JPH067606B2 - スイッチング素子 - Google Patents
スイッチング素子Info
- Publication number
- JPH067606B2 JPH067606B2 JP1008532A JP853289A JPH067606B2 JP H067606 B2 JPH067606 B2 JP H067606B2 JP 1008532 A JP1008532 A JP 1008532A JP 853289 A JP853289 A JP 853289A JP H067606 B2 JPH067606 B2 JP H067606B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- phthalocyanine
- switching element
- switching
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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。
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・ブ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。
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・ブ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。
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が引出せるようにし、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
子一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が引出せるようにし、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
子一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。
課題を解決するための手段 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。
め、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／積層された
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。
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。
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「PbPc」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「PbPc」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、いわば一次元的
導電カラムを作っている。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、電場と双極子モーメントの向きが揃う。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（ＯＦＦ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。
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、いわば一次元的
導電カラムを作っている。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、電場と双極子モーメントの向きが揃う。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（ＯＦＦ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、配向状態やスタッ
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膜中におけるPbPc分子の配向が簡単に変えられる。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、閾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、配向状態やスタッ
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膜中におけるPbPc分子の配向が簡単に変えられる。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、閾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、これを用いて多値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。
合、これを用いて多値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−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（TTF−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
して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ほどの対応性がない。
て、銅−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（TTF−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
して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ほどの対応性がない。
電極とＬＢ膜の接触がオーミックである場合、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。
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。
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Å〜数十Å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
ＬＢ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Å〜数十Å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
ＬＢ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−４，４，４４−テトラ−ターシャリー
ブチル−フタロシアニン（以下、適宜に「ttbPbPc」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。一方、金電極を蒸着したガラス基板を
別途に作成しておく。ttbPbPc0.658mg/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15mN／ｍにおい
て前記ガラス基板の電極形成面に390層累積させＬＢ膜
を付けた。つぎに、ＬＢ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〔7000Å〕である。
溶媒に可溶な鉛−４，４，４４−テトラ−ターシャリー
ブチル−フタロシアニン（以下、適宜に「ttbPbPc」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。一方、金電極を蒸着したガラス基板を
別途に作成しておく。ttbPbPc0.658mg/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15mN／ｍにおい
て前記ガラス基板の電極形成面に390層累積させＬＢ膜
を付けた。つぎに、ＬＢ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〔7000Å〕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回の掃印サイクルにおいて、ＯＦＦ−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回の掃印サイクルにおいて、ＯＦＦ−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20mN／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〔7200Å〕である。
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〔7200Å〕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。
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、ＯＦＦ−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、ＯＦＦ−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ttbPbPc分子の配
向が異なり、これに伴い電気双極子と電場（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ttbPbPc分子の配
向が異なり、これに伴い電気双極子と電場（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
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
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わす図、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わす図である。
素子の印加電圧と電極間電流の関係をあらわす図、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わす図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅川 史朗 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 審査官 後谷 陽一 (56)参考文献 特開 昭61−206259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160374（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】一対の金属電極間にＬＢ膜を有するスイッ
チング素子であって、前記ＬＢ膜がフタロシアニンおよ
びフタロシアニン誘導体の内の少なくとも１つからな
り、かつ前記ＬＢ膜が積層膜であるスイッチング素子。 - 【請求項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
である請求頁１記載のスイッチング素子。 - 【請求項３】金属電極とＬＢ膜が、オーミック接触して
いる請求頁１または請求頁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 JPH02189987A (ja) | 1990-07-25 |
| JPH067606B2 true 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) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH067589B2 (ja) * | 1985-03-09 | 1994-01-26 | 理化学研究所 | 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02189987A (ja) | 1990-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |