JPH04116867A - スイッチング素子 - Google Patents
スイッチング素子Info
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- JPH04116867A JPH04116867A JP2235641A JP23564190A JPH04116867A JP H04116867 A JPH04116867 A JP H04116867A JP 2235641 A JP2235641 A JP 2235641A JP 23564190 A JP23564190 A JP 23564190A JP H04116867 A JPH04116867 A JP H04116867A
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- base electrode
- substrate
- film
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、メモリー機能を有したスイッチング素子に関
する。
する。
［従来の技術］
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。ＬＢｌｉは有機分子を規則正しく
１分子層ずつ積層したもので１、膜厚の制御は分子長の
単位で行なうことができ、−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、金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）構
造のトンネル接合素子［Ｇ。
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。ＬＢｌｉは有機分子を規則正しく
１分子層ずつ積層したもので１、膜厚の制御は分子長の
単位で行なうことができ、−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、金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）構
造のトンネル接合素子［Ｇ。
Ｌ、Ｌａｒｋｉｎｓｅｔ、ａｌ、著「シン・ソリッド・
フィルムズＪ （Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ
）第９９巻（１９８３年）］や金属・絶縁体・半導体（
ＭＩＳ）構造の発光素子［Ｇ。
フィルムズＪ （Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ
）第９９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「エレクトロニクス
・レターズＪ （ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅ
ｒｓ）第２０巻、４８９頁（１９８４年）コ或はスイッ
チング素子［Ｎ、Ｊ、Ｔｈｏ−ｍａｓ ｅｔ、ａｌ、
著「エレクトロニクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ Ｌｅｔ −ｔｅｒｓ）第２０巻、８３８
頁（１９８４年）］がある。
・レターズＪ （ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅ
ｒｓ）第２０巻、４８９頁（１９８４年）コ或はスイッ
チング素子［Ｎ、Ｊ、Ｔｈｏ−ｍａｓ ｅｔ、ａｌ、
著「エレクトロニクス・レターズＪ （Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ Ｌｅｔ −ｔｅｒｓ）第２０巻、８３８
頁（１９８４年）］がある。
従来、上記の如き検討は取り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。実際、既に本発
明者らは、これらの材料を用いたＬＢ膜に対して、金属
等の導電性材料で両側から挟んだサンドウィッチ構造の
素子（その構成から一般に、ＭＩＭ構造もしくはＭＩＭ
素子と呼ばれる）を作成し、材料物性或は電気的特性を
特徴とする特性の観察、測定を行なったところ、電気伝
導において全く新しいスイッチング現象を見出している
（特開昭６３−９６９５６号公報）。
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。実際、既に本発
明者らは、これらの材料を用いたＬＢ膜に対して、金属
等の導電性材料で両側から挟んだサンドウィッチ構造の
素子（その構成から一般に、ＭＩＭ構造もしくはＭＩＭ
素子と呼ばれる）を作成し、材料物性或は電気的特性を
特徴とする特性の観察、測定を行なったところ、電気伝
導において全く新しいスイッチング現象を見出している
（特開昭６３−９６９５６号公報）。
絶！ｉ膜をラングミュア−プロジェット法によって形成
した場合、下地電極の形状通りに単分子膜を累積し、絶
縁膜を形成でき、絶縁膜の膜厚不均一の問題は無い。
した場合、下地電極の形状通りに単分子膜を累積し、絶
縁膜を形成でき、絶縁膜の膜厚不均一の問題は無い。
［発明が解決しようとするｉｌｌ！］
一方、ＭＩＭ素子の下地電極は、従来、真空蒸着法やス
パッタリング法を用いて、形成されてきた。しかし、こ
