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JPH03151667A - Switching element and its manufacturing method - Google Patents

Switching element and its manufacturing method

Info

Publication number
JPH03151667A
JPH03151667A JP1290210A JP29021089A JPH03151667A JP H03151667 A JPH03151667 A JP H03151667A JP 1290210 A JP1290210 A JP 1290210A JP 29021089 A JP29021089 A JP 29021089A JP H03151667 A JPH03151667 A JP H03151667A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
switching element
organic compound
donating
metal
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.)
Pending
Application number
JP1290210A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Asakawa
浅川 史郎
Akira Taomoto
昭 田尾本
Katsuhiro Nichogi
二梃木 克洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1290210A priority Critical patent/JPH03151667A/en
Publication of JPH03151667A publication Critical patent/JPH03151667A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、有機薄膜を用いたスイッチング素子、現在
の半導体電子デバイスに替わる分子電子デバイスとして
有望なスイッチング素子およびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a switching element using an organic thin film, a switching element that is promising as a molecular electronic device to replace current semiconductor electronic devices, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 近年、従来の半導体電子デバイスに替わるものとして、
分子電子デバイスの研究開発が盛んになってきている。
Conventional TechnologyIn recent years, as an alternative to conventional semiconductor electronic devices,
Research and development of molecular electronic devices is becoming more active.

その中でも、スイッチング機能をもつ有機薄膜用いたデ
バイスは論理素子作製の上で特に重要な素子と言える。
Among these, devices using organic thin films with switching functions can be said to be particularly important elements in the fabrication of logic elements.

スイッチング機能をもつ有機薄膜として、Cu/TCN
Q(テトラシアノキノジメタン)薄膜がある(米国特許
第4371883号明細書)。この有機薄膜は約10’
 V/cmの電界印加によりスイッチング動作が起こる
という極めて有望な材料のひとつである。
Cu/TCN as an organic thin film with switching function
There is a Q (tetracyanoquinodimethane) thin film (US Pat. No. 4,371,883). This organic thin film is about 10'
It is one of the most promising materials, as a switching action occurs when an electric field of V/cm is applied.

このCu / T CN Q薄膜はつぎのようにして製
造される。TCNQを溶解したアセトニトリル溶液にC
u板を一定時間浸漬する。浸漬の間に、下電極となるC
u板表面では、Cu / T CN Q錯体の多結晶成
長が起こり、Cu/TCNQm膜が形成されることとな
る。有機薄膜形成の後、アルミニウム等の上電極を設け
る。そして、上・下両電極間に電圧を印加すればスイッ
チング動作が起こることになる。
This Cu/TCNQ thin film is manufactured as follows. Add C to an acetonitrile solution in which TCNQ is dissolved.
Soak the u-plate for a certain period of time. During immersion, C, which becomes the lower electrode,
On the surface of the u-plate, polycrystalline growth of the Cu/TCNQ complex occurs, resulting in the formation of a Cu/TCNQm film. After forming the organic thin film, an upper electrode made of aluminum or the like is provided. Then, if a voltage is applied between the upper and lower electrodes, a switching operation will occur.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記Cu / T CN Q 1N膜の
場合、つぎのように問題がある。
Problems to be Solved by the Invention However, the above-mentioned Cu/TCN Q 1N film has the following problems.

■ アセトニトリルという有機溶媒の溶液を使う湿式法
(湿式プロセス)は、作業環境安全衛生の観点から好ま
しいといえない。
■ The wet method (wet process), which uses a solution of an organic solvent called acetonitrile, is not desirable from the standpoint of work environment safety and health.

■ 湿式法の場合、均質で厚み精度の良い薄膜形成が困
難である。性能の良いスイッチング素子を得ることが難
しいのである。
■ In the case of the wet method, it is difficult to form a thin film that is homogeneous and has good thickness accuracy. It is difficult to obtain switching elements with good performance.

■ また、下地金属表面だける有機薄膜が形成される湿
式法では、集積化・アレー化が難しいという問題がある
。特に微細化すると上下の電極が交差する部分で電極同
士が接触し短絡し易い。
(2) Furthermore, the wet method, in which a thin organic film is formed that exposes the underlying metal surface, has the problem that it is difficult to integrate or form an array. Particularly when miniaturized, the electrodes are likely to come into contact with each other at the intersections of the upper and lower electrodes, resulting in short circuits.

つまり、製造が困難であり、しかも、得られた構成物も
実用性が十分とは言えない状況なのである。
In other words, it is difficult to manufacture, and furthermore, the resulting structure cannot be said to have sufficient practicality.

この発明は、上記事情に鑑み、有機溶媒による作業環境
上の問題を招来せず、高性能かつ微細化が容易な有機薄
膜スイッチング素子およびその製造方法を提供すること
を課題とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an organic thin film switching element that does not cause problems in the working environment due to organic solvents, has high performance and is easily miniaturized, and a method for manufacturing the same.

課題を解決するための手段 前記課題を解決するため、請求項1〜5記載のスイッチ
ング素子では、上下両電極の間に、電子供与性有機化合
物層ないし電子供与性金属層と、電子吸引性有機化合物
層とが交互に積層され加熱処理されてなる積層体を設け
た構成をとっている。
Means for Solving the Problems In order to solve the problems, the switching elements according to claims 1 to 5 include an electron-donating organic compound layer or an electron-donating metal layer and an electron-withdrawing organic compound layer between the upper and lower electrodes. The structure includes a laminate in which compound layers are alternately laminated and heat treated.

請求項2記載のスイッチング素子では、加えて、上電極
および下電極のそれぞれが、並列に配列された複数の長
尺状電極からなり、上電極を構成する長尺状電極と、下
電極を構成する長尺状電極とが交差状に配列されており
、集積化(マルチ化)・アレー化構成を図るようにして
いる。
In addition, in the switching element according to claim 2, each of the upper electrode and the lower electrode includes a plurality of elongated electrodes arranged in parallel, and the elongated electrode forming the upper electrode and the elongated electrode forming the lower electrode. The elongated electrodes are arranged in a crisscross pattern to achieve an integrated (multiple) and array configuration.

請求項6〜9記載のスイッチング素子の製造方法では、
電子供与性有機化合物層ないし電子供与性金属層と、電
子吸引性有機化合物層とを真空蒸着法により下電極の上
に交互に積した後、電荷移動錯体が形成されるように加
熱処理を行い、その後、上電極を形成するようにしてい
る。
In the method for manufacturing a switching element according to claims 6 to 9,
After an electron-donating organic compound layer or an electron-donating metal layer and an electron-withdrawing organic compound layer are alternately deposited on the lower electrode by vacuum evaporation, heat treatment is performed to form a charge transfer complex. Then, the upper electrode is formed.

この発明における電子供与性有機化合物としては、芳香
族アミン、複素環式芳香族アミンアミン、例えば、p−
フェニレンジアミン、ジメチルニリン、ピリジン、キノ
リン、アクリジン、フェナジン、およびこれらの化合物
の4級塩、あるいは、フルバレン化合物、例えば、テト
ラチオフルバレン、テトラメチルテトラセレナフルバレ
ンなどが挙げられ、単独あるいは併用の形で用いられる
The electron-donating organic compound in this invention includes aromatic amines, heterocyclic aromatic amines, such as p-
Examples include phenylenediamine, dimethylniline, pyridine, quinoline, acridine, phenazine, and quaternary salts of these compounds, and fulvalene compounds, such as tetrathiofulvalene and tetramethyltetraselenafulvalene, alone or in combination. used in the form

この発明における電子供与性金属としては、周期率表第
Ia族のアルカリ金属、例えば、Na、K、あるいは、
第!b族の金属、例えば、銅、銀などが挙げられ、単独
あるいは併用の形で用いられる。
As the electron-donating metal in this invention, alkali metals of Group Ia of the periodic table, such as Na, K, or
No.! B-group metals, such as copper and silver, may be used alone or in combination.

この発明における電子吸引性有機化合物としては、ニト
リル基を含むキノイド型化合物、例えば、テトラシアノ
キノジメタン、テトラシアノナフトキノジメタン、ある
いは、ハロゲンを含むキノイド型化合物、例えば、クロ
ラニル、プロマニルなどが挙げられ、単独あるいは併用
の形で用いられる。
Examples of the electron-withdrawing organic compound in this invention include quinoid-type compounds containing a nitrile group, such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanonaphthoquinodimethane, or quinoid-type compounds containing a halogen, such as chloranil and promanil. These can be used alone or in combination.

作用 この発明においては、スイッチング機能ある有機薄膜が
、従来のような湿式プロセスでなく、真空蒸着・加熱処
理という1ライプロセスにより形成できるため、作業環
境上の問題が解消される。
Function: In the present invention, an organic thin film having a switching function can be formed by a one-line process of vacuum deposition and heat treatment, rather than a conventional wet process, thereby solving problems in the working environment.

また、ドライプロセスは、均質で厚み精度がよい薄膜形
成が容易に行えるため、性能のよう素子が得られる。
In addition, the dry process can easily form a thin film that is homogeneous and has good thickness accuracy, so a device with good performance can be obtained.

有機薄膜が下電極以外の部分にも形成できるため、上下
間の電極接触が起こり難く、微細化が容易である。
Since the organic thin film can be formed on parts other than the lower electrode, contact between the upper and lower electrodes is difficult to occur, and miniaturization is easy.

実施例 続いて、この発明のスイッチング素子の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。
Embodiments Next, embodiments of the switching element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図に本発明のスイッチング素子の一実施例をあられ
す模式的断面図を示す。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the switching element of the present invention.

第1図にみるように、この発明のスイッチング素子では
、下電極12と上電極14の間に電荷移動錯体積層体1
3が設けられた構成となっているが、つぎのようにして
製造されたものである。
As shown in FIG. 1, in the switching element of the present invention, a charge transfer complex laminate 1 is provided between the lower electrode 12 and the upper electrode 14.
3, and was manufactured as follows.

第1図のように、下電極12が形成された基板11上に
電子供与性有機化合物層ないし電子供与性金属層と、電
子吸引性有機化合物層とを真空蒸着法により交互に積ん
でおいて、つぎに電荷移動錯体が形成されるように適当
温度・適当時間の熱処理を行い、しかる後、積層体13
の表面に上電極14を形成できる。
As shown in FIG. 1, on a substrate 11 on which a lower electrode 12 is formed, an electron-donating organic compound layer or an electron-donating metal layer and an electron-withdrawing organic compound layer are alternately stacked by vacuum evaporation. , Next, heat treatment is performed at an appropriate temperature and for an appropriate time so that a charge transfer complex is formed, and then the laminate 13
An upper electrode 14 can be formed on the surface.

基板11としては、普通、ガラス基板、セラミック基板
などの絶縁基板が用いられる。下電極12としては、金
、銀、銅、クロムなどの金属層が挙げられる。下電極兼
用の金属板やシリコン基板、あるいは、下電極パターン
を絶縁層を介して設けたシリコン基板などが使われるこ
ともある。上電極14としては、やはり金、銀、銅、ク
ロムなどの金属層が挙げられる。
As the substrate 11, an insulating substrate such as a glass substrate or a ceramic substrate is usually used. Examples of the lower electrode 12 include metal layers such as gold, silver, copper, and chromium. A metal plate or silicon substrate that also serves as the lower electrode, or a silicon substrate on which a lower electrode pattern is provided via an insulating layer may be used. As the upper electrode 14, metal layers such as gold, silver, copper, and chromium can also be used.

通常、電子供与性有機化合物層か電子供与性金属層のい
ずれか一方だけと電子吸引性有機化合物層を積層するよ
うにするが、供与性層の層構成が、ある層を電子供与性
有機化合物で形成し他の層を電子供与性金属で形成して
併用するようにしてもよい。
Usually, only either the electron-donating organic compound layer or the electron-donating metal layer and the electron-withdrawing organic compound layer are laminated, but if the layer structure of the donating layer is Alternatively, the other layer may be formed of an electron-donating metal and used in combination.

また、電子供与性有機化合物層、電子供与性金属層、電
子吸引性有機化合物層はいずれも、普通、各層を同じ化
合物で形成するが、種類の違う化合物で作られた層が併
存するようにしてもよい。得られたスイッチング素子の
積層体において種類の異なる電荷移動錯体の層が積層さ
れてなる構成であってもよいのである。様々な層構成が
可能であり、スイッチ機能の異なる多種類のスイッチが
実現できるため、バラエティに冨むスイッチシリーズを
企画することができる。
Furthermore, although each layer of the electron-donating organic compound layer, electron-donating metal layer, and electron-withdrawing organic compound layer is usually formed of the same compound, layers made of different types of compounds may coexist. You can. The resulting stack of switching elements may have a structure in which layers of charge transfer complexes of different types are stacked. Since various layer configurations are possible and many types of switches with different switch functions can be realized, it is possible to plan a switch series with a wide variety.

電子供与性体層や電子吸引性体層は、例えば、第4図に
示す装置を用いて形成する。
The electron donor layer and the electron attractor layer are formed using, for example, the apparatus shown in FIG.

蒸着装置41内部は真空排気系42により所定の真空度
に調整される。装置41内に導入された基板55は温度
制御部50により適当な温度に保たれる。容器43〜4
6には、それぞれ電子供与性体材料、電子吸引性体材料
のが入れられている。容器43〜46には、例えば、ル
ツボが使われるが、材料の性質に応じて与えられた条件
下で十分に制御された形で蒸着できるようなりヌーセン
セルが使われるようであってもよい。もちろん、装置4
1内に置く容器の数は特に限定されない。また、低沸点
化合物材料であれば、容器に入れたすせずにノズル52
を使い外部の試料導入口51から流量制御しつつガス状
の形で導き蒸着するようにしてもよい。
The inside of the vapor deposition apparatus 41 is adjusted to a predetermined degree of vacuum by a vacuum exhaust system 42. The substrate 55 introduced into the device 41 is maintained at an appropriate temperature by the temperature control section 50. Container 43-4
6 contains an electron donating material and an electron attracting material, respectively. For the containers 43 to 46, for example, a crucible is used, but depending on the properties of the material, a Nutsen cell may be used, since it allows vapor deposition in a well-controlled manner under given conditions. Of course, device 4
The number of containers placed in one is not particularly limited. In addition, if it is a low boiling point compound material, it is possible to use the nozzle 52 without putting it in a container.
The vapor may be introduced in a gaseous form while controlling the flow rate from the external sample introduction port 51 for vapor deposition.

第4図に示す装置では、膜厚計49で蒸着膜厚みの検出
ができる。それと、所望の真空度にならないうちは蒸着
がなされないように、真空排気系に連動するシャッター
48が設けられている。
In the apparatus shown in FIG. 4, the thickness of the deposited film can be detected using a film thickness meter 49. In addition, a shutter 48 is provided which is linked to the vacuum evacuation system so that deposition is not performed until a desired degree of vacuum is achieved.

なお、蒸着装置41は圧力調整のために窒素ガスを導入
する構成であってもよい。
Note that the vapor deposition device 41 may be configured to introduce nitrogen gas for pressure adjustment.

得られたスイッチング素子の積層体13は、第10 図に示すように、反応が十分に進み全て電荷移動錯体に
なったものでもよいが、一部分が未反応のまま残り、第
2図にみるように、電荷移動錯体層231と電子供与性
体層232が併用されたり、あるいは、第3図にみるよ
うに、電荷移動錯体331と電子吸引性体層332が併
用されていて、バリヤ層もしくは導電層が積層体13内
にあるようであってもよい。
The resulting switching element stack 13 may be one in which the reaction has sufficiently progressed and all become charge transfer complexes, as shown in FIG. 10, but a portion remains unreacted, as shown in FIG. In some cases, a charge transfer complex layer 231 and an electron donor layer 232 are used together, or as shown in FIG. It may appear that the layers are within the stack 13.

また、第7図にみるように、下電極12および上電極1
4のそれぞれが並列に配列された複数の長尺状電極12
a・・・、14a・・・からなり、下電極用長尺状電極
12a・・・と、上電極用長尺状電極14a・・・とが
交差状に配列されていると、交差点20毎に独立したス
イッチング要素のある集積化・アレイ化構造になり、論
理素子用により適したものとなる。
Further, as shown in FIG. 7, the lower electrode 12 and the upper electrode 1
A plurality of elongated electrodes 12 each having a plurality of long electrodes 12 arranged in parallel.
a..., 14a..., and when the elongated electrodes 12a... for lower electrodes and the elongated electrodes 14a... for upper electrodes are arranged in a crosswise manner, at every intersection 20. This results in an integrated and arrayed structure with independent switching elements, making it more suitable for logic devices.

実施例1 基板として石英基板を、上下電極としてCuを、電子供
与性金属としてCuを、電子吸引性有機化合物としてT
CNQをそれぞれ用いた。真空度10−5〜10− h
Torrの下、Cuに関してはルツボ温度的1100°
C,TCNQに関してはルツボ温度130〜200゛C
の温度で、CuとTCNQをこの順で交互に6層づつ蒸
着した。総膜厚みは約6000人でCuとTCNQが重
量比率で65 : 180の割合であった。このように
して作製された膜の分光特性はTCNQ単体のものと同
じであった。続いて、真空下、約100°Cで30分間
熱処理した。この操作により膜が緑色に変わった。この
緑色有機薄膜の分光特性を調べてみたところ、第5図に
みるように、TCNQ / Cu錯体の分光特性に一致
しており、電荷移動錯体が確かに形成されたことが確認
できた。なお、上下電極が交差する面積は1mm”とし
、膜厚〜6000人の電機特性を調べたところ初期状態
の抵抗値は約400にΩ、スイッチング後の抵抗値は約
950Ωとなった。画電極も真空蒸着法により形成した
Example 1 A quartz substrate was used as the substrate, Cu was used as the upper and lower electrodes, Cu was used as the electron-donating metal, and T was used as the electron-withdrawing organic compound.
CNQ was used respectively. Vacuum degree 10-5~10-h
Under Torr, crucible temperature is 1100° for Cu.
For C, TCNQ, crucible temperature 130-200°C
Six layers of Cu and TCNQ were alternately deposited in this order at a temperature of . The total film thickness was approximately 6000, and the weight ratio of Cu and TCNQ was 65:180. The spectral characteristics of the film thus produced were the same as those of TCNQ alone. Subsequently, heat treatment was performed at about 100° C. for 30 minutes under vacuum. This operation turned the membrane green. When we investigated the spectral characteristics of this green organic thin film, we found that they matched those of the TCNQ/Cu complex, as shown in Figure 5, confirming that a charge transfer complex was indeed formed. In addition, the area where the upper and lower electrodes intersect is 1 mm'', and when the electrical characteristics of the film thickness and 6,000 people were investigated, the resistance value in the initial state was approximately 400 Ω, and the resistance value after switching was approximately 950 Ω. It was also formed by a vacuum evaporation method.

実施例2 CuとTCNQの重量比率が65 : 350とするよ
うにした他は、実施例1と同様にしてスイッチング素子
を得た。加熱処理後の膜の色は黄緑色であ1 2 った。この黄緑色有機薄膜の分光特性の測定結果から、
T CN Q / Cu錯体と中性のTCNQが混じっ
ていることが分かった。TCNQ層の一部分が未反応の
まま残っていると推察される。
Example 2 A switching element was obtained in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of Cu and TCNQ was 65:350. The color of the film after the heat treatment was yellow-green 1 2 . From the measurement results of the spectral characteristics of this yellow-green organic thin film,
It was found that the TCNQ/Cu complex and neutral TCNQ were mixed. It is presumed that a portion of the TCNQ layer remains unreacted.

実施例3 電極としてAgを、電子供与性有機化合物としてテトラ
チオフルバレンを、電子吸引有機化合物としてクロラニ
ルを用い、実施例1と同じようにして、スイッチング素
子を得た。
Example 3 A switching element was obtained in the same manner as in Example 1 using Ag as the electrode, tetrathiofulvalene as the electron-donating organic compound, and chloranil as the electron-withdrawing organic compound.

実施例4 電極としてAgを、電子供与性金属としてK(カリウム
)を、電子吸引性有機化合物としてTCNQを用い、実
施例1と同じようにして、スイッチング素子を得た。
Example 4 A switching element was obtained in the same manner as in Example 1 using Ag as the electrode, K (potassium) as the electron-donating metal, and TCNQ as the electron-withdrawing organic compound.

実施例5 電極としてAgを、電子供与性有機化合物としてテトラ
メチルベンチヂンを、電子吸引性有機化合物としてフル
オロTCNQを用い、実施例1と同じようにして、スイ
ッチング素子を得た。
Example 5 A switching element was obtained in the same manner as in Example 1, using Ag as the electrode, tetramethylbendine as the electron-donating organic compound, and fluoroTCNQ as the electron-withdrawing organic compound.

実施例6 電極としてAgを、電子供与性有機化合物としてジヒド
ロジメチルフェナジンを、電子吸引性有機化合物として
テトラフルオロTCNQを用い、実施例1と同じように
して、スイッチング素子を得た。
Example 6 A switching element was obtained in the same manner as in Example 1 using Ag as the electrode, dihydrodimethylphenazine as the electron-donating organic compound, and tetrafluoroTCNQ as the electron-withdrawing organic compound.

実施例7 電極としてAgを、電子供与性有機化合物としてテトラ
メチルフェニレンジアミンを、電子吸引性有機化合物と
してTCNQを用い、実施例1と同じようにして、□ス
イッチング素子を得た。
Example 7 A □ switching element was obtained in the same manner as in Example 1 using Ag as the electrode, tetramethylphenylenediamine as the electron-donating organic compound, and TCNQ as the electron-withdrawing organic compound.

実施例1のスイッチング素子の機能を測定したところ、
第6図に示すようにスイッチング動作した。もちろん、
他のスイッチング素子も同様である。スイッチング開始
電圧Vsをそれぞれ各スイッチング素子について測定し
た。測定結果を、第1表に示す。
When the function of the switching element of Example 1 was measured,
A switching operation was performed as shown in FIG. of course,
The same applies to other switching elements. The switching start voltage Vs was measured for each switching element. The measurement results are shown in Table 1.

3 4 第  1  表 実施例8 石英板上に下電極用として、幅0.2mm、電極間隔0
.5 mmの櫛歯状に並んだCu電極10本を蒸着法を
利用して形成した後、実施例1と同様にCu層とTCN
Q層を交互に蒸着し、加熱処理した後、さらに、上電極
用として、幅0,2閣、電極間隔0゜5mmの櫛歯状に
並んだCr電極10本を上下のCu、Cr電極が直交す
る形で蒸着法を利用して形成しスイッチング素子を得た
3 4 Table 1 Example 8 As a lower electrode on a quartz plate, width 0.2 mm, electrode spacing 0
.. After forming ten Cu electrodes arranged in a 5 mm comb shape using a vapor deposition method, a Cu layer and TCN were formed in the same manner as in Example 1.
After the Q layers were alternately deposited and heat treated, 10 Cr electrodes arranged in a comb-like shape with a width of 0.2 mm and an electrode spacing of 0.5 mm were then used for the upper electrode. A switching element was obtained by forming orthogonal shapes using a vapor deposition method.

このスイッチング素子には、10X10= 100個の
独立したスイッチング要素がある。各要素に個別に電圧
をかけたところ、各要素とも第6図に示す正常なスイッ
チング動作を示した。実施例8のスイッチング素子は、
特定要素を予めONまたはOFFにすることにより、プ
ログラム・ロジッツク・アレーの如き論理素子として使
うことができる。
This switching element has 10×10=100 independent switching elements. When a voltage was applied to each element individually, each element exhibited normal switching operation as shown in FIG. The switching element of Example 8 is:
By turning specific elements ON or OFF in advance, it can be used as a logic element such as a programmed logic array.

比較例1 比較例1のスイッチング素子は実施例8と同様の上下電
極構成である。下電極を形成した後、TCNQを溶かし
たアセトニトリル溶液に浸漬し、厚み約2μmの有機薄
膜を電極表面部分だけに成長させた。ついで、下電極に
直交する形で上電極を蒸着形成した。しかしながら、こ
のスイッチング素子では100個のスイッチング素子の
うち96箇所で上下電極が短絡してしまっていた。
Comparative Example 1 The switching element of Comparative Example 1 has the same upper and lower electrode configuration as Example 8. After forming the lower electrode, it was immersed in an acetonitrile solution containing TCNQ to grow an organic thin film with a thickness of about 2 μm only on the surface of the electrode. Then, an upper electrode was formed by vapor deposition perpendicular to the lower electrode. However, in this switching element, the upper and lower electrodes were short-circuited at 96 locations out of 100 switching elements.

この発明は、上記実施例に限らない。電子供与性体層や
電子吸引性体層用の蒸着薄膜形成は、材料や組み合せ態
様などの選択に応して、基板冷却する態様も含め、最適
な条件で行う。また、加熱処理も、材料組み合せ態様な
どの選択に応じ、最5 6 適の錯体形成(着色変化により容易に識別される)がな
される加熱温度・時間の条件で行う。電子供与性体層・
電子吸引性体層用の材料、組み合せも、上記例示の化合
物や組み合せに限らないことはいうまでもない。
This invention is not limited to the above embodiments. Formation of the vapor-deposited thin film for the electron donor layer and the electron-withdrawing layer is performed under optimal conditions, including the mode of cooling the substrate, depending on the selection of materials and combinations. Further, the heat treatment is also carried out under heating temperature and time conditions that will result in the most appropriate complex formation (easily identified by color change) depending on the selection of material combinations and the like. Electron donor layer/
It goes without saying that the materials and combinations for the electron-withdrawing layer are not limited to the compounds and combinations exemplified above.

発明の効果 以上に述べたように、請求項1〜5記載のスイッチング
素子は、ドライプロセスでよる画形成が可能であるため
、作業環境上の問題がな(、高性能で微細化も容易な実
用性の優れたものとなる。
Effects of the Invention As described above, the switching elements according to claims 1 to 5 can form an image by a dry process, so there are no problems in the working environment (they are high-performance and easy to miniaturize). It has excellent practicality.

請求項2記載のスイッチング素子は、加えて、集積化・
アレイ化が図られていて、より実用性に優れる。
In addition, the switching element according to claim 2 is integrated.
It is designed to be arrayed, making it more practical.

請求項6〜9記載の製造方法は、上記の有用なスイッチ
ング素子をドライプロセスにより容易かつ安全に製造す
ることができる。
The manufacturing method according to claims 6 to 9 allows the above-mentioned useful switching element to be manufactured easily and safely by a dry process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明のスイッチング素子の一例の構成を
あられす模式的断面図、第2図および第3図は、それぞ
れ、他の実施例における積層体の構成を模式的にあられ
す部分断面図、第4図は、この発明のスイッチング素子
の製造に使う蒸着装置の構成をあられす模式的説明図、
第5図は、実施例1のスイッチング素子にお&Jる有機
薄膜の光吸収特性(分光スペクトル)をあられず特性図
、第6図は、実施例1のスイッチング素子のスイッチン
グ動作前後の抵抗値の変化をあられす特性図、第7図は
、請求項2記載のスイッチング素子における上下電極の
一例をあられす平面図である。 11・・・・・・基板、12・・・・・・下電極、12
a・・・・・・上電極用長尺状電極、13・・・・・・
積層体、14・・・・・・上電極、14a・・・・・・
上電極用長尺状電極、231.331・・・・・・電荷
移動錯体層、232・・・・・・電子供与性体層、33
2・・・・・・電子吸引性体層。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an example of a switching element of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are partial cross-sectional views schematically showing the structure of a laminate in other embodiments. FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of a vapor deposition apparatus used for manufacturing the switching element of the present invention.
Fig. 5 is a characteristic diagram showing the light absorption characteristics (spectral spectra) of the organic thin film included in the switching element of Example 1, and Fig. 6 shows the resistance value before and after the switching operation of the switching element of Example 1. FIG. 7 is a plan view showing an example of the upper and lower electrodes in the switching element according to the second aspect. 11...Substrate, 12...Lower electrode, 12
a... Long electrode for upper electrode, 13...
Laminated body, 14... Upper electrode, 14a...
Elongated electrode for upper electrode, 231.331... Charge transfer complex layer, 232... Electron donor layer, 33
2... Electron-attracting body layer.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)上下両電極の間に、電子供与性有機化合物層ない
し電子供与性金属層と、電子吸引性有機化合物層とが交
互に積層され加熱処理されてなる積層体が設けられてい
るスイッチング素子。
(1) A switching element in which a laminate in which an electron-donating organic compound layer or an electron-donating metal layer and an electron-withdrawing organic compound layer are alternately laminated and heat-treated is provided between the upper and lower electrodes. .
(2)上電極および下電極のそれぞれが、並列に配列さ
れた複数の長尺状電極からなり、上電極を構成する長尺
状電極と下電極を構成する長尺状電極とが交差状に配列
されているスイッチング素子。
(2) Each of the upper electrode and the lower electrode consists of a plurality of long electrodes arranged in parallel, and the long electrodes forming the upper electrode and the long electrodes forming the lower electrode intersect. Switching elements arranged in an array.
(3)電子供与性有機化合物が、芳香族アミン、複素環
式芳香族アミン、フルバレン化合物のうちの少なくとも
一つである請求項1または2記載のスイッチング素子。
(3) The switching element according to claim 1 or 2, wherein the electron-donating organic compound is at least one of an aromatic amine, a heterocyclic aromatic amine, and a fullvalene compound.
(4)電子供与性金属が、周期率表第 I a族のアルカ
リ金属、第 I b族の金属のうちの少なくとも一つであ
る請求項1または2記載のスイッチング素子。
(4) The switching element according to claim 1 or 2, wherein the electron-donating metal is at least one of an alkali metal in group Ia of the periodic table and a metal in group Ib.
(5)電子吸引性有機化合物がニトリル基を含むキノイ
ド型化合物、ハロゲンを含むキノイド型化合物のうちの
少なくとも一つである請求項1から4までのいずれかに
記載のスイッチング素子。
(5) The switching element according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron-withdrawing organic compound is at least one of a quinoid compound containing a nitrile group and a quinoid compound containing a halogen.
(6)電子供与性有機化合物層ないし電子供与性金属層
と、電子吸引性有機化合物層とを真空蒸着法により交互
に下電極の上に積層した後、電荷移動錯体が形成される
ように加熱処理を行い、その後、上電極を形成するスイ
ッチング素子の製造方法。
(6) Electron-donating organic compound layers or electron-donating metal layers and electron-withdrawing organic compound layers are alternately laminated on the lower electrode by vacuum evaporation, and then heated to form a charge transfer complex. A method for manufacturing a switching element, which comprises performing a treatment and then forming an upper electrode.
(7)電子供与性有機化合物が、芳香族アミン、複素環
式芳香族アミン、フルバレン化合物のうちの少なくとも
一つである請求項6記載のスイッチング素子の製造方法
(7) The method for manufacturing a switching element according to claim 6, wherein the electron-donating organic compound is at least one of an aromatic amine, a heterocyclic aromatic amine, and a fullvalene compound.
(8)電子供与性金属が、周期率表第 I a族のアルカ
リ金属、第 I b族の金属のうちの少なくとも一つであ
る請求項6記載のスイッチング素子の製造方法。
(8) The method for manufacturing a switching element according to claim 6, wherein the electron-donating metal is at least one of an alkali metal in group Ia of the periodic table and a metal in group Ib.
(9)電子吸引性有機化合物がニトリル基を含むキノイ
ド型化合物、ハロゲンを含むキノイド型化合物のうちの
少なくとも一つである請求項6から8までのいずれかに
記載のスイッチング素子の製造方法。
(9) The method for manufacturing a switching element according to any one of claims 6 to 8, wherein the electron-withdrawing organic compound is at least one of a quinoid compound containing a nitrile group and a quinoid compound containing a halogen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5343050A (en) * 1992-01-07 1994-08-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Organic electroluminescent device with low barrier height
US5596208A (en) * 1994-12-09 1997-01-21 Lucent Technologies Inc. Article comprising an organic thin film transistor

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