JPS63146464A - 半導体素子 - 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〕 本発明は半導体素子に関し、更に詳しくはその半導体層
が有機導電層と有機絶縁層とが交互に積層された構造を
有する半導体素子に関する。

（従来の技術） 従来、半導体素子は、シリコン　（Ｓｉ）　、ゲルマニ
ウム　（Ｇｅ）　、その他の無機半導体材料を主体とし
て作られているが、近年では、電子が金属・絶縁体超格
子中を共鳴的にトンネルする現象を用いた新しいＲＥ　
Ｔ　Ｔ　　（Ｒｅｓｏｎａｎｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｔ
ｒａｎｓｆｅｒＴｒｉｏｄｅ）素子が提案され、該素子
が高速のトランジスタ特性を示すことが理論解析により
明らかにされた（昭和６０年電ｆ通信学会・予稿集ｐ２
−１７参照）。

また、更に金属酸化物の薄い絶縁層を金属電極層で挟ん
だＭＩＭ構造のスイッチング素子が提案され、液晶パネ
ルディスプレイの薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）としてト
チな性能を有することも示されている　（Ｓ、Ｍｏｒｏ
ｚｕｍｉ、ｅｔ　ａｌ、Ｊｐｎ、Ｄｉｓｐｌａｙ。

１９８３．４０４参照）。このＭＩＭ型素子は、従来の
アモルファスシリコンＴＰＴに比べて製造プロセスが簡
単で、より高解像度の大画面のパネルディスプレイへの
応用が期待されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の如き種々の半導体素子は主として無機材料から形
成されるものであり、一般的に高価な材料と高温処理等
の複雑な製造プロセスを必要とし、経済的な面で十分と
は・言えない問題がある。

このような問題を解決すべく有機材料による半導体素子
の研究も行なわれているが、未だ経済的且つ具体的な半
導体素子は提供されていないのが現状である。

従って本発明の目的は、有機材料からなる半導体素子を
経済的な方法で提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上記の如き従来技術の問題点を解決し、本
発明の目的を達成すべく鋭意研究の結果、導電層と絶縁
層とを有機膜で構成し、このような有機膜を任意の基体
上に設けて必要な電極部を形成するときは優れた半導体
素子となることを知見し本発明に至った。特に、従来１
分子中に絶縁性且つ疎水性部位と導電性且つ親水性部位
とを併有する電荷移動錯体は多数公知であるが、例えば
このような電荷移動錯体を有機材料として用い、これを
特定の方法により処理して単分子膜または単分子累積膜
を形成すると、このような単分子膜または単分子累積膜
が膜の垂直な方向では導電度が１０”Ｓ／ａｍ程度とい
う高い絶縁性を示し、一方、膜面に平行な方向ではＯ，
Ｉｓ／ｃｍ程度という高い導電性を有する（すなわち、
非常に高い導電性の異方性を有する）との有用な知見を
得て本発明を達成したものである。

すなわち、本発明は導電層と絶縁層とが交互に積層され
た半導体層および該半導体層に設けた電極部とからなる
半導体素子において、前記半導体層が有機膜よりなるこ
とを特徴とする半導体素子である。

本発明の好適な態様においては、上記有機膜が親水性部
位と疎水性部位とを併有する分子からなる単分子膜また
は単分子累積膜によって形成される。このような分子の
疎水性部位の構成要素として代表的なものを例示すれば
、一般に広く知られている飽和および不飽和炭化水素基
、縮合多環芳香族基、鎖状多環フェニル基等の各種疎水
性基が挙げられる。これら基は各々単独またはその複数
が組合わされて疎水性部位を構成してよい。一方、親水
性部位の構成要素として代表的なものは、例えばカルボ
キシル基、スルホン酸基あるいは四級アミノ基等の各種
親水性基が挙げられる。

これら親水性部位と疎水性部位とを併有する分子の単分
子膜または単分子累積膜は、高度の秩序性を有し、超薄
膜を簡易に形成し得る点で極めて好都合である。

本発明の半導体素子の有する有機膜を形成する材料とし
ては、上記の如き単分子膜または単分子累積膜を形成す
ることのできるものであることが好ましく、具体的には
例えば特開昭６０−２４６３５７に開示されであるよう
な電荷移動錯体等が好適に用いられ、中でも１分子中に
絶縁性且つ疎水性部位と導電性且つ親水性部位とを併有
する電荷移動錯体が特に好ましく用いられる。