れらの方法で形成した金属薄膜は多結晶膜となり、薄膜
表面の凹凸の高低差が５ｎｍ以下の平滑性を得ることは
極めて困難であった。このよ、うな下地電極上にＭＩＭ
素子を構成した場合、たとえＬＢｌｉを使用しても絶縁
層の膜厚が不均一になり易く、素子に電圧を印加した際
、絶縁層中の電界が不均一となり易かりた。このため、
素子ごとの特性にバラツキが生じ、素子の設計性の向上
をさまたげる結果となっていた。
パッタリング法を用いて、形成されてきた。しかし、こ
れらの方法で形成した金属薄膜は多結晶膜となり、薄膜
表面の凹凸の高低差が５ｎｍ以下の平滑性を得ることは
極めて困難であった。このよ、うな下地電極上にＭＩＭ
素子を構成した場合、たとえＬＢｌｉを使用しても絶縁
層の膜厚が不均一になり易く、素子に電圧を印加した際
、絶縁層中の電界が不均一となり易かりた。このため、
素子ごとの特性にバラツキが生じ、素子の設計性の向上
をさまたげる結果となっていた。
また特に絶縁膜の膜厚がうすい場合、強電界がかかった
部分から絶縁破壊等による素子破損が起こり易かった。
部分から絶縁破壊等による素子破損が起こり易かった。
即ち、ＬＢＭにより絶縁膜の膜厚不均一に由来する素子
の不安定は解決されたが、下地電極の形状、即ち、電極
面の凸部や凹部の周辺のエッチの存在によフて、生じる
電界集中に由来した素子の不安定性については未解決で
あった。具体的には、下地電極表面の凸部や凹部周辺の
エッヂ付近には局所的な強電界が生じ易く、スイッチン
グ素子を長時間駆動した場合、この部分から絶縁破壊等
による素子破損によって素子寿命に満足な結果が得られ
ないことが多かった。
の不安定は解決されたが、下地電極の形状、即ち、電極
面の凸部や凹部の周辺のエッチの存在によフて、生じる
電界集中に由来した素子の不安定性については未解決で
あった。具体的には、下地電極表面の凸部や凹部周辺の
エッヂ付近には局所的な強電界が生じ易く、スイッチン
グ素子を長時間駆動した場合、この部分から絶縁破壊等
による素子破損によって素子寿命に満足な結果が得られ
ないことが多かった。
また、平滑な電極表面を得るためには、金属のエピタキ
シャル成長による薄膜形成等の方法が挙げられるが、利
用で診る基板及び金属材料に大きな制約があり、上記Ｍ
ＩＭ素子に容易に使用することができなかった。
シャル成長による薄膜形成等の方法が挙げられるが、利
用で診る基板及び金属材料に大きな制約があり、上記Ｍ
ＩＭ素子に容易に使用することができなかった。
［ｉ！題を解決するための手段及び作用］本発明者らは
、上記問題点に鑑み鋭意検討を行なった結果、本発明に
至ったものである。
、上記問題点に鑑み鋭意検討を行なった結果、本発明に
至ったものである。
即ち、本発明は、一対の電極間に周期的な層構造を有す
る有機絶縁体を有し、スイッチング特性に対してメモリ
ー性を有するスイッチング素子であって、前記周期的な
層構造を有する有機絶縁体が表面凹凸の高低差１ｎｍ以
下の下地電極上に形成されていることを特徴とするスイ
ッチング素子である。
る有機絶縁体を有し、スイッチング特性に対してメモリ
ー性を有するスイッチング素子であって、前記周期的な
層構造を有する有機絶縁体が表面凹凸の高低差１ｎｍ以
下の下地電極上に形成されていることを特徴とするスイ
ッチング素子である。
以下、本発明の詳細な説明する。
周期的な層構造を有する有機絶縁体とは、例えば、ＬＢ
法により形成された有機単分子膜又は有機単分子累積膜
、ＭＢＥ法により形成された有機薄膜等が挙げられ、本
発明の特徴である下地電極の平滑性を有効に活用するた
めには、ＬＢ法により形成された有・機単分子膜又は有
機単分子累積膜が好ましい。具体的には、スクアリリウ
ム−ビス−６−オクチルアズレン単分子膜、又は単分子
累積膜、ポリイミド単分子膜又は単分子累積膜、フタロ
シアニン単分子膜又は単分子累積膜等が挙げられる。有
機絶縁体の厚みは、ｌｎｍ−１１００ｎが好ましい。
法により形成された有機単分子膜又は有機単分子累積膜
、ＭＢＥ法により形成された有機薄膜等が挙げられ、本
発明の特徴である下地電極の平滑性を有効に活用するた
めには、ＬＢ法により形成された有・機単分子膜又は有
機単分子累積膜が好ましい。具体的には、スクアリリウ
ム−ビス−６−オクチルアズレン単分子膜、又は単分子
累積膜、ポリイミド単分子膜又は単分子累積膜、フタロ
シアニン単分子膜又は単分子累積膜等が挙げられる。有
機絶縁体の厚みは、ｌｎｍ−１１００ｎが好ましい。
一対の電極とは上部電極、下地電極であり、本発明のス
イッチング素子は下地電極として、電極表面の凹凸の高
低差がｌｎｍ以下の電極を用いることを特徴とする。
イッチング素子は下地電極として、電極表面の凹凸の高
低差がｌｎｍ以下の電極を用いることを特徴とする。
以下、下地電極の形成方法を説明する。下地電極は平滑
基板表面を転写することによって形成される。即ち、平
滑表面を有する平滑基板上に形成された金属薄膜を固体
支持基板で裏打ちし、平滑基板を剥離することにより平
滑基板表面を金属薄膜表面に転写して、凹凸の高低差１
ｎｍ以下の平滑性を有する下地電極を得るのである。こ
の際の金属薄膜の形成方法は、真空蒸着法やスパッタリ
ング法等従来公知の薄膜形成技術でよい。
基板表面を転写することによって形成される。即ち、平
滑表面を有する平滑基板上に形成された金属薄膜を固体
支持基板で裏打ちし、平滑基板を剥離することにより平
滑基板表面を金属薄膜表面に転写して、凹凸の高低差１
ｎｍ以下の平滑性を有する下地電極を得るのである。こ
の際の金属薄膜の形成方法は、真空蒸着法やスパッタリ
ング法等従来公知の薄膜形成技術でよい。
平滑基板としては、平滑性に優れていればいかなる材料
でも良いが、表面の凹凸の高低差がｌｎｍ以下の基板が
好ましい。係る平滑表面を提供する材料として、例えば
、マイカなどの単結晶基板の劈開面、フロートガラス、
＃７０５９フュージョン、溶融石英などの主要面が溶融
により形成されたものなどが挙げられるが、好ましくは
、マイカなどの単結晶基板の劈開面が挙げられる。
でも良いが、表面の凹凸の高低差がｌｎｍ以下の基板が
好ましい。係る平滑表面を提供する材料として、例えば
、マイカなどの単結晶基板の劈開面、フロートガラス、
＃７０５９フュージョン、溶融石英などの主要面が溶融
により形成されたものなどが挙げられるが、好ましくは
、マイカなどの単結晶基板の劈開面が挙げられる。
下地電極材料としては、高い導電性を有するもので、更
に平滑基板と密着性の良くない材料が好ましい。例えば
、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、などの金属、及びＡｕ−Ｐ
ｄ、Ｐｔ−Ｐｄなどの合金が挙げられるが、貴金属、貴
金属合金が好ましい。また、これらの金属、合金を含む
多層膜としてもよい。
に平滑基板と密着性の良くない材料が好ましい。例えば
、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、などの金属、及びＡｕ−Ｐ
ｄ、Ｐｔ−Ｐｄなどの合金が挙げられるが、貴金属、貴
金属合金が好ましい。また、これらの金属、合金を含む
多層膜としてもよい。
固体支持基板を裏打ちする際には適当な接着層を介する
のが簡便であるが、用いる材料によっては直接基板と接
合させる共晶接合によって強い接着力が得られる。接着
層としては無溶剤型の体積収縮がないものが好ましく、
例えばエポキシ樹脂系、α−シアノアクリレート系など
の絶縁性接着剤やエボテック・銀シリーズなどの導電性
接着剤などが好ましい。また、直接接合させる場合、接
着層は不要である。
のが簡便であるが、用いる材料によっては直接基板と接
合させる共晶接合によって強い接着力が得られる。接着
層としては無溶剤型の体積収縮がないものが好ましく、
例えばエポキシ樹脂系、α−シアノアクリレート系など
の絶縁性接着剤やエボテック・銀シリーズなどの導電性
接着剤などが好ましい。また、直接接合させる場合、接
着層は不要である。
固体支持基板としては、接着層を介する場合は、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
料でも良いが、直接支持基板を電極と接合させる場合は
、比較的平滑な材料を用いるのが好ましい。また、電鋳
によって厚い金属層を形成して支持基板とすることも可
能である。
ガラス、セラミックス、プラスチック材料等いずれの材
料でも良いが、直接支持基板を電極と接合させる場合は
、比較的平滑な材料を用いるのが好ましい。また、電鋳
によって厚い金属層を形成して支持基板とすることも可
能である。
次に上部電極材料としては、前述の下地電極と同様の材
料が使用でき、下地電極と同種の金属を使用してもよい
し、異なる金属を使用してもよい。
料が使用でき、下地電極と同種の金属を使用してもよい
し、異なる金属を使用してもよい。
また、本発明のスイッチング素子は、前記有機絶縁体と
は別な第２の絶縁層を形成してもよ（、第２の絶縁層に
より、上部、下地電極間の通電領域を制限できる。第２
の絶縁層としては例えばＳｉＯ□＋ Ｓ ｆ ｓ Ｎ４
、 Ａｌ２ｘ Ｏｓ等を使用でき、厚みは１１００ｎ
〜５００ｎｍが好ましい。
は別な第２の絶縁層を形成してもよ（、第２の絶縁層に
より、上部、下地電極間の通電領域を制限できる。第２
の絶縁層としては例えばＳｉＯ□＋ Ｓ ｆ ｓ Ｎ４
、 Ａｌ２ｘ Ｏｓ等を使用でき、厚みは１１００ｎ
〜５００ｎｍが好ましい。
形成方法は従来公知の薄膜形成技術で充分である。
［実施例］
以下、実施例に従って、具体的に本発明の説明をする。
東ｉｆ糺１
大気中でマイカ板を劈開して得た０、５ｎｍ以下の平滑
性を有する平滑基板１１上に、真空蒸着法により金（Ａ
ｕ）を製膜し、下地電極層１２を形成した。（第１図（
ｂ））該下地電極層１２は平滑基板温度を室温に保ち蒸
着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２Ｘ１０−’
Ｔｏｒｒ。
性を有する平滑基板１１上に、真空蒸着法により金（Ａ
ｕ）を製膜し、下地電極層１２を形成した。（第１図（
ｂ））該下地電極層１２は平滑基板温度を室温に保ち蒸
着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２Ｘ１０−’
Ｔｏｒｒ。
膜厚２０００人の条件で行なった。続いて接着層１３（
セメダイン製、ハイス−パー５（エポキシ樹脂系））を
下地電極層１２上に塗布し、固体支持基板１４を接着層
１３上に貼り付ける。第１図（ｄ）該固体支持基板１４
の接着は加圧力５ｋｇ／ｃｍ”、温度２３℃、硬化時間
２４時間の条件で行なった。その後、平滑基板１１を下
地電極層１２から引き剥し、固体支持基板１４．接着層
１３、下地電極層１２からなる平滑電極基板を得た。（
第１図（ｅ） 係る平滑電極基板を担体として下地電極層１２上にＬＢ
法によりスクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン
（ＳＯＡＺ）単分子膜１５の累積を行なった。（第１図
（ｆ））以下にその詳細を記す。
セメダイン製、ハイス−パー５（エポキシ樹脂系））を
下地電極層１２上に塗布し、固体支持基板１４を接着層
１３上に貼り付ける。第１図（ｄ）該固体支持基板１４
の接着は加圧力５ｋｇ／ｃｍ”、温度２３℃、硬化時間
２４時間の条件で行なった。その後、平滑基板１１を下
地電極層１２から引き剥し、固体支持基板１４．接着層
１３、下地電極層１２からなる平滑電極基板を得た。（
第１図（ｅ） 係る平滑電極基板を担体として下地電極層１２上にＬＢ
法によりスクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン
（ＳＯＡＺ）単分子膜１５の累積を行なった。（第１図
（ｆ））以下にその詳細を記す。
５ＯＡＺを濃度０．２ｍｇ／ｍＪ２で溶かしたクロロホ
ルム溶液を水温２０℃の純水から成る水相上に展開し、
水面上に単分子膜を形成した。
ルム溶液を水温２０℃の純水から成る水相上に展開し、
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
前記平滑電極基板を水面を横切る方向に速度１０ｍｍ／
分で静かに浸漬した後、５ｍｍ／分で静かに引きあげ、
２層、単分子膜をＹ型に累積した。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層の７種の単分子膜をＹ型に累積した
。
ｍ Ｎ ／ ｍまで高め、更にこれを一定に保ちながら
前記平滑電極基板を水面を横切る方向に速度１０ｍｍ／
分で静かに浸漬した後、５ｍｍ／分で静かに引きあげ、
２層、単分子膜をＹ型に累積した。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層の７種の単分子膜をＹ型に累積した
。
次に係る膜面１５上にアルミニウム（八β）よりなる上
部電極１６ （１５００人）を平滑電極基板温度を室温
以下に保持して真空蒸着法により形成し、続いて金（Ａ
ｕ）（５００人）を前記上部電極１６上に真空蒸着法に
より形成して金属被覆１７とした。（第１図（ｇ））上
部電極１６の大きさは１ｍｍφとした。
部電極１６ （１５００人）を平滑電極基板温度を室温
以下に保持して真空蒸着法により形成し、続いて金（Ａ
ｕ）（５００人）を前記上部電極１６上に真空蒸着法に
より形成して金属被覆１７とした。（第１図（ｇ））上
部電極１６の大きさは１ｍｍφ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（Ｉ−Ｖ特性）を測定したところ、
本発明者らが、特開昭６３−９６９５６号公報において
開示したものと同じメモリー性のスイッチング特性が観
測された。
したときの電流特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定したところ、
本発明者らが、特開昭６３−９６９５６号公報において
開示したものと同じメモリー性のスイッチング特性が観
測された。
（第５図）係る素子は電圧を印加しない状態でも低抵抗
なＯＮ状態と高抵抗なＯＦＦ状態のいずれかを保持させ
ることができ、保存安定性は極めて良好であった。また
両状態の抵抗比は６桁程度あるいはそれ以上であった。
なＯＮ状態と高抵抗なＯＦＦ状態のいずれかを保持させ
ることができ、保存安定性は極めて良好であった。また
両状態の抵抗比は６桁程度あるいはそれ以上であった。
係る素子に交流電圧を印加して連続的に０Ｎ１０ＦＦ両
状態間の遷移を長時間行なわせたが、従来の下地電極の
表面凹凸が大きい素子に比し、ＯＮ１０ Ｆ Ｆ遷移の
安定性が増し、ことに、これまでスイッチング特性が不
安定であった、５ＯＡＺ２層から成る素子において、効
果が顕著で、安定なスイッチング特性が発現されるよう
になった。更に局所的な電界集中に由来すると思われる
素子破損も極めて起こりに（（なり、寿命が太き（延び
た。
状態間の遷移を長時間行なわせたが、従来の下地電極の
表面凹凸が大きい素子に比し、ＯＮ１０ Ｆ Ｆ遷移の
安定性が増し、ことに、これまでスイッチング特性が不
安定であった、５ＯＡＺ２層から成る素子において、効
果が顕著で、安定なスイッチング特性が発現されるよう
になった。更に局所的な電界集中に由来すると思われる
素子破損も極めて起こりに（（なり、寿命が太き（延び
た。
ＩＬ玉ユ
大気中でマイカ板を劈開して得た０、５層ｍ以下の平滑
性を有する平滑基板２１上に、真空蒸着法により金（Ａ
ｕ）を製膜し、下地電極層２２を形成した。（第２図（
ｂ））該下地電極層２２は平滑基板温度を４００℃に保
ち、蒸着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２ＸＩ
Ｏ−’Ｔｏｒｒ、膜厚１．０μｍの条件で行なった。続
いて、シリコンウェハーを固体支持基板２４として、ヒ
ータにより加熱し、一定の温度に保ちながら平滑基板２
１上に形成された下地電極層２２の表面を固体支持基板
２４に軽（こすり付けることにより、下地電極層２２と
固体支持基板２４を共晶接合させた。
性を有する平滑基板２１上に、真空蒸着法により金（Ａ
ｕ）を製膜し、下地電極層２２を形成した。（第２図（
ｂ））該下地電極層２２は平滑基板温度を４００℃に保
ち、蒸着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２ＸＩ
Ｏ−’Ｔｏｒｒ、膜厚１．０μｍの条件で行なった。続
いて、シリコンウェハーを固体支持基板２４として、ヒ
ータにより加熱し、一定の温度に保ちながら平滑基板２
１上に形成された下地電極層２２の表面を固体支持基板
２４に軽（こすり付けることにより、下地電極層２２と
固体支持基板２４を共晶接合させた。
（第２図（Ｃ））係る接合は固体支持基板温度を４００
℃、加圧力２ｋｇ／ｃｍ”、保持時間１分の条件で行な
った。しかる後に、平滑基板２１を下地電極層２２から
引き剥し、固体支持基板２４及び下地電極層２２から成
る平滑電極基板を得た。（第２図（ｄ）） 係る平滑電極基板を担体として下地電極層２２上にＬＢ
法によりポリイミド単分子累積膜２５を形成した。（第
２図（ｅ））以下にその詳細を記す。（１）式に示すポ
リアミック酸（分子量約２０万）をＮ、Ｎ−ジメチルア
セトアミド溶媒に溶解させた（単量体換算濃度Ｉ Ｘ
１０−”Ｍ）後、別途調整したＮ、Ｎ−ジメチルヘキサ
デシルアミンの同溶媒によるＩ Ｘ １０−”Ｍ溶液と
を１＝２（Ｖ／Ｖ）に混合して（２）式に示すポリアミ
ック酸ヘキサデシルアミン塩溶液を調整した。
℃、加圧力２ｋｇ／ｃｍ”、保持時間１分の条件で行な
った。しかる後に、平滑基板２１を下地電極層２２から
引き剥し、固体支持基板２４及び下地電極層２２から成
る平滑電極基板を得た。（第２図（ｄ）） 係る平滑電極基板を担体として下地電極層２２上にＬＢ
法によりポリイミド単分子累積膜２５を形成した。（第
２図（ｅ））以下にその詳細を記す。（１）式に示すポ
リアミック酸（分子量約２０万）をＮ、Ｎ−ジメチルア
セトアミド溶媒に溶解させた（単量体換算濃度Ｉ Ｘ
１０−”Ｍ）後、別途調整したＮ、Ｎ−ジメチルヘキサ
デシルアミンの同溶媒によるＩ Ｘ １０−”Ｍ溶液と
を１＝２（Ｖ／Ｖ）に混合して（２）式に示すポリアミ
ック酸ヘキサデシルアミン塩溶液を調整した。
２層のＹ型単分子累積膜を作成した。係る操作を繰り返
して、４，８，１２，１８，２４，３０゜４２．６０層
の８種類の累積膜を作成した。
して、４，８，１２，１８，２４，３０゜４２．６０層
の８種類の累積膜を作成した。
次に係る基板を３００℃で１０分間の熱処理を行ない、
ポリアミック酸ヘキサデシルアミン塩をイミド化しく式
（３）） ％式％ 係る溶液を水温２０℃の純水から成る水相上に展開し、
水面上に単分子膜を形成した。溶媒除去後、表面圧を２
５ ｍ Ｎ ／ ｍに迄高めた０表面圧を一定に保ち乍
ら、前記平滑電極基板を水面を横切る方向に速度５ ｍ
ｍ ／ ｍ ｉ ｎで静かに浸漬した後、続いて５ｍ
ｍ／ｍｉｎで静かに引き上げてポリイミド単分子累積膜
を得た。
ポリアミック酸ヘキサデシルアミン塩をイミド化しく式
（３）） ％式％ 係る溶液を水温２０℃の純水から成る水相上に展開し、
水面上に単分子膜を形成した。溶媒除去後、表面圧を２
５ ｍ Ｎ ／ ｍに迄高めた０表面圧を一定に保ち乍
ら、前記平滑電極基板を水面を横切る方向に速度５ ｍ
ｍ ／ ｍ ｉ ｎで静かに浸漬した後、続いて５ｍ
ｍ／ｍｉｎで静かに引き上げてポリイミド単分子累積膜
を得た。
係るポリイミド単分子累積膜２５上に第２の絶縁層２８
としてＳｉＯ□を真空蒸着法を用いて厚さ３０００人堆
積した。次にポジ型レジスト材料（商標名ＡＺ１３７０
）をスピンナー塗布し、膜厚を１．２μｍとする。これ
をプリベークしたのち、露光、現像、ボストベークを行
なう。その後ＨＦ ： ＮＨ４Ｆ＝１ ： ７の溶液で
エツチングを行ないＳ ｉ Ｏ＊をバターニングし、次
にアセトン超音波処理、ＤＭＦ超音波処理、純水洗浄に
よりレジストを剥離し、ベーキングを行なった。
としてＳｉＯ□を真空蒸着法を用いて厚さ３０００人堆
積した。次にポジ型レジスト材料（商標名ＡＺ１３７０
）をスピンナー塗布し、膜厚を１．２μｍとする。これ
をプリベークしたのち、露光、現像、ボストベークを行
なう。その後ＨＦ ： ＮＨ４Ｆ＝１ ： ７の溶液で
エツチングを行ないＳ ｉ Ｏ＊をバターニングし、次
にアセトン超音波処理、ＤＭＦ超音波処理、純水洗浄に
よりレジストを剥離し、ベーキングを行なった。
以上の工程によって１ｍｍφから１０μｍφまでの種々
の直径を有するポリイミド単分子累積膜２５の露出部が
形成され、他がＳ ｉ Ｏ２膜２８によって被覆された
構造を得た。（第２図（ｇ））その後、真空蒸着法によ
って、第２図（ｈ）に示すようにポリイミド単分子累積
膜２５の露出部をおおうアルミニウム（Ａβ）の上部電
極２６（５０００人）を形成した。
の直径を有するポリイミド単分子累積膜２５の露出部が
形成され、他がＳ ｉ Ｏ２膜２８によって被覆された
構造を得た。（第２図（ｇ））その後、真空蒸着法によ
って、第２図（ｈ）に示すようにポリイミド単分子累積
膜２５の露出部をおおうアルミニウム（Ａβ）の上部電
極２６（５０００人）を形成した。
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
した時の、電流特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定したところ、
実施例１と同様なメモリー性のスイッチング特性が観測
され、６桁程度の０Ｎ１０ＦＦ比が得られた。更に交流
電圧を印加しての連続的なＯＮ１０ Ｆ Ｆ遷移の長時
間駆動に対する安定性も従来の表面凹凸の大きい下地電
極を有するスイッチング素子に比し、増していることを
確認した。特に、これまで不安定なスイッチング特性し
か示さなかった４層、８層の試料に対しても安定なスイ
ッチング特性が得られた。更に、局所的な電界集中に由
来すると思われる素子破損も極めて起こりに（（なり、
素子寿命も大幅に延長できた。
した時の、電流特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定したところ、
実施例１と同様なメモリー性のスイッチング特性が観測
され、６桁程度の０Ｎ１０ＦＦ比が得られた。更に交流
電圧を印加しての連続的なＯＮ１０ Ｆ Ｆ遷移の長時
間駆動に対する安定性も従来の表面凹凸の大きい下地電
極を有するスイッチング素子に比し、増していることを
確認した。特に、これまで不安定なスイッチング特性し
か示さなかった４層、８層の試料に対しても安定なスイ
ッチング特性が得られた。更に、局所的な電界集中に由
来すると思われる素子破損も極めて起こりに（（なり、
素子寿命も大幅に延長できた。
失」１粗且
洗浄した溶融石英を固体支持基板３４とし、金（Ａｕ）
を真空蒸着法により係る固体支持基板３４上に製膜し、
下地電極層３２を形成した。
を真空蒸着法により係る固体支持基板３４上に製膜し、
下地電極層３２を形成した。
該下地電極層３２は固体支持基板温度を室温に保ち、蒸
着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２×１０−’
Ｔｏｒｒ、膜厚５００膜厚５丁００（ｂ））続いて大気
中で劈開したマイカ板を平滑基板３１とし、下地電極３
２上にのせプレスを行なう。係るプレスは、窒素雰囲気
中、加圧力１０ｋｇ／ａｍ”、温度５００℃、１時間の
条件で行なった。（第３図（Ｃ））しかる後に平滑基板
３１を下地電極層３２から引き剥すことにより、下地電
極層３２及び固体支持基板３４から成る平滑電極基板を
得た。（第３図（ｄ））次に実施例２と同様にして下地
電極層３２上にポリイミド単分子累積膜３５を形成した
。（第３図（ｅ）） 係るポリイミド単分子累積膜上に感光性ポリイミド（商
標名ＰＬ−１２００）を塗布した。続いて、プリベーク
、露光、現像、キュアを行ない、実施例２と同様な１ｍ
ｍφから１０μｍφの直径を有するポリイミド単分子累
積膜３５の露出部を形成した。この時、上記パターン形
成に用いたポリイミド膜３５の膜厚が３０００人になる
様にした。（第３図（ｇ）） 係るポリイミド膜上全面に真空蒸着法によってアルミニ
ウム（Ａβ）を膜厚５０００人堆積させた。（第３図（
ｈ））次にポジ型レジスト（商標ＯＭＲ−８３）を膜厚
１．２μｍとなる様にスピナー塗布し、露光、現像、ボ
ストベークを行ない、その後、Ｈ，ＰＯ４：ＨＮＯｓ
：ＣＨ３ＣＯ０Ｈ：Ｈ２０＝１６：１：２：１の溶液
でＡβを所望のパターンにエツチングする。係る基板を
アセトン超音波処理、ＤＭＦ超音波処理、純水洗浄によ
りレジストを剥離し、上部電極３６を形成した。係る上
部電極３６の幅はポリイミド膜３５に形成された、それ
ぞれの開ロバターンより大きく、ポリイミド単分子累積
膜３５の露出部をおおうものである。（第３図（ｉ））
以上の様にして作成された試料の上下電極間に電圧を印
加した時の電流特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定した所、実施
例１と同様なメモリー性のスイッチング特性が観測され
、６桁程度のＯＮ１０ Ｆ Ｆ比が得られた６更に交流
電圧を印加しての連続的なＯＮ１０ Ｆ Ｆ遷移の長時
間駆動に対する安定性も従来の表面凹凸の大きい下地電
極を有するスイッチング素子に比し、実施例２と同様に
全ての素子について増していることを確認した。
着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２×１０−’
Ｔｏｒｒ、膜厚５００膜厚５丁００（ｂ））続いて大気
中で劈開したマイカ板を平滑基板３１とし、下地電極３
２上にのせプレスを行なう。係るプレスは、窒素雰囲気
中、加圧力１０ｋｇ／ａｍ”、温度５００℃、１時間の
条件で行なった。（第３図（Ｃ））しかる後に平滑基板
３１を下地電極層３２から引き剥すことにより、下地電
極層３２及び固体支持基板３４から成る平滑電極基板を
得た。（第３図（ｄ））次に実施例２と同様にして下地
電極層３２上にポリイミド単分子累積膜３５を形成した
。（第３図（ｅ）） 係るポリイミド単分子累積膜上に感光性ポリイミド（商
標名ＰＬ−１２００）を塗布した。続いて、プリベーク
、露光、現像、キュアを行ない、実施例２と同様な１ｍ
ｍφから１０μｍφの直径を有するポリイミド単分子累
積膜３５の露出部を形成した。この時、上記パターン形
成に用いたポリイミド膜３５の膜厚が３０００人になる
様にした。（第３図（ｇ）） 係るポリイミド膜上全面に真空蒸着法によってアルミニ
ウム（Ａβ）を膜厚５０００人堆積させた。（第３図（
ｈ））次にポジ型レジスト（商標ＯＭＲ−８３）を膜厚
１．２μｍとなる様にスピナー塗布し、露光、現像、ボ
ストベークを行ない、その後、Ｈ，ＰＯ４：ＨＮＯｓ
：ＣＨ３ＣＯ０Ｈ：Ｈ２０＝１６：１：２：１の溶液
でＡβを所望のパターンにエツチングする。係る基板を
アセトン超音波処理、ＤＭＦ超音波処理、純水洗浄によ
りレジストを剥離し、上部電極３６を形成した。係る上
部電極３６の幅はポリイミド膜３５に形成された、それ
ぞれの開ロバターンより大きく、ポリイミド単分子累積
膜３５の露出部をおおうものである。（第３図（ｉ））
以上の様にして作成された試料の上下電極間に電圧を印
加した時の電流特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定した所、実施
例１と同様なメモリー性のスイッチング特性が観測され
、６桁程度のＯＮ１０ Ｆ Ｆ比が得られた６更に交流
電圧を印加しての連続的なＯＮ１０ Ｆ Ｆ遷移の長時
間駆動に対する安定性も従来の表面凹凸の大きい下地電
極を有するスイッチング素子に比し、実施例２と同様に
全ての素子について増していることを確認した。
支五土Ａ
大気中でマイカ板を劈開し平滑基板４１とし、該平滑基
板４１上に真空蒸着法により金−パラジウム（Ａｕ−Ｐ
ｄ）を成膜し下地電極層４２を形成した。（第４図（ｂ
））該下地電極層４２は平滑基板温度を室温に保ち、蒸
着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２Ｘ１０−’
Ｔｏｒｒ、膜厚１０００人の条件で行なった。続い
て下地電極層４２上にニッケル（Ｎｉ）を電鋳により形
成し固体支持基板４４・とする。係る電鋳はワット浴を
用いて温度を５０’Ｃに保ち、電流密度０．０６Ａ／ａ
ｍ” 、電鋳時間２時間の条件で行ない、厚さ１１００
ＬＬを得た。（第４図（Ｃ））次に平滑基板４１を下地
電極層４２から引き剥し、固体支持基板４４及び下地電
極層４２からなる平滑電極基板を得た。（第４図（ｄ）
） 続いて、実施例１と同様にして５ＯＡＺ単分子累積膜４
５、及び上部電極４６、金属被覆４７を形成した。（第
４図（ｅ）、（ｆ）） 係る素子においても実施例１と同様に良好なスイッチン
グ特性が得られた。
板４１上に真空蒸着法により金−パラジウム（Ａｕ−Ｐ
ｄ）を成膜し下地電極層４２を形成した。（第４図（ｂ
））該下地電極層４２は平滑基板温度を室温に保ち、蒸
着速度１０人／ ｓ ｅ ｃ 、到達圧力２Ｘ１０−’
Ｔｏｒｒ、膜厚１０００人の条件で行なった。続い
て下地電極層４２上にニッケル（Ｎｉ）を電鋳により形
成し固体支持基板４４・とする。係る電鋳はワット浴を
用いて温度を５０’Ｃに保ち、電流密度０．０６Ａ／ａ
ｍ” 、電鋳時間２時間の条件で行ない、厚さ１１００
ＬＬを得た。（第４図（Ｃ））次に平滑基板４１を下地
電極層４２から引き剥し、固体支持基板４４及び下地電
極層４２からなる平滑電極基板を得た。（第４図（ｄ）
） 続いて、実施例１と同様にして５ＯＡＺ単分子累積膜４
５、及び上部電極４６、金属被覆４７を形成した。（第
４図（ｅ）、（ｆ）） 係る素子においても実施例１と同様に良好なスイッチン
グ特性が得られた。
［発明の効果］
以上、説明したように、表面凹凸がｌｎｍ以下の平滑面
を有する電極基板をＭＩＭ素子の下地電極として用いる
ことにより、本発明者らが開示した、周期的な層構造を
有する有機薄膜を絶縁層としたＭＩＭ素子におけるメモ
リ・−性を有するスイッチング特性を、特に有機絶縁層
の膜厚を薄い領域で更に安定に発現させることが可能と
なった。また、２つのメモリー状態間の抵抗比、即ちＯ
Ｎ１０ Ｆ Ｆ比が従来に比して大きくなるとともにＯ
Ｎ１０ Ｆ Ｆ間の遷移を長時間、連続的におこさせた
場合も局所的な電界集中に由来すると思われる素子破損
が起こりにくくなり、素子寿命を大きく延ばすことが可
能になった。
を有する電極基板をＭＩＭ素子の下地電極として用いる
ことにより、本発明者らが開示した、周期的な層構造を
有する有機薄膜を絶縁層としたＭＩＭ素子におけるメモ
リ・−性を有するスイッチング特性を、特に有機絶縁層
の膜厚を薄い領域で更に安定に発現させることが可能と
なった。また、２つのメモリー状態間の抵抗比、即ちＯ
Ｎ１０ Ｆ Ｆ比が従来に比して大きくなるとともにＯ
Ｎ１０ Ｆ Ｆ間の遷移を長時間、連続的におこさせた
場合も局所的な電界集中に由来すると思われる素子破損
が起こりにくくなり、素子寿命を大きく延ばすことが可
能になった。
更に、係る平滑電極基板は、平滑基板の表面形状を転写
することにより形成するため、従来の方法に比べ、電極
材料や基板に対する制約が少なく、容易に形成できるよ
うになり、ＭＩＭ素子への応用が容易になった。
することにより形成するため、従来の方法に比べ、電極
材料や基板に対する制約が少なく、容易に形成できるよ
うになり、ＭＩＭ素子への応用が容易になった。
第１図から第４図は、各実施例における素子の製造工程
を示し、第５図は本発明のＭＩＭ素子で得られた電流電
圧特性（１−Ｖ特性）を示す。 １１．２１，３１．４１ 平滑基板 １２．２２，３２．４２ 下地電極層１３ 接着層 １４．２４，３４．４４ 固体支持基板１５．２５，
３５．４５ 有機絶縁層１６．２６．・３６．４６
上部電極１７．４７ 金属被覆 ２８．３８ 第２の絶縁層
を示し、第５図は本発明のＭＩＭ素子で得られた電流電
