JPS6242575A - 非線形抵抗素子及びその製造方法 - 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、導電性スイッチングのような機能を備えた非
線形抵抗素子に関するものである。

従来の技術 導電性スイッチングを行うような非線形抵抗素子はオボ
ニック（ＯＶＯＮＩＣ）素子として知られ、主にカルコ
ゲン元素からなる非晶質半導体をその材料として用いる
。また、遷移金属の酸化物においてもこれと同様な電気
的性質の見られることが知られ、ヘマタイト、マグネタ
イト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、
酸化ニッケルなどが報告されている。これら従来の非線
形抵抗素子では、材料が薄膜や焼結体の形で利用されて
いるが、閾値電圧の低さなどの点から薄膜で構成するの
が有利であり、比較的安定な特性を示す非晶質半導体の
素子ではほとんどが薄膜型である。

これの基本的な構造を第２図と第３図に示す。

なお、図において１は基体、２はアクティブ層、３．４
は電極である。

このように、形成した膜を膜厚の方向で使用するサンド
インチ型（第２図）と膜をその表面方向で使用するプレ
ーナ型（第３図）に分けることができる。いずれの場合
も、アクティブ層は真空蒸着やスパッタで形成されるの
が普通である。

発明が解決しようとする問題点 前述のように、従来のスイッチング特性を示す非線形抵
抗素子ではそのアクティブ層を真空法で形成するだめ、
製造上の歩留や生産性において不利であるばかりでなく
、例えば非常に大きな基体上に素子を構成する必要のあ
るような用途に対してはコストが高くなるなどの理由で
これに対応することができない。

本発明の目的は、このような問題点を解決したスイッチ
ング特性を持つ非線形抵抗素子とその製造方法を提供し
、これらの素子を生産性良く安価に製造できるようにす
ることである。

問題点を解決するだめの手段 上記目的を達成するため本発明では、アクティブ層を形
成するのに金属化合物の溶液の塗布、熱分解という手法
を取入れた。金属化合物としては、適当な溶媒に溶け、
溶液を塗布乾燥した時に膜状になるものであればよく、
例えば硝酸塩などの無機酸塩、酢酸塩などの有機酸塩、
錯体および金属にアルキル基の付いた有機金属などを用
いることができる。このような方法で薄膜を形成できる
化合物は多いが、発明者らはこのなかからスイッチング
特性を呈する化合物として酸化マンガンと酸化スズの混
合物を見出し、これをアクティブ層に用いた。

作用 酸化マンガンと酸化スズの混合物薄膜は、マンガンとス
ズの化合物を溶媒に混合溶解して基体上に塗布、熱分解
させることにより容易に得られる。

この際、化合物と溶媒の組合せを考慮することにより非
常に安定な溶液とすることができ、インキとして長期間
の保存が可能である。このような形成法の導入により、
ディップ、スプレー、印刷などの工法を用いることがで
きるため、大面積にわたって均一な膜を生産性良く安価
に製造することができる。また、熱分解によって得られ
た薄膜は、その膜厚、電極間距離、組成などに依存して
閾値電圧や維持電流が変化するスイッチング特性を示し
、この特性の安定性は非常に良好である。

実施例 以下に実施例をあげて本発明を説明する。

（実施例１） 第２図に示したサンドイッチ型の素子を作るため、第１
表に示すような組成で酸化マンガンと酸化スズの混合物
薄膜形成用塗布液を調製した。マンガンとスズの化合物
として、成膜の非常に容易な２−エチルヘキサン酸塩を
使用し、溶媒はメチルインブチルケトンを使用した。電
極として金の薄膜を形成したガラス基板上に、これら塗
布液をスピンコードしたのち常温で乾燥し、大気中６５
０°Ｃで６０分間加熱焼成してアクティブ層を形成し、
さらにこの薄膜上に金の薄膜を形成した。これらの素子
の電圧印加時のＩ−４特性をカーブトレーサーで測定す
ると、第１図に示したよりなＩ　−４曲線が得られる。

測定結果を第１表中に示すが、この表では第１図におけ
るｖｔｈ（閾値電圧）と工ｔｈ（閾値電流）及びＶｈ　
（維持電圧）と工ｈ（維持電流）を数値として示した。

これらの値はすべて５０ｔ４ｚの周波数で掃引した時の
数値である。

また、アクティブ層の厚みは、この薄膜の一部をエツチ
ングして段差を形成し、接触式の表面粗さ計で測定した
ものである。

さらに、これら素子に対し、５田で±１５７の鋸波を印
加し特性の安定性を調べたところ、いずれにおいても連
続で１０日間（４００万回以上のスイッチングに相当す
る）の動作を行わせた後でも、第１表に示した数値に±
５チ以上の変動は認められず、その特性の安定性は実用
上充分であると考えられた。

（以下余白） （実施例２） 実施例１と同様な組成の塗布液を用い、電極をスズをド
ープした酸化インジウム薄膜に置換えてサンドインチ型
の素子を構成した。電極以外の作成方法は、実施例１と
なったく同様である。これらのＩ−ｙ特性をカーブトレ
ーサで測定すると、同様に第１図のようなＩ−Ｖ曲線が
得られ、この結果を第２表に示す。表中のサンプル磁は
第１表のそれに対応し、同一の隘のものは同じ塗布液で
アクティブ層を形成したことを示す。掃引周波数はｃｓ
ｏ）４ｚである。この表から、若干の変動はあるがほぼ
実施例１と同じ結果の得られることが分る。

また、実施例１と同様な安定性の試験を行い、これらに
おいても約４００万回以上のスイッチングの後でも特性
は安定していることを確認した。

（実施例３） ガラス基板上に金の薄膜を形成し、この薄膜を一部エッ
チングして幅が数十μの間隙を設け、これによって隔て
られた金薄膜を電極とし、この上に実施例１と同様の塗
布液を用いてアクティブ層を形成した。その形成条件は
実施例１と同様である。このようにして第３図に示した
ブレーナ型の素子を作成した。これらに直流電圧を印加
し、Ｉ−Ｖ特性を測定すると実施例１や２と同様に第１
図に示したようなＩ−４曲線が得られた。この結果を第
３表に示す。同様にサンプル座は実施例１の隘に対応す
る。サンドインチ型素子に比べ電極間間隔が大きいこと
に対応して閾値電圧が増大していることが分る。これら
においても特性の安定性は実用上充分であることを確認
した。

（以下金　白） （実施例４） 直径Ｉ　Ｉｌｌのステンレス線を実施例１の繊４の塗布
液中に浸漬し、約ｓ　ｍｙｔ　／　ｓ、ａ　ｃの速度で
引きあげたのち乾燥し、５００’Ｃで９ｏ分間加熱焼成
して、ステンレス線表面に酸化マンガンと酸化スズの混
合物薄膜を形成し、さらにこの膜表面に銀電極を形成し
て素子を構成した。このものでは掃引周波数ｓ　ｏ　Ｈ
ｚにおいてｖｔｈが１２．８　ｖ　、　ＩＩｈが０．３
ｍム、ｖｈカ８．　Ｉ　Ｖ　、　　Ｘｈカ４．７　ｍＡ
　ノ、実施例１〜３と同様なスイッチング特性が見られ
た。

なお、本実施例１〜４では用いた基体と電極材料の耐熱
性の点から焼成温度は６００〜５５０’Ｃで行ったが、
例えばアルミナなどの耐熱性のある基体を用いる際には
この温度を基体の耐熱温度まで上げることができる。用
いる化合物についても、硝酸塩、硫酸塩などの無機酸塩
、酢酸塩などの有機酸塩、錯塩、金属アルコキシドなど
で適当な溶媒に溶解するものであれば、支障なく使用す
ることができる。また、電極材料としては本実施例以外
の銅、アルミニウム、亜鉛などの金属や、スズ酸カドミ
ウム、アンチモンをドープした酸化スズなどの導電性酸
化物、あるいはカーボンなども使用することができる。

発明の効果 以上のように本発明の非線形抵抗素子は、酸化マンガン
と酸化スズの混合物薄膜とこれから電気的リードを取る
ための電極とからなり、酸化マンガンと酸化スズの混合
物薄膜をマンガン化合物とスズ化合物を溶媒に溶解した
溶液を基体上に塗布し、乾燥後、大気中で加熱焼成する
ことによって形成するという方法で製造されることによ
り、スイッチング特性を有する非線形抵抗素子を生産性
良く安価に提供することができ、大面積にわたっても製
造が容易であるという点においてその実用的な有用性は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非線形抵抗素子の電流−電圧特性図、
第２図はサンドインチ型非線形抵抗素子の構造を示す断
面図、第３図はプレーナ型非線形抵抗素子の構造を示す
断面図である。 第１図 ■電光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化マンガンと酸化スズの混合物薄膜と、この薄
   膜から電気的リードを取るための電極とからなり、導電
   性スイッチング特性を有することを特徴とする非線形抵
   抗素子。
2. （２）マンガン化合物とスズ化合物を溶媒に溶解した溶
   液を基体上に塗布し、乾燥した後、加熱、焼成すること
   によって酸化マンガンと酸化スズの混合物薄膜を形成す
   ることを特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。