このような電荷移動錯体を具体的に示せば、導電性部位
として例えばテトラシアノキジメタン（ＴｃＮＱ）また
はその誘導体（例えば１１．１＋、１２．１２−テトラ
シアノ−２，６−ナツタキノジメタン（ＴＭＡＰ）　）
もしくはその類縁体、更にはテトラチアフルバレン　（
ＴＴＦ）またはその置換誘導体、更にはテトラチアテト
ラセン　（ＴＴＴ）またはその類縁体などを存するもの
が挙げられる。中でも絶縁性且つ疎水性部位としてアル
キル基、アリール基、アルキルアリール基等の疎水性炭
化水素基を有し、導電性且つ親水性部位として第四級ア
ンモニウム基とテトラシアノキジメタンとの錯体構造を
有する電荷移動錯体が好適なものとして挙げられる。

上記電荷移動錯体として好ましい化合物は下記一般式（
Ｉ）で表わされる。

［Ａ］　　［ＴＣＮＱ］　ｎ　Ｘｖｓ　　　・・・（Ｉ
　）例えば、下記の化合物が挙げられる。

上記式におけるＲは、絶縁性且つ疎水性部位であり、ア
ルキル基、アリール基またはアルキルアリール基であり
、好ましいものは炭素数５〜３０のアルキル基であり、
且つアルキル基はその鎖中に１個以上の二重結合や三重
結合等の重合性部位を含有してもよい。Ｒ，は低級アル
キル基であり、ｎは１．２．３または４、ｑは０．１ま
たは２、ｍは０または１であり、Ｘはハロゲン等のアニ
オン基であり、Ｙは酸素原子または硫黄原子である。

またＴＣＮＱは下記式で表わされる化合物である。

上記式中のａｗｄの位置にはアルキル基、アルケニル基
、ハロゲン原子、水素等の任意の置換基を有し得るもの
であり、ａ　”−ｄに位置する置換基は同一のものでも
よいし、異なっていてもよい。

更には上記式（１）に挙げた化合物の他、式（Ｉ）のＴ
ＣＮＱを下記式（ｎ）にて示される目、１１．１２．１
２−テトラシアノ−２，トナフタキノジメタンとした化
合物や、下記式（ＩＩＩ）にて示される化合物等も好適
なものとして挙げられる。

上記式（Ｉｎ）におけるＤは下記に例示するようなテト
ラチアフルバレンまたはその誘導体もしくは類縁体を表
わし、ｎは１２〜３０である。

Ｄの例としては、 等が挙げられる。

本発明において、任意の基板の表面に半導体層を形成す
る好ましい方法と゛しては、例えば１、Ｌａｎｇｍｕｉ
ｒらの開発したラングミュア・プロジェット法（以下、
ＬＢ法と略）（例えば、新実験化学講座、第１８章４９
８頁〜５０７頁、丸善刊などを参照）を挙げることがで
きる。

このＬＢ法は、例えば前述した電荷移動錯体の如くに分
子内に親水性部位と疎水性部位とを有する構造の分子に
おいて両者のバランス（両親媒性のバランス）が適度に
保たれているとき、この分子が水面上で親水性基を下に
向けた単分子の層になることを利用して単分子膜または
単分子累積膜を作成する方法である。

水面上の単分子膜は二次元系の特徴を有し、分子がまば
らに散開しているときは、一分子当り面積（分子占有面
積）Ａと表面圧πとの間に二次元理想気体の式、 πＡ＝にＴ が成り立ち、「気体膜」となる。ここに、にはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。表面圧を上げ分子占有面
積を十分小さくすれば分子間の相互作用が強まり二次元
固体の「凝縮膜（または固体膜）」になる。この凝縮膜
は分子の配列、配向がきれいに揃い、高度の秩序性及び
均一な超薄膜性をもつに至る。そして、この凝縮膜はガ
ラスや樹脂の如き種々の材質や形状を有する任意の物体
の表面へ一層ずつ移すことができ、同一物体に重ねて複
数回単分子膜を移し取ることによって単分子累積膜が得
られる。こうして得られる単分子膜または単分子累積膜
は、その形成方法からも分る通り高度の秩序性を有する
超薄膜となり、本発明の半導体素子の半導体層として好
適なものとなる。

もちろん、半導体層の形成方法はこのＬＢ法に限定され
るものでなく、真空蒸着や電解重合等によることも可能
である。

次に、上記ＬＢ法を用いての半導体層の具体的な製法に
ついて、図面も参照しながら以下に説明する。

まず、前述した電荷移動錯体の如き所望の成膜分子をク
ロロホルム、ベンゼン、アセトニトリルもしくはこれ等
の混合溶媒等に溶解させる。次に添付図面の第１図に示
す如き適当な装置を用いて、成膜分子の溶液を水相１上
に展開させ、この分子を膜状に展開させた展開層を形成
する。

次にこの展開層が水相上を自由に拡散して広がりすぎな
いように仕切板（または浮子）３を設け、展開面積を制
限して膜物質の集合状態を制御し、その集合状態に比例
した表面圧πを得る。そして、この仕切板を動かし展開
面積を縮少して膜物質の集合状態を制御し、表面圧を徐
々に上昇させ、膜の製造に適する表面圧πに設定する。

表面圧としては１５〜３０ｄｙ口／ｃｍ程度が適当であ
る。

この表面圧を維持しながら、清浄な基板２を静かに上昇
または下降させることにより、基板２上に所望の単分子
膜を得ることができる。このような単分子膜は第２ａ図
または第２ｂ図に模式的に示す如くに分子が秩序正しく
配列したものとなる。この状態では隣接分子間の相互作
用が強まり、例えば前述した電荷移動錯体の如くに親水
性部位６が導電性を有し、疎水性部位７が絶縁性を有す
る分子では、これら部位を構成するＴＣＮＱや長鎖アル
キル基等が膜面に平行な方向にスクッキングされて膜面
に平行な方向に導電性が生じ、一方、膜面に垂直な方向
は絶縁性が発揮され、本発明の半導体素子の半導体層と
して好適なものとなるのである。

単分子膜は以上で製造されるが、上記の操作を繰り返す
ことにより所望の累積度の単分子累積膜を形成すること
ができる。単分子膜もしくは単分子累積を基板に形成す
るには、上記のような基板の引上げ操作と浸漬操作を交
互に繰り返す垂直浸漬法の他、水平付着法、回転円筒法
によることも可能である。

水平付着法は、基板を水面に水平に接触させて単分子膜
を基板上に移しとることにより単分子膜または単分子累
積膜を形成する方法であり、回転円筒法は円筒型の基板
を水面上を回転させて単分子膜または単分子累積膜を形
成する方法である。

前述した垂直浸漬法では、表面が疎水性である基板を水
面を横切る方向に水中に浸漬すると膜を構成する分子の
疎水性基が基板側に向いた単分子累積膜が基板上に形成
される（第２ａ図）。一方、表面が親水性である基板を
水面を横切る方向に水中から引き上げると親水性基が基
板側に向いた単分子累積膜が基板上に形成される（第２
図ｂ）。

前述のように基板を上下させると、各工程ごとに一枚ず
つ単分子膜が積み重なって累積膜が形成されるが、成膜
分子の向きが引上げ工程と浸漬工程で逆になるので、こ
の方法によると単分子膜の各層間は成膜分子の親水性基
と親水性基とが向かい合うＹ型膜が形成される（第３ａ
図）。これに対し水平付着法では、成膜分子の疎水性基
が基板側に向いた単分子膜が基板上に形成される。この
方法では、単分子膜を累積しても分子の向きの交代はな
く全ての層において、疎水性基が基板側に向いたＸ型膜
が形成される（第３ｂ図）。反対に全ての層において親
水性基が基板側に向いた累積膜はＺ型膜と呼ばれる（第
３Ｃ図）。

以上の如くにして基板上に得られる単分子累積膜は、そ
の累積形式がＸ型、Ｙ型あるいはＺ型のいずれにおいて
も秩序正しく配列したものとなり、例えば前述した電荷
移動錯体の如くに親水性部位が導電性を有し、疎水性部
位が絶縁性を有するものでは導電層と絶縁層が交互に秩
序正しく積層された半導体層が基板上に得られるのであ
る。