圧特性（１−Ｖ特性）を示す。 １１．２１，３１．４１ 平滑基板 １２．２２，３２．４２ 下地電極層１３ 接着層 １４．２４，３４．４４ 固体支持基板１５．２５，
３５．４５ 有機絶縁層１６．２６．・３６．４６
上部電極１７．４７ 金属被覆 ２８．３８ 第２の絶縁層
Claims (9)
- （１）一対の電極間に周期的な層構造を有する有機絶縁
体を有し、スイッチング特性に対してメモリー性を有す
るスイッチング素子であって、前記周期的な層構造を、
有する有機絶縁体が表面凹凸の高低差１ｎｍ以下の下地
電極上に形成されていることを特徴とするスイッチング
素子。 - （２）下地電極表面が平滑基板の表面形状の転写により
形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のスイッチング素子。 - （３）下地電極材料が貴金属であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のスイッチング素子。 - （４）下地電極材料が貴金属合金であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のスイッチング素子。 - （５）下地電極材料が貴金属又は貴金属合金を含む多層
膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
スイッチング素子。 - （６）平滑基板が劈開した結晶基板であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のスイッチング素子。 - （７）平滑基板の主要面が溶融により形成されたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスイッチング素
子。 - （８）周期的な層構造を有する有機絶縁体がラングミュ
ア＝ブロジェット法によって形成されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のスイッチング素子。 - （９）一対の電極間に周期的な層構造を有する有機絶縁
体と別な第２の絶縁層を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のスイッチング素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235641A JPH04116867A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | スイッチング素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235641A JPH04116867A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | スイッチング素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116867A true JPH04116867A (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=16989028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2235641A Pending JPH04116867A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | スイッチング素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04116867A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19538128C1 (de) * | 1995-10-13 | 1997-02-27 | Lueder Ernst | Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Schaltelementes |
| US11042117B2 (en) | 2015-02-27 | 2021-06-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Cartridge |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2235641A patent/JPH04116867A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19538128C1 (de) * | 1995-10-13 | 1997-02-27 | Lueder Ernst | Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Schaltelementes |
| US11042117B2 (en) | 2015-02-27 | 2021-06-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Cartridge |
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