印加中において
、明確なスイッチング動作が観測された。第１図にみる
ように、１回の掃印サイ２９べ一フ ルにおいて、０ＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦという転移が観測さ
れたのである。
に正負の掃印電圧を印加した。正電圧の印加中において
、明確なスイッチング動作が観測された。第１図にみる
ように、１回の掃印サイ２９べ一フ ルにおいて、０ＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦという転移が観測さ
れたのである。
〈実施例２〉
実施例１において表面圧を２０ ｍ Ｎ ／ ｍとし、
累積数を４００とした以外は、実施例１と同様にしてス
イッチング素子を得た。なお、ＬＢ膜の厚みは（７２０
０Ａ）である。
累積数を４００とした以外は、実施例１と同様にしてス
イッチング素子を得た。なお、ＬＢ膜の厚みは（７２０
０Ａ）である。
この実施例２のスイッチング特性は以下の通りであった
。
。
対向電極をアース側にして、ガラス基板表面の下側電極
に正負の掃印電圧を印加した。負電圧の印加中において
、明確なスイッチング動作が観測された。第２図にみる
ように、負電圧引時に電流が連続的に急激に増加した後
、電圧制御型の負性抵抗が見られ、アナログ的に１回の
掃引サイクルにおいて、０ＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦと変化し
、明らかに実施例１の素子とは異なる特性であった。
に正負の掃印電圧を印加した。負電圧の印加中において
、明確なスイッチング動作が観測された。第２図にみる
ように、負電圧引時に電流が連続的に急激に増加した後
、電圧制御型の負性抵抗が見られ、アナログ的に１回の
掃引サイクルにおいて、０ＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦと変化し
、明らかに実施例１の素子とは異なる特性であった。
実施例１，２においてスイッチング特性が異なるのはＬ
Ｂ膜累積の際の表面圧が異なるためにｔ１ｂＰｂＰｃ分
子の配向が異なり、これに伴い電気双１０ベージ 極子と電場（印加電圧）との相互作用が変化し、この変
化がスイッチング特性に反映したものと推察される。
Ｂ膜累積の際の表面圧が異なるためにｔ１ｂＰｂＰｃ分
子の配向が異なり、これに伴い電気双１０ベージ 極子と電場（印加電圧）との相互作用が変化し、この変
化がスイッチング特性に反映したものと推察される。
以上のことから、ＬＢ膜の形成時、機能性有機分子の配
向をコントロールすることにより、素子のスイッチング
特性が制御できていることがよく分かる。
向をコントロールすることにより、素子のスイッチング
特性が制御できていることがよく分かる。
この発明は上記実施例に限らない。ＬＢ膜が上記例示の
ｔｔｂＰｂＰｃ以外のフタロシアニン、あるいは、フタ
ロシアニン誘導体が用いられてもよいことはいうまでも
ない。
ｔｔｂＰｂＰｃ以外のフタロシアニン、あるいは、フタ
ロシアニン誘導体が用いられてもよいことはいうまでも
ない。
発明の効果
以上述べたように、請求項１〜３記載のスイッチング素
子は、金属／ＬＢ膜／金属の３層から素子が構成されて
いて、ＬＢ膜が、鉛フタロシアニンや鉛フタロシアニン
誘導体等のフタロシアニンないしフタロシアニン誘導体
からなっている。そのため、様々なスイッチング特性に
容易に対応することができ、これを利用して、高度なニ
ューロンコンピュータやバイオコンピュータを容易に実
１１ ・・−７ 現することが可能となる。
子は、金属／ＬＢ膜／金属の３層から素子が構成されて
いて、ＬＢ膜が、鉛フタロシアニンや鉛フタロシアニン
誘導体等のフタロシアニンないしフタロシアニン誘導体
からなっている。そのため、様々なスイッチング特性に
容易に対応することができ、これを利用して、高度なニ
ューロンコンピュータやバイオコンピュータを容易に実
１１ ・・−７ 現することが可能となる。
請求項３記載のスイッチング素子では、加えて金属とＬ
Ｂ膜の接触がオーミックである。そのため、スイッチン
グ特性にＬＢ膜の特性を正確に反映させられるため、所
望のスイッチング特性をもたせ易い。つまり、制御性が
より優れるのである。
Ｂ膜の接触がオーミックである。そのため、スイッチン
グ特性にＬＢ膜の特性を正確に反映させられるため、所
望のスイッチング特性をもたせ易い。つまり、制御性が
より優れるのである。
第１図は、本発明の第１の実施例におけるスイッチング
素子の印加電圧と電極間電流の関係をあられす図、第２
図は本発明の第２の実施例におけるスイッチング素子の
印加電圧と電極間゛電流の関係をあられす図である。
素子の印加電圧と電極間電流の関係をあられす図、第２
図は本発明の第２の実施例におけるスイッチング素子の
印加電圧と電極間゛電流の関係をあられす図である。
Claims (3)
- （１）金属／ＬＢ膜／金属の３層から素子が構成されて
いて、ＬＢ膜がフタロシアニンおよびフタロシアニン誘
導体のうちの少なくともひとつからなるスイッチング素
子。 - （２）フタロシアニンおよびフタロシアニン誘導体が、
鉛フタロシアニンおよび鉛フタロシアニン誘導体である
請求項１記載のスイッチング素子。 - （３）金属とＬＢ膜の接触がオーミックである請求項１
または請求項２記載のスイッチング素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008532A JPH067606B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | スイッチング素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008532A JPH067606B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | スイッチング素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02189987A true JPH02189987A (ja) | 1990-07-25 |
| JPH067606B2 JPH067606B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=11695760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1008532A Expired - Lifetime JPH067606B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | スイッチング素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067606B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206259A (ja) * | 1985-03-09 | 1986-09-12 | Rikagaku Kenkyusho | フタロシアニン誘導体薄膜を半導体層とするｍｓｍまたはｍｉｓ型素子及びその製造方法 |
| JPS63160374A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 有機半導体デバイス |
-
1989
- 1989-01-19 JP JP1008532A patent/JPH067606B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206259A (ja) * | 1985-03-09 | 1986-09-12 | Rikagaku Kenkyusho | フタロシアニン誘導体薄膜を半導体層とするｍｓｍまたはｍｉｓ型素子及びその製造方法 |
| JPS63160374A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 有機半導体デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH067606B2 (ja) | 1994-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |