JPS62259478A - トンネル素子 - 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、トンネル素子に関するものであり、更に詳述
するならば、機能性有機分子を用いたトンネル素子型ス
イッチ素子あるいは記憶素子に関するものである。

従来の技術 従来この種の技術の１つとして、ニー・エイビラム（Ａ
、　Ａｖｉｒａｍ）　　らの発明によるトンネル素子を
使用する分子整流器（米国特許第３９５３８７４号、ケ
ミカル　フィジカル　レター（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈ
ｙｓｉｃａｌＬｅシｔｅｒ、　　Ｖｏｗ、２９　（，１
９７４）　ｐ２７？）　　）がある。

第２図は、上記トンネル素子の素子構造を示す概略構成
図である。図示のトンネル素子は、例えばガラスでなる
基板１を有する。該基板上には、第１の金属電極２が設
けられている。該第１の金属電極上には、無機絶縁層上
３、ドナー分子６、絶縁体７、アクセプター分子８及び
無機絶縁体３の順序で薄膜層が形成されている。最上層
の無機絶縁体３の上には、第２の金属電極５が設けられ
ている。

以上のように構成されるトンネル素子の基本動作は整流
作用であり、整流器として使用される。

図示のトンネル素子の素子構造は比較的複雑であり、そ
の作製には極めて高度な分子配列技術等が要求される。

さらに、上述したようにこの素子の基本動作は整流作用
であり、スイッチ及びメモリ動作が十分ではないという
問題点を有する。

もう１つの従来技術として、アール・ニス・ポテンバ−
（Ｒ，Ｓ、Ｐｏｔｅｍｂｅｒ）らによるトンネル素子を
使用する可逆電界誘導スイッチ（米国特許第４３７１８
８３号、アプライド　フィジクス　レター（八ｐｐｌｉ
ｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒ、　　Ｖｏｌ
、３４　　（１９７９）　　ｐ４０５）がある。

第３図は、上記トンネル素子の素子構造を示す概略構成
図である。図示のトンネル素子は、第１の電極９を有す
る。該電極上には有機バルク多結晶ＩＯが形成され、該
有機バルク多結晶上には第２の電極１１が形成される。

該第２の電極１１及び前記第１の電極９の各々からは、
導電ペースト１２を介してリード線１３が取り出される
。

以上のように構成されるトンネル素子の基本動作はスイ
ッチ動作であり、可逆電界誘導スイッチとして使用され
る。

図示のトンネル素子は、バルク結晶を利用するものであ
り、有機分子の数を数個から数千個程度に減らした場合
、同様な効果を維持することは極めて困難である。すな
わち、バルク効果を利用しているために、素子の微細化
を実現することはできない。

その他の従来技術として、イー、ジー、ウィルソン（Ｅ
、　Ｇ、Ｗｉｌｓｏｎ）の提案によるトンネル素子を使
用する三次元分子電子メモリ（エレクトロニック　レタ
ー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｌｅｔｔｅｒ、　　Ｖｏｌ
、１９　（１９８３）ｐ２３７））がある。

上記トンネル素子は、ポリジアセチレンＬＢ膜を使用す
ることを特徴とするが、素子構造は比較的複雑であり、
記イ：α保持時間が電荷の横方向拡散によって決まり、
長時間の記憶には向いていない。

ケー、ムラオ（Ｋ、　Ｍｕｒａｏ）らによる電位記憶素
子（特願昭５８−２００８１３号）で使用するトンネル
素子の原理は、現在のＩＣメモリに用いられているゲー
トへの電荷蓄積効果と同じものである。ただし基本素子
構造はＦＥＴ構造ではなく、二種のバッテリ構造となっ
ている点が相違する。この種のトンネル素子は、ＦＥＴ
構造の素子と同様、素子間分離と電荷保持性に問題があ
り、特に微細化を実現することができない。

海老沢らによるＩＥＴＳ分子メモリ（特願昭５９−１０
８１８５号）で使用するトンネル素子は、比較的単純な
素子構造を有し、その動作原理はトンネル電子の非弾性
散乱を利用している。このトンネル素子は、分子内構造
多重記憶素子として用いられ、スイッチ動作は十分でな
い。

発明が解決しようとする問題点 以上述べたように、これまで種々のトンネル素子が提案
されているが、素子構造が複雑であること、単−素子で
種々の動作を十分に実現することができないこと、微細
化が困難であること等の問題点があった。

そこで、本発明は、単純な素子構造を有し、スイッチ及
びメモリ動作が単−素子で実現でき且つ微細化が可能で
あ乞ようなトンネル素子を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、基板と、該基板上に形
成される第１の電極と、該第１の電極上に形成される無
機絶縁層と、該無機絶縁層上に形成される有機機能物質
でなる有機機能絶縁膜と、該有機機能絶縁膜上に形成さ
れる第２の電極とを備えることを特徴とするトンネル素
子が提供される。

添付図面を参照して、本発明によるトンネル素子の構成
を説明する。

第１図（ａ）は、本発明によるトンネル素子の１実施例
の概略構成図であり、第１図ら）は第１図（ａ）中のＡ
の部分の断面図である。

図示のトンネル素子は、例えばガラスでなる基板１を有
する。該基板上には、例えばアルミニウムを薄膜帯状に
形成した第１の金属電極２が設けられている。該第１の
金属電極を包囲するように例えば酸化アルミニウムでな
る無機絶縁体３が形成されている。該無機絶縁体の上に
は、トンネル素子の絶縁層に適した膜厚の有機機能物質
でなる有機機能絶縁膜４が形成されている。このように
構成された帯状の第１の金属電極２と直交するように、
例えば鉛でなる第２の金属電極５が形成されている。

本発明のトンネル素子に使用する有機機能物質としては
、（１）プロトン移動型多環芳香族化合物、（２）電子
移動型有機錯体が挙げられる。

（１）のプロトン移動型多環芳香族化合物の代表例とし
ては、１−ニトロソ−２−ナフトール、２−ニトロン−
１−ナフトール、キンヒドロン、２−ヒドロキシピリジ
ン、１，４−ジヒドロキシアントラキノン、フルオレセ
イン、ウラシル、オルトニトロ安息香酸、パラクロル安
息香酸、２−ニトロソ−１−ナフトール−４−スルホン
Ｇ、３−ニトロ−４−ヒドロキシ安息香酸などが挙げら
れる。

（２）の電子移動型有機錯体の代表例としては、銅−Ｔ
ＣＮＱ、銀−ＴＣＮＱ、胴−ＴＣＮＱＦ４、銀−ＴＣＮ
ＱＦ４、ＮＨ＝−ＴＣＮＱ、ＮメチルフェナジウムーＴ
ＣＮＱ、ピリジニウム−Ｔ　ＣＮＱ１キノリウム−ＴＣ
ＮＱ、メチルトリフェニル−ＴＣＮＱ、ＴＴＦ−ＴＣＮ
Ｑ、ＤＳｅＤＴＦ−ＴＣＮＱＳＴＳ　ｅＦ−ＴＣＮＱ、
ジメチルＴＴＦ−ＴＣＮＱ、ベンゾＴＴＦ−ＴＣＮＱ、
ジメチルＤＳ　ｅＤＴＦ−ＴＣＮＱ、テトラメチルＴＳ
ｅＦ−ＴＣＮＱ、テトラセレノメトキシＴＳｅＦ−ＴＣ
ＮＱ、ジアニソイルへキサジイン−ＴＣＮＱ（ＤＡＨＤ
−ＴＣＮＱ）　、Ｋ、Ｐｔ（ＣＮＬ（Ｈ２Ｃ）、、銅フ
タロシアニン−ヨウ素錯体などが挙げられる。

このように本発明のトンネル素子に用いられる有機機能
物質は極めて多くのものが有り、本発明は上記記載の有
機物になんら限定されるものではない。

このように、本発明によるトンネル素子は多くの有機材
料を採用することができ、その構造も従来の素子に較べ
て比較的簡単であり、バリヤ変化の時間依存性を変える
だけでスイッチにもメモリにもなりうる点が従来の技術
とは異なる。

〕１ 月上に構成を説明した本発明に従うトンネル素子は、次
のように動作する。

第１の金属電極２と第２の金属電極５との間に絶縁破壊
に至らないような一定の電圧を印加すると、有機機能物
質４は、この電界の作用で分子構造に僅かな変化を起こ
し、そのポテンシャルバリヤφと絶縁膜厚ｄが変化する
。正または負の電圧印加によって、可逆的に前記φ及び
ｄを変化させることができる。この変化は、トンネル抵
抗の変化として顕著に現れるので、有機分子の分子構造
を変化させない範囲の小さな電圧を、第１の金属電極２
と第２の金属電極５との間に加えて、抵抗変化を読み取
ることができる。

抵抗変化の最大値と最小値を、それぞれ１と０に対応さ
せればメモリとして動作することになる。

またこの電界制御型のトンネル素子は、抵抗値の印加電
圧の変化に変えて、次トスのトンネル素子の抵抗変化を
引き起こすことができるのでインバータ及び論理回路を
構成することができる。このようにスイッチ素子として
も動作が可能になる。

本発明のトンネル素子を光アクセス型トンネル素子とし
て用いる場合は、電界アクセス型トンネル素子と全く同
じ構造をもつが、光をトンネル米子内に導入するために
第１の金属電極かまたは第２の金属電極の少なくともい
ずれか一方は、光に対して半透明である必要がある。

通常、膜質が優れ電気伝導性の高い方を半透明電極とし
、ここから光によるアクセスを行う。光をトンネル素子
の有機機能物質に照射すると、光の電界の作用で分子構
造に僅かな変化を起こし、そのポテンシャルバリヤφと
絶縁膜厚ｄは変化する。波長がｈν１、ｈν２と相異な
るような光によって、可逆的に前記φ及びｄを変化させ
ることができる。この変化はトンネル抵抗の変化として
顕著に現れるので、有機分子の分子構造を変化させない
範囲の小さな電圧を、第１の金属電極と第２の金属電極
との間に加えて、この変化を抵抗変化として読み取るこ
とができる。

この場合も、抵抗変化の最大値と最小値を、それぞれ１
と０に対応させればメモリとして動作することになる。

またこの光制御型のトンネル素子は、抵抗値の変化を電
圧の変化に変えて、次段のトンネル素子の抵抗変化を引
き起こすことができるので、インバータ及び論理回路を
構成することができる。このようにスイッチ素子として
も動作が可能になる。

以上説明の如く、本発明によるトンネル素子は、励起手
段として、直流もしくは交流電圧または光照射をもちい
ることにより有機機能絶縁膜のポテンシャルバリヤと膜
厚が変化し、スイッチ及びメモリ動作をする微細化可能
な能動素子である。

本発明のトンネル素子のバリヤを変化させる方法として
は、電場印加と光照射に限定されず、その他のバリヤー
アクセス法として、磁場印加、マイクロ波照射、放射線
照射、音波照射、表面弾性波伝搬、第３電極からの電圧
印加などが挙げられる。したがって、本発明のトンネル
素子に用いるバリヤーアクセス法は、なんら電場印加法
、光照射法に限定されるものではない。

このように、本発明によるトンネル素子は、その構造も
従来の素子に較べて比較的簡単であり、バリヤ変化の時
間依存性を変えるだけでスイッチにもメモリにもなりう
る点が従来の技術とは異なる。

以下、本発明を実施例により説明するが、これらの実施
例は本発明の単なる例示であり、本発明の技術適範囲を
何隻制限するものではない。

実施例 実施例１ 基板として、縦２．５ｃｍ横１ｃｍ厚さ約１ｍｍのガラ
ス基板１を準備した。これをセミコクリーン５６（商品
名）の中に入れて、超音波洗浄を行った。

その後、純水で超音波洗浄し、高純度エタノール−に浸
した。使用する直前にアルゴンガスでブローした基板を
真空蒸着装置に設置し、この上に第１の金属電極２とし
て、長さ２０ｍｍ、線幅０．６ｍｍあるいは０．２ｍｍ
で１１００ｎの厚さにアルミニウムを蒸着した。

次に直流グロー放電法（酸素圧６０ｍｍＨｇ、　５００
Ｖ、放電時間１乃至５分間）により、無機絶縁体３とし
ての酸化アルミニウムを形成させた。次にあらかじめ１
−ニトロソ−２ナフトールを、アセトン中に１ｍｇ／ｍ
ｌの濃度で溶解させた溶液を準備し、この溶液を数ｍｌ
シリンジで採り、酸化アルミニウムの上に滴下した後、
直ちにアルゴンガスでブローして余分な溶液を除去した
。この操作によりトンネル素子の絶縁層に適した膜厚の
有機機能絶縁膜４が形成される。

これを再び真空蒸着装置に入れ、第１の金属電極２と直
交するように鉛を線幅０．２ｍｍあるいは０．４ｍｍ、
長さ１０　ｍｍ　、膜厚１００乃至４００ｎｍに蒸着し
、第２の金属電極５とした。各電極からＩｎ−３ｎハン
ダを用いて銀のリード線を取り出し、以下のようにして
トンネル素子のスイッチ及びメモリ動作を確認した。

第４図は、上記トンネル素子のスイッチ及びメモリ動作
確認のための測定回路を示す。

図示の回路では、トンネル素子１４の第１の電極の一方
の端部と第２の電極の一方の端部は、パルス発生器１７
及び直流電源１５を並列に介して接続されている。また
第１の電極のもう一方の端部と第２の電極のもう一方の
端部は、電圧計１８及びオンロスコープ１９を並列に介
して接続されている。直流電源１５とパルス発生器１７
の間には電流計１６が接続されており、電流計１６及び
電圧計１８の出力は、ＸＹレコーダ２０の人力に接続さ
れている。

初めにスイッチ動作の確認を行、った。結果を第５図に
示す。幅１μｓ１立ち上がり時間１０ｎｓ。

電圧の大きさ２．８■のパルスを加えたところ、１０μ
Ｓの時間遅れをもってトンネル電流が増加した。

つぎに同じパルスを負にしてトンネル素子に印加したと
ころ、およそ１２μｓの時間遅れをもってトンネル電流
が減少した。この素子の応答時間が数１０μｓであるこ
とがわかる。一方、この素子のオンオフ比は、変化した
トンネル電流の比としてあられすことができ、ここでは
０．５　Ｖの電圧でおよそ４０％であった。

第６図は、メモリ動作におけるトンネル素子の電流−電
圧特性を示す。正の２．８■の電圧を印加するとトンネ
ル電流は増加した。一方、負の２．０■を印加すると電
流は減少した。このトンネル抵抗の変化を１とＯに対応
させることができ、トンネル素子は１ビツトの記憶素子
となる。トンネル素子に直列負荷抵抗を入れることで、
電圧の変化として数１０μｓの時間で記憶を読み書きす
ることができた。

また、記憶の安定性に関しては、５桁の分解能をもつト
ンネル抵抗測定器でその変化を調べたところ、室温で１
週間放置した場合は、トンネル抵抗値は初期値に対して
約０．１％変化した。また、記（：αの繰り返し特性を
調べたところ、１００００回の繰り返しでトンネル抵抗
値は初期値に対して約１％変化した。

上述したトンネル素子作製法及び素子特性測定法に従い
、上記有機機能物質としてその他種々のプロトン移動型
多環芳香族化合物を用いて、応答時間、オンオフ比及び
印加電圧を測定した。結果を第１表に示す。

実施例２ 基板として、縦２．５ｃｍ横ｌ　ｃｍ厚さ約ｌ　ｍｍの
ガラス基板１を準備した。これをセミコクリーン５６（
商品名）の中に入れて、超音波洗浄を行った。

その後、純水で超音波洗浄し、高純度エタノールに浸し
た。使用する直前にアルゴンガスてブローした基板を真
空蒸着装置に設置し、この上に第１の金属電極２として
、長さ２０ｍｍ、線幅０．６ｍｍあるいは０，２ｎ＋ｎ
＋で１１００ｎの厚さにアルミニウムを蒸着した。

次に直流グロー放電法（酸累圧６０ｍｍＨｇ、　　５０
０　Ｖ、放電時間１乃至５分間）により、無機絶縁体３
としての酸化アルミニウムを形成させた。次にそのまま
真空蒸着装置に移し、ＴＣＮＱ　（テトラシアノキノジ
メタン）を１．５ｎｍ（膜厚計の値）の厚さに蒸着を行
った。その後直ちに銅を１．２ｎｍの厚さに蒸着した。

この操作によりトンネル素子の絶縁層に適した膜厚の電
子移動型有機錯体膜４が形成される。

この上に第１の金属電極２と直交するように鉛を線幅０
．２ｍｍあるいは０．４ｍｍ、長さ１０ｍｍ、膜厚１０
０乃至４００ｎｍに蒸着し、第２の金属電極５を形成し
た。各電極からＩｎ−３ｎハンダを用いて銀のリード線
を取り出し、トンネル素子のスイッチ及びメモリ動作を
確認した。スイッチ及びメモリ動作の評価装置は、実施
例１で使用したものと同じである。

スイッチとしての印加電圧＋１．６■または−１，７■
で、応答時間８０ｎｓ、オンオフ比４５％が得られた。

記憶素子としての動作は、実施例１に示したようにトン
ネル素子に直列負荷抵抗を入れることで、電圧の変化と
して数百ｎｓの時間で記憶を読み書きすることである。

また、記憶の安定性に関しては、５桁の分解能を持つト
ンネル抵抗測定器でその変化を調べたところ、室温で１
週間放置した場合は、トンネル抵抗値は初期値に対して
約０．５％変化した。また、記憶の繰り返し特性を調べ
たところ、１００００回の繰り返しでトンネル抵抗は初
期値に対して約１．５％変化した。

上述したトンネル素子作製法及び素子特性測定法に従い
、上記有機機能物質としてその他種々の電子移動型有機
錯体膜を用いて、応答時間、オンオフ比及び印加電圧を
測定した。結果を第２表に示す。

以上、電界アクセス型のトンネル素子の実施例を示した
。次に光アクセス型トンネル素子の実施例を示す。

実施例３ 基板として、縦２．５ｃｍ横１　ｃｍ厚さ約１ｍ１１１
の石英ガラス基板１を準備した。これをセミコクリーン
５６（商品名）の中に入れて、超音波洗浄を行った。

その後、純水で超音波洗浄し、高純度エタノールに浸し
た。使用する直前にアルゴンガスでブローした基板を真
空蒸着装置に設置し、この上に第１の金属電極２として
、長さ２０ｍｍ、線幅０．６ｍｍあるいは０．２ｍｍで
１０ｎｍの厚さにアルミニウムを蒸着した。

次に直流グロー放電法（酸素圧６０ｍｍＨｇ、５００■
、放電時間１乃至５分間）により、無機絶縁体３として
の酸化アルミニウムを形成させた。次にそのまま真空蒸
着装置に移し、ＴＣＮＱ　（テトラシアノキシメタン）
を１．５ｎｍ（膜厚計の値）の厚さに蒸着を行った。そ
の後この膜の上に、銀を１．Ｏｎｍの厚さに蒸着した。

この操作によりトンネル素子の絶縁層に適した膜厚の機
能性有機膜４が形成される。

この上に第１の金属電極２と直交するように鉛を線幅０
．２ｍｍあるいは０．４ｍｍ、長さ１０　ｍｍ　、膜厚
１００乃至４００ｎｍに蒸着し、第２の金属電極５を形
成した。各電極からＩｎ−８ｎハンダを用いて銀のリー
ド線を取り出し、トンネル素子のスイッチ及びメモリ動
作を確認した。

スイッチ及びメモリの評価装置では、第４図に示す装置
の電界パルス発生器１７の代わりに連続またはパルス動
作のできるレーザを２台準備した。

１つは第二次高調波発生器を持つＮｄ−ＹＡＣ，レーザ
で、波長は５３０ｎｍ、パルス動作時最大出力２ＫＷ（
パルス幅は最小１００ｎｓ、立ち上がり１０ｎｓ　）で
ある。もう１つはへリウムーカドミウムレーザで、波長
は４４１．６ｎｍ（１００ａ＋Ｗ）で音響光学変調素子
を用いて１００ＭＨｚ、　１０ｎｓのパルスを発生させ
た。これらのレーザ光を半透明の第１の金属電極２から
照射し、この時のトンネル電流の変化を調べた。

トンネル電流は５００ｍＶ以下の低電圧で測定した。

本実施例で作製した銅−Ｔ　ＣＮ　Ｑのトンネル素子に
４４１．６ｎｍのレーザパルスを照射したところ、トン
ネル電流は増加した。次に、５３０ｒ＋＋ｎのレーザパ
ルスを照射したところ、逆にトンネル電流は減少した。

この変化は、可逆的に起った。オンオフ比は１０乃至１
００Ｗ／ｃ−の照射強度でほぼ一定となり約４０％であ
った。レーザパルス幅を変えて応答時間を論べたところ
、およそ１５０ｎｓであった。安定性及び繰り返し安定
性は電界アクセス型トンネル素子の場合とほぼ同等であ
った。

上述のトンネル素子作製法及び素子特性測定法に従い、
有機機能物質の種類を変えて応答時間、オンオフ比及び
レーザ波長を測定した。結果を第３表に示す。

実施例４ 本実施例では、実施例１乃至３において用いた金属電極
を微小化している。電極を微細化する以外は、すべて同
じ作製法及び評価法を用いた。

基板として、縦２．５ｃｍ横１　ａｍ厚さ約１　ｍｍの
ガラス基板１を準備した。これをセミコクリーン５６（
商品名）の中に入れて、超音波洗浄を行った。

その後、純水で超音波洗浄し、高純度エタノールに浸し
た。使用する直前にアルゴンガスでブローした基板を真
空蒸着装置に設置し、この上に第１の金属電極２として
、５韮Ｘ０．１ｍｍで５０ｎｍの厚さにアルミニウムを
蒸着した。このアルミニウムを、５０ｋＶ　　Ｇａ“集
束イオンビーム（イオン電流５０ｐＡ。

ビーム径０．１μｍ）で、線幅１μｍ、長さ５　ｍｍス
パッタエツチング加工を行った。

次に直流グロー放電法（酸素圧６０　ｍｍＨｇ　、　　
５００　Ｖ、放電時間１乃至５分間）によりアルミニウ
ム電極上に酸化アルミニウムを形成させた。次にあらか
じめ１−ニトロソ−２ナフトールをアセトン中に１ｍｇ
／ｍｌの濃度で溶解させた溶液を準備しておき、この溶
液を数ｍｌシリンジで採り、酸化アルミニウムの上に滴
下した後、ただちにアルゴンガスでブローして余分な溶
液を除去した。この操作によりトンネル素子の絶縁層に
適した膜厚の有機機能絶縁膜が形成された。

これを再び真空蒸着装置に入れ、第１の金属電極２と直
交するように鉛を線幅０．０５ｍｍあるいは０．１ｍｍ
、長さ５ｔｔ＋ｎ＋、膜厚１００乃至４００ｎｍ　ｌ：
蒸着し、第２の金属電極５とした。この時、各トンネル
素子の面積はそれぞれ５０μｍ’、　　１００μｍ２と
なっている。各電極からＩｎ−３ｎハンダを用いて銀の
リード線を取り出し、以下のようにしてトンネル素子の
スイッチ及びメモリ動作をｖｌ認した。

実施例１乃至実施例３ではメタルマスクによる電極形成
であったため、電極面積を４００００μｍ′以下にする
ことが困難であった。しかし、ここでは電極面積をおよ
そ８００分の１にすることができた。

このためトンネル電流は８００分の１になったが、トン
ネル電流自体がもともとｍＡからμＡ程度であるため、
これが３桁程小さくなっただけで、十分にスイッチ及び
メモリ動作の確認が可能であった。測定結果を実施例１
と比較すれば、トンネル電流の絶対値が小さいだけで応
答時間、オンオフ比等はぼ同等の特性が得られた。他の
有機機能分子でも微細電極によるトンネル素子の作袈お
よび特性評価を行ったが、大きな電極を用いた場合とほ
ぼ同等な特性が得られた。

発明の詳細 な説明したように、本発明のトンネル素子は構造が簡単
であること、スイッチおよびメモリ動作が可能であるこ
と、微細化が可能であることなど能動素子として従来の
素子にはない多くの利点がある。

本発明のトンネル型素子では、素子面積が０．２４ｍｍ
’の場合トンネル抵抗が１にΩ前後となる。従って１■
の電圧を加えると１ｍＡのトンネル電流が流れる。素子
の微細化を進めると素子面積に反比例して測定するトン
ネル電流は小さくなる。現在、市販されている直流電流
計の最高感度は１Ｏ−１７Ａである。この電流計を用い
れば、素子面積を現在の１０”分の１にしても十分に測
定が可能である。

その面積は０．２４八２となり、５乃至１０八程度の大
きさの有機分子では電極構成さえ可能ならば、分子１個
の素子を形成することも不可能では無い。

したがって、この素子の応用分野は、素子の微細化によ
り超高密度分子集積回路を形成し、小型高性能電子計算
機の主要部品とするなど電子工業分野にある。この技術
が電子工業の分野に広まれば、現在のシリコンを用いた
集積回路の微細化限界を打破し、現在の最大級の超ＬＳ
Ｉの素子数に比べて少なくとも１００万倍の素子を有す
る集積回路が完成し、工業界および一般社会への波及効
果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明のトンネル素子の斜視図であり
、第１図（ｂ）は、Ａ部の拡大断面図である。 第２図は、ニー、エイビラム（Ａ、Ａｖｉｒａｍ）の発
明による分子整流器の断面図である。 第３図は、アール、ニス、ボテンバー（Ｒ，Ｓ。 ｐｏｔｅｍｂｅｒ）　　らの発明による可逆電界誘導ス
イ、ソチの断面図である。 第４図は、本発明のトンネル素子のスイッチ及びメモリ
特性を評価する評価装置の回路図である。 第５図は、パルス電界を印加したときの典型的なスイッ
チング動作を示した図である。 第６図は、パルス電界を印加した時の典型的なメモリ動
作を示した図である。 （主な参照番号） １・・基板、　　　　２・・第１の金属電極、３・・無
機絶縁体、　４・・有機機能物質、５・・第２の金属電
極、　６・・ドナー分子、７・・絶縁体、　　　８・・
アクセプター分子、９・・電極、　　　　１０・・有機
バルク結晶、１１・・電極、１２・・導電ペースト、１
３・・リード線、　　１４・・トンネル素子、１５・・
直流電源、　　１６・・電流計、１７・・パルス発生器
、　　１８・・電圧計、■９・・オシロスコープ、２０
・・ＸＹコレーダ、２１・・正のパルス電圧、　２２・
・初期状態電流、２３・・オン状態電流、　２４・・負
のパルス電圧、２５・・オフ状態電流、 ２６・・記憶状態′”１”に対応、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、該基板上に形成される第１の電極と、該
   第１の電極上に形成される無機絶縁層と、該無機絶縁層
   上に形成される有機機能物質でなる有機機能絶縁膜と、
   該有機機能絶縁膜上に形成される第２の電極とを備える
   ことを特徴とするトンネル素子。
2. （２）上記第１及び第２の電極の双方またはいずれか一
   方は、金属電極であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のトンネル素子。
3. （３）上記有機機能物質は、プロトン移動型多環芳香族
   化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載のトンネル素子。（４）上記有機機能物
   質は、電子移動型有機錯体であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のトンネル素子。