特にＹ型膜の場合には、単分子膜の疎水性部位同士およ
び親水性部位同士が向い合う型であるため、十分な導電
性の導電層と十分な絶縁性の絶縁層が交互に積層された
状態となるので、最も好ましい有機の超格子膜となるも
のである。また、こ゛のように形成された絶縁層では、
単分子膜または単分子累積膜を形成する成膜分子の疎水
性部位が長鎖アルキル基である場合“には絶縁層の厚み
が３０〜６０オングストロ一ム程度となり、十分な電子
のトンネル効果が得られるものである。また、このよう
にして形成された導電層は優れた電気抵抗の温度依存性
を発揮し、その膜面に平行な方向での電導率は大略１０
２〜１０−２Ω−１ｃｍ４の範囲にある。更には膜面に
垂直な方向に流れる電流に対して電気的超格子として作
用し増幅作用も示すのである。尚、本発明においては基
板上に形成する単分子累積膜は２層以上であれば、いず
れの累積数でもよいが、一般的には約４〜２００層の累
積数が好適である。

単分子膜または単分子累積膜の形成方法は、これらに限
定されるわけではなく、大面積基板を用いる時には、基
板ロールから水相中に基板を押し出していく方法なども
とり得る。また、前述した親水性基、疎水性基の基板へ
の向きは原則であり、基板の表面処理等によって変える
こともできる。

本発明の半導体素子を形成するための基板としては、従
来公知の無機および有機の基板材料がいずれも使用でき
、更に本発明においては半導体層の形成に際し特に高温
を使用する必要がないため、耐熱性の低い材料、例えば
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエ
ステル、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリウレタン
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリサルホン
、ポリシリコーン、尿素樹脂、フェノール樹脂、メラミ
ン樹脂等の如き熱可塑性あるいは熱硬化性の樹脂からな
る基板も自由に使用できる利点がある。以上の如き基板
に形成した単分子膜または単分子累積膜は、使用した成
膜分子が二重結合や三重結合等の重合性部位を有する場
合には、成膜後に任意の手段により重合させて膜強度等
を著しく高めることが可能である。

本発明の半導体素子は、上記の如くに形成した有機膜か
らなる半導体層の所望の部分に電極部を形成することに
よって得られる。

電極部は従来公知のいかなる方法によっても形成でき、
例えばＭＩＭ素子としては第４図示の例、および電子が
共鳴的にトンネルする現象を用いたＲＥＴＴ素子の場合
には第５図示の如き構成となる。すなわち、第４図およ
び第５図において、８および９がそれぞれ有機膜にて形
成した導電層および絶縁層であり、ｌＯは外部接続電極
である。

本発明の半導体素子の基本構成は上記の通りであり、基
板上に上記の如き電荷移動錯体等からなる半導体層と電
極部を有する限り、その他のいずれの構成のものでもよ
く、これらの修正や変形のいずれの態様も本発明に包含
されるものである。

尚、上記においては特に説明しなかったが、本発明の半
導体素子の有する半導体層を構成する分子は必ずしも１
種のものである必要はなく、複数種の分子で構成しても
よい。また、前述した電荷移動錯体の如くに１分子中に
導電性部位と絶縁性部位とを併有する分子で半導体層を
形成することは必ずしも必要ではなく、それぞれ導電性
と絶縁性とを有する別個の分子を用いて半導体層を形成
してもよい、更には、Ｘ、Ｙ、Ｚの各型の膜を交互に積
層して半導体層を形成する等のことも可能である。

〔作　用〕

本発明では、半導体素子の有する半導体層を１、Ｂ法等
により形成した超格子効果を有する有機膜で構成してい
るため、従来の無機材料による半導体素子におけるが如
くに高温処理が特に不要であり、非常に高性能の半導体
素子を経済的に提供できるものである。

第６図の温度感知媒体は、図示の如くに有機膜にて交互
に形成した導電層８と絶縁層９とからなる半導体層２０
に接して電極１０−１．　ｔｏ−２およびｌｏ−３が設
けられた構成を有する。電極１０−１はエミッタ（Ｅ）
として機能するエミッタ電極であり、電極１Ｏ−２はコ
レクタとして機能するコレクタ電極（Ｃ）、電極１Ｏ−
３は外部接続電極としてのベース電極（８）である。

ここで、半導体層２０は前述した電荷移動錯体の単分子
累積膜等で形成され、例えば第７ａ図に示す如きエネル
ギーバンドを有する。この第７図はエミッタ（Ｅ）−ベ
ース（Ｂ）−コレクタ（Ｃ）方向にエネルギーバンドを
見たものであるが、このようなエネルギーバンドを有す
る半導体層２０にバイアス電圧ＶＣａおよびＶＥＢを印
加すると、該エネルギーバンドは例えば第７ｂ図に示す
如くに変化する。この時、電子（ｅ）が共鳴準位１２を
通ってエミッタ側へ流れ５入力端子としてＶＥＲを変化
させればトンネル電流の変化が出力として検出され、増
幅作用があられれる。

第８図は増幅素子の一例であるが、この素子は図示の如
くに半導体層２０を５優れた増幅作用を示す有機膜から
なる導電層８と絶縁層９にて形成したもので、この半導
体層２０に接してエミッタ電ＦＵ２１−ａとコレクタ電
極２１−ｂおよび外部接続電極２３が設けられた構成を
存する。尚、図中に符合２４にて示すものは電極作用を
増進させるためのＣｒイオン等によるイオン注入領域で
あり、２２は電極下地層である。

ところで、半導体層２０を構成する有機膜が、大略１０
２〜ｌＯ°２Ω−１ｃｌＩＩ−１種度の電導率を存し、
しかもその値が大きな温度依存性を存する場合、上記ベ
ース（［１）の共鳴準位１２のエネルギーレベルは、こ
の温度変化に伴なってわずかな変化を示す。このためベ
ース（Ｂ）を電子（ｅ）がトンネルする確率が温度とと
もに変化することになり、二のトンネル電流の変化がコ
レクタ電流の温度変化として検知され、温度感知が行な
われるのである。尚、温度検知を高感度に行なうために
は、半導体層２０を構成する導電層８および絶縁層９の
それぞれ個々の層厚を、導電層で３〜５０λ程度、絶縁
層で１０〜１００人程度、半程度層全体としては５０〜
１０００人程度とする程度が好ましい。

従来、電気抵抗の温度変化を利用した温度感知媒体は、
例えば白金や炭素などの無機材料で構成されていたが、
このような温度計は無機材料の電気抵抗の温度変化が小
さいために、これを増幅するための増幅回路を必要とし
、高価なものとなっていた。しかしながら、本発明では
、このような温度検知媒体の半導体層を電気抵抗の温度
依存性に優れた有機膜で形成するため、従来の温度感知
媒体におけるが如き増幅回路を特に必要とせず、このよ
うな検知媒体を高感度かつ経済的に提供できるものであ
る。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明を更に説明する。

実施例１ 第４図に例示の半導体素子を以下のようにして作成した
。

トニトリルとベンゼンの１：１混合溶媒に１　ｍｇ／思
１の濃度で溶かした後、にＨ（：０３でｐＨ６，８に調
整されたＣｄＣλ２濃度４×ｌＯ°４ＩＩｌＯ１／ｆｔ
、水温１７℃の水相上に展開した。

溶媒のアセトニトリルとベンゼンを蒸発除去した後、表
面圧を２０ｄｙｎ／ｃｍまで高めて単分子膜を形成した
。表面圧を一定に保ちながら、表面を疎水処理（ＬＢ法
によりアラキシン酸カドミウムを３層累積したもの）し
た清浄なガラス基板（３０×１０１０１ｌ１を基板とし
、水面を横切る方向に速度１５ｍｍ／分で静かに基板を
２０ｍｍ程浸漬した後、続いて速度１０ｍｍ／分で静か
に引き上げ、２層の単分子膜を累積した。次にディッピ
ング方向に対する基板の上下を逆転させ、同様な条件で
更に２層の単分子膜を累積した。以上の成膜操作を５回
繰り返し、累積膜を作成して第４図示の如き構造を有す
る半導体層とした。

更に、第４図に示す位置に銀ペーストを用い外部接続電
極を公知の方法で作成し、第４図に例示の如き半導体素
子を得た。この半導体素子について電流・電圧特性を測
定した結果、電源電圧数ボルトを印加したとき十分なヒ
ステリシスをもつスイッチング特性を観察した。

実施例２〜１５ 実施例１における電荷移動錯体、基板に代えて、下記第
１表の錯体、基板および累積数を使用し、他は実施例１
と同様にして本発明の半導体素子を得た。いずれも実施
例１と同様な優れた特性を示した。

策−」−一人 基板　　アラキシン酸カドミウムＬＢ膜を設けたガラス
基板 単分子膜の累積数　　１０ 基板　　アラキシン酸カドミウムＬＢ膜を設けたガラス
基板 単分子膜の累積数　　２０ 基板　　ポリカーボネイト板 単分子膜の累積数　　１０ 実施例５ 基板　　ポリカーボネイト板 単分子膜の累積数　　２０ 実施例６ 基板　　ポリ塩化ビニル板 単分子膜の累積数　　ｌＯ 実施例７ 基板　　ポリ塩化ビニル板 単分子膜の累積数　　２０ 基板　　尿素樹脂板 単分子膜の累積数　　ｚＯ 実施例９ 基板　　アラキシン酸カドミウムＬＢ膜を設けたガラス
基板 単分子膜の累積数　　１０ 実施例１Ｏ たガラス基板 単分子膜の累積数　　２０ 実施例１１ 基板　　ポリカーボネイト板 単分子膜の累積数　　ｌＯ 実施例１２ 基板　　ポリカーボネイト板 単分子膜の累積数　　２０ 実施例１３ 基板　　アラキシン酸カドミウムＬＢ膜を設けたガラス
基板 単分子膜の累積数　　１０ 実施例１４ 基板　　ポリカーボネイト板 単分子膜の累積数　　ＩＯ 実施例１５ 基板　　尿素樹脂板 単分子膜の累積数　　１０ 尚、上記表における４−ＴＣＮＱは、下記式の化合物を
表わす。

実施例１６ 第８図に例示の半導体素子を以下のように作成した。

ガラス基板（材質：コーニング社製の７０５９）に抵抗
加熱法によりＣｒを膜厚５００人に真空蒸着（蒸着条件
；蒸着速度３人／秒、室温）して電極下地層を形成した
後、第８図に示すように下部電極を八ｕを膜厚１０００
人に真空蒸着（蒸着条件；蒸着速度２．５人／秒、室温
）することにより形成した。

次に、実施例１と同様のビス−テトラシアノキジメタン
・トコシルピリジニウムをアセトニトリルとベンゼンの
１：１混合溶媒に１　ｒｎｇ／　ｒｒｌの濃度で溶かし
た後、にＨＣＯ３でｐＨ６，８に調整されたＣｄＣＲ２
濃度４　Ｘ　１０”　ｍｏｌ／ｆ、水温１７℃の水相上
に展開した。

溶媒のアセトニトリルとベンゼンを蒸発除去した後、表
面圧を２５ｄｙｎ／ｃｍまで高めて水相上に単分子膜を
形成した。表面圧を一定に保ちながら、上記下部電極を
形成した電極基板を、水面を横切る方向に速度１０ｍｍ
／分で浸漬した後、続いて速度５ｒＢｆｌＩ／分で静か
に引き上げ、２層の単分子膜を累積した。以上の成膜操
作を更に４回繰り返し、累積膜を作成して第８図示の如
き構造を有する半導体層を作成した。

次に、第８図に示すように上部電極（直径２ｍｍφ）を
Ａｕを抵抗加熱法により膜厚１０００人に真空蒸着する
ことにより形成した。尚、このとき蒸着速度は２．５人
／秒とし、基板温度は２０℃とした。

以上のようにして作成した試料に、第８図に示すような
領域に２×２ＩＩＩ１１２の大きさにねたり７×ｔｏ”
　／　ｃｍ２のＣｒイオン注入（加速電圧３０ｅＶ）を
行ない、更にこのイオン注入ψた領域が覆われるように
試料上に紅蒸着（抵抗加熱法）を行なて側部電極を形成
し、第８図に例示の如き半導体素子を得た。

以上の方法で作成した半導体素子に対し、下部＾Ｕ電極
をコレクター、上部Ａｕ１ｉ極をエミッター、側部Ａｌ
電極をベースとしてコレクターとエミッター間の電流電
圧特性を測定したところ、十分な増幅特性が得られた。

実施例１７ 実施例１６と同様のガラス基板に実施例１６と同様にし
て、電極下地層および下部Ａｕ電極を第８図のように作
成した後、実施例１６と同様に調整された水相中にこの
電極基板を浸漬した。

次にこの水相に、ベンゼンにＩＩｌｇＺ−の濃度に溶解
されたＣＨｒｆＣＨ２＄　Ｃ＝Ｃ−ＣミＣ＋ＣｈｈｒＣ
ＯＯＨ（以下、ＤＡ１２−８と略す）を展開した。溶媒
のベンゼンを蒸発除去した後、表面圧を３０ｄｙｎ／ｃ
ｍまて高めて水相上に単分子膜を形成した。表面圧を一
定に保ちながら、水相中に予め浸漬しておいた上記電極
基板を、水面を横切る方向に速度３　＋ｎｍ／分で引き
上げた後、更に浸漬（速度１０ｍｍ／分）、引き上げ（
速度３１１ｍＺ分）の操作を行ない、３層の０Ａ１２−
８の累積膜を電極基板上に形成した。

次に、水相上のＤＡ１２−８を十分に取り除いた後、こ
の水相上にアセトニトリルとベンゼンの１：１混合溶媒
に１　ｆｆ１ｇ／　ｍＡの濃度で溶かしたオクタデシル
−テトラシアノキジメタン・テトラメチルチアフルバレ
ン（ＯＤＴＣＮＱ−ＴＭＴＴＦ）を新たに展開した。

溶媒のアセトニトリルとベンゼンを蒸発除去した後、表
面圧を２５ｄｙｎ／ｃａ＋まで高めて水相上に単分子膜
を形成した。表面圧を一定に保ちながら、上記０＾１２
−８を累積した電極基板を速度１０ｍｍ／分で浸漬した
後、同じ速度で引き上げることによってＤＡ１２−８の
累積膜上にＯＤＴＣＮＱ−ＴＭＴＴＦの単分子膜を更に
２層累積した。

次に、水相上のＯＤＴＣＮＱ−ＴＭＴＴＦを除去した後
、再度０＾、１２−８を展開し、前述と同様な条件でＯ
ＤＴＣＮＱ−ＴＭＴＴＦの累積膜上にＤＡ１２−８の単
分子膜を２層累積した。

次に、上述の操作を繰り返すことにより上記ＤＡ１２−
８の累積膜上にＯＤＴＣＮＱ−ＴＭＴＴＦを２層、そし
て更にその上にＤＡ１２−８を４層累積し、第８図に例
示の如き構造を有する半導体層を得た。

以上のようにして作成した半導体層上に、実施例１６と
全く同様にして上部Ａｕ電極と側部Ｍ電極（Ｃｒイオン
注入）を形成し、実施例１６と同様に電圧電流特性を測
定したところ、′十分な増幅特性が得られた。

実施例１８〜２２ 実施例１６における電荷移動錯体に代えて、下記第２表
の錯体および累積数を使用し、他は実施例１６と同様に
して本発明の半導体素子を得た。いずれも実施例１６と
同様な優れた特性を示した。

単分子膜の累積数　　　２０ 単分子膜の累積数　　　１６ 実施例２０ 単分子膜の累積数　　　８ 実施例２３ 第６図に例示の半導体素子を以下のように作成した。

清浄なガラス基板２上にコレクタ電極１Ｏ−２としての
Ａｊ電極を周知の蒸着法を用いて１５００Ａの層厚に作
成した後、該基板表面を疎水処理するためにアラキシン
酸カドミウムの単分子膜を前述のＬＢ法によって基板上
に１層積層した。

次いで、実施例１と同様のビス−テトラシアノキノジメ
タン・トコシルピリジニウムをアセトニトリルとベンゼ
ンの１：１混合溶媒に１ｍｇ／ｍｌの濃度で溶かした後
、ＫＨ（：０３でｐＨ６，８に調整されたＣｄＣＵ２濃
度４×ｌＯ°’　ｗｏｌ／４、水温１７℃の水相上に展
開した。

次いで、溶媒のアセトニトリルとベンゼンを蒸発除去し
た後、表面圧を２０ｄｙｎ／ｃｍまで高めて単分子膜を
形成した。表面圧を一定に保ちながら、上記ガラス基板
を水面を横切る方向に速度１５ｍｍ／分で静かに浸漬し
、続いて速度１ＯＩＸＩＩＩＩＺ分で静かに引き上げ１
．ト記ビス−テトラシアノキノジメタン・トコシルピリ
ジニウムからなる２層の単分子膜を基板とに累積した。

この操作を３回繰り返し、計６層のビス−テトラシアノ
キノジメタン・トコシルピリジニウムからなる単分子累
積膜を基板上に形成し、第６図の如くに導電層８と絶縁
層９とが交互に形成された半導体層２０を得た。

次に、この半導体層にエミッタ電極１０−１とじてＭ電
極を上記同様の蒸着法を用いて１５００人の層厚に形成
した。その後、導電性ペーストを用いてベース電極１Ｏ
−３を形成して、第６図に例示の如き半導体素子を得た
。

こうして得られた半導体素子のエミッタ電８ｉ１０−１
とコレクタ電極ｌ０−２のそれぞれにベース電極１Ｏ−
３に対して０．５■のバイアス電圧を印加して、温度３
００°におよび１００°Ｋにおけるコレクタ電流を測定
した。その結果、　３０００Ｋにおける電流値と　１０
０’Ｋにおける電流値に１０倍以上の変化が観測され、
この半導体素子は極めて高感度な温度検知特性を示した
。

実施例２４ ビス−テトラシアノキノジメタン・トコシルピリジニウ
ムの代りにとスーテトラシアノキノジメタン・ドコシル
フェナジニウムを用いる以外は実施例２３と同様にして
、第６図に例示の如き半導体素子を作成し、該素子のコ
レクタ電流の変化を実施例２３と同様に測定した。その
結果、温度３００°におよび１００°Ｋにおいて１０倍
以上の変化が観測された。

（発明の効果） 以上に説明した如く、本発明では半導体素子の有する半
導体層をＬＢ法等により形成した超格子効果を有する有
機膜で構成しているため、従来の無機半導体素子におけ
るが如くに高温処理が特に不要であり、非常に高性能の
半導体素子を経済的に提供できるものである。この効果
は、分子オーダー（数人〜数十人程度）での膜厚制御が
容易なＬＢ法にて形成した半導体素子で特に著しい。更
には半導体層を有機膜にて形成しているため生体との親
和性にも優れ、本発明の半導体素子は分子エレクトロニ
クス分野あるいはバイオエレクトロニクス分野等におい
ても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体素子の半導体層を形成する方法
を図解的に示す図である。第２図は単分子膜の模式図で
あり、第３図は累積膜の模式図である。第４図、第５図
、第６図および第８図はそれぞれ本発明の半導体素子の
語例の断面を図解的に示す図である。第７図は本発明の
半導体素子の有するエネルギーバンドの例を説明する図
である。 １・・・水相　　　　　　２・・・基板３・・・仕切板
または浮子 ４・・・単分子膜　　　　５・・・累積膜６・・・親水
性部位　　　７・・・疎水性部位８・・・導電層　　　
　　９・・・絶縁層１０．１０−１．１Ｏ−２，１Ｏ−
３，２１−ａ、２１−ｂ、２３・・・電極部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電層と絶縁層とが交互に積層された半導体層お
   よび該半導体層に設けた電極部とからなる半導体素子に
   おいて、前記半導体層が有機膜よりなることを特徴とす
   る半導体素子。
2. （２）前記有機膜が、少なくとも親水性部位と疎水性部
   位とを併有する有機化合物の単分子膜または単分子累積
   膜よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の半導体素子。
3. （３）前記有機化合物が、絶縁性且つ疎水性部位と導電
   性且つ親水性部位とを併有する電荷移動錯体であること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の半導体素子
   。
4. （４）前記電荷移動錯体が、長鎖アルキル基含有第４級
   アンモニウム化合物とテトラシアノキジメタンとの錯体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   半導体素子。
5. （５）導電層と絶縁層とが交互に積層され、かつ絶縁層
   を少なくとも２層以上含む半導体層および該半導体層に
   設けた電極部とからなり、前記半導体層が有機膜よりな
   る半導体素子からなる増幅素子。