JPH03218068A - 非線形素子 - 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、電流電圧特性が非線形である非線形素子に関
する。

［従来の技術］ 従来の非線形素子としては、Ｓｉなどの半導体ウェハー
や、ガラスや単結晶等の上に形成した薄膜状の半導体を
用いていた。また、導電体一絶縁体一導電体構造（以後
本明細書ではＭ　Ｉ　Ｍ構造と呼ぶ）を持つものも実用
化されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、半導体を用いた従来の非線形素子では、非線形
素子のベースとなるべき半導体の形成にも、ＣＶＤなと
のスルーブットが良くない高価な真空装置を必要とする
ため、特に大きな面積を必要とする用途のためには、非
常に高価なものとなってしまうという課題があった。

また、ＭＩＭ構造を持つ非線形素子も、非線形電気伝導
誘起層をタンタルなどの金属の陽極酸化で形成するため
、陽極酸化膜自体の特性を変化させることは困難で、素
子特性はほとんど膜厚と素子面積のみで制御を行うしか
ない。このため、素子特性（例えば○Ｎ／○ＦＦ比とＯ
Ｎ電流、素子容量）をバランス良く制御するのは難しい
。

本発明では、常温常圧で形成可能かつ制御性に優れた非
線形電気伝導誘起層をもつ非線形素子を提供することに
よって上記の課題を解決することを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の非線形素子は、導電体に非線形電気伝導誘起層
が扶持された構造からなり、非線形電気伝導誘起層が少
なくとも高分子絶縁体と、高分子絶縁体内に分敢しｋ高
分子半導体から構成されることを特徴とする。

［実施例］ 以下、実施例により本発明の詳細を示す。

（実施例１） 非線形電気伝導層に用いる高分子絶縁体は、ボリフマル
酸ジイソブ口ピル（以下本明細書ではＰＤｉＰＦと略記
する）をもちいた。ＰＤｉＰＦなどのボリフマル酸エス
テル類を単独で用いた場合、数百オングストロームまで
の非常に薄いスビンコート膜でも、電気絶縁特性の優れ
た薄膜が得られる材料として知られている。　（重原ら
、高分子討論会予稿集Ｖｏ１．３９、Ｎｏ．８［１９８
９ｉ　ｐ．２ｓ６３）ＰＤｉＰＦは再沈澱によって精製
したのち、精製したクロロホルムに溶解してＰＤｉＰＦ
溶液を作った。更に高分子半導体であるポリーＮ−ビニ
ル力ルバゾールを溶解して、均一溶液とした。この溶液
を、０．５μｍのフィルターに通してごみを除去し、原
料溶液とした。混合の比率は、目的とする非線形素子の
ＯＮ電流値および／またはＯＦＦ電流値と膜強度の兼ね
合いで決められるが、膜厚と素子サイズを適当に選べば
、１０−６〜５０ｗｔ％の範囲において、いずれも電流
電圧特性の非線形性を示すことが確認できた。

第１図に、本実施例における非線形素子の概念を示す。

基板としては、表面を光学研磨したパイレックスガラス
１１を用い、金属などの導電体膜をスパッターもしくは
蒸着で形成し、フォトエッチングによってパターンを形
成して下部導電体１２としたものを用い、素子面積が２
０μｍ角となるように２０μｍ幅にパターニングした。

この基根上に、所定の膜厚となるように回転数と時間を
制御して、スピンコーターで原料溶液を塗布して非線形
電気伝導誘起層１３とした。

こうして形成した下部導電体および非線形電気伝導誘起
層の上に、金属をスパッターもしくは蒸着で形成した後
、２０μｍ幅に上部導電体１４をフォトエッチングでパ
ターン形成して、ＭＩＭ構造の非線形素子が得られた。

こうして得られた非線形素子は、暗所で電流電圧特性を
測定すると、第２図のように非線形性を示すことを確認
した。このとき、上部導電体と下部導電体に異なるもの
を用いると、電圧の印加力向によって特性が非対称にな
る場合もあった。

この非線形素子は、○Ｎ電圧を９ボルト、○ＦＦ電圧を
１ボルトとしたときに、電流のＯＮ／ＯＦＦ比が４桁以
上とれる。

（実施例２） 本実施例でも、高分子絶縁体は実施例１と同様にＰＤｉ
ＰＦを用い、高分子半導体としてはボリ（３−へキシル
チオフェン）をもちいた。

実施例１と同様にして精製ししたＰＤｉＰＦとポリ（３
−へキシルチオフェン）を塩化炭素に溶解し、０．５μ
ｍのフィルターを通して原料溶液を得た。この原料溶液
を用いて、実施例１と同様に下部電極を形成した基板に
塗布してから、上部導電体の形成を行って、非線形素子
を作成した。

このようにして作成された非線形素子も、実施例１と同
様にして電流電圧特性を測定すると、非線形性を示した
。

（実施例３） 本実施例では、第３図に示す構造の非線形素子を形成し
た。基板３１上に第１導電体３２および第３導電体３５
を同時に形成してから、実施例１もしくは実施例２で用
いたような原料溶液を塗布し、非線形電気伝導誘起層３
３を形成した。この上に第２導電体３４を形成して、非
線形素子を作成した。

このような作成法によると、素子構成は、第１導電体と
第２導電体およびそれら２つの導電体に扶持された非線
形電気伝導誘起層からつくられた非線形素子と、第２導
電体と第３導電体および非線形電気伝導誘起層からつく
られた非線形素子の、２つの非線形素子を直列に接続し
たものとなる。

本明細書では以下、この構造をＭ　工Ｍ　Ｉ　Ｍ構造と
呼ぶ。

この構造の素子では、素子から基板端への配線を行う第
１導電体、第３導電体の両方を、基板ガラス上に直接形
成できるために、基板加熱などによる低抵抗での導電体
形成が容易である。また、非線形電気伝導誘起層に対し
てダメージを与えないように、低温で薄く第２導電体を
形成し、第２導電体の抵抗が大きくなってしまっても、
素子特性にはほとんど影響を与えない利点もある。

本実施例で作成した非線形素子も、実施例１および実施
例２と同様に電流電圧特性は非線形性を示すことを確認
した。本実施例の場合には、第１および第３導電体と、
第２導電体に異なるものを用いても、素子構成が対称と
なるために、電流電圧特性はいつも対称となる◇ 以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみに限
定されるものではない。上部もしくは下部導電体として
金属以外の導電体を用いることは可能であるし、形成法
も電気メッキや無電解メッキ、塗布などの方法が用いら
れ得る。また、用いる高分子半導体も縮合多環芳香族化
合物や電荷移動錯体含有高分子、π電子共役系高分子な
どが種々考えられる。

また、構造としては、実施例で取り上げたＭＩＭＦＩＩ
４造、Ｍ　Ｉ　Ｍ　Ｉ　Ｍ構造以外にも、実施例３と同
様な作成方法で、第２導電体に半導体膜を用いて界面で
接合を形成し、ＭＩＳＩＭ構造のＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａ
ｃｋダイオードを作成する事も考えられる。

本発明の非線形素子は、これを用いたアクティブマトリ
ックス表示装置や光シャッターなどの電気光学装置、温
度、湿度、光、ガス、溶液などのセンサーなどにも広く
応用が可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば常温常圧で形成可能
で、かつ制御性に優れた非線形電気伝導誘起層をもつ非
線形素子を提供することによって、安価で優れた非線形
素子を作成することが可能になる。本発明の非線形素子
は素子構造が簡単な上、非線形電気伝導誘起層の形成が
容易なため、特に大きな面積のものを作成するのには有
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１および実施例２で作成した
、非線形素子の概念を表す図である。 第２図は、本発明の実施例１で作成した非線形素子の電
流電圧特性を表す図である。 第３図は、本発明の実施例３で作成した、非線形素子の
概念を表わす図である。 １１・・・・・・・・・・基板ガラス １２・・・・・・・・・・下部導電体 ３・・・・・・・・・・非線形電気伝導誘起層４・・・
・・・・・・・上部導電体 １・・・・・・・・・・電流電圧特性曲線１・・・・・
・・・・・基板ガラス ２・・・・・・・・・・第１導電体 ３・・・・・・・・・・非線形電気伝導誘起層４・・・
・・・・・・・第２導電体 ５・・・・・・・・・・第３導電体 以 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　導電体に非線形電気伝導誘起層が挟持された構造から
   なり、非線形電気伝導誘起層が少なくとも高分子絶縁体
   と、高分子絶縁体内に分散した高分子半導体から構成さ
   れることを特徴とする非線形素子。