JPH05347422A - Bistable diode - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二安定ダイオードに関し、メモリ作用を有
し、電流のｏｎ，ｏｆｆ比率が大きい二安定ダイオード
を提供する。
【構成】 第１の導電性電極（１）と第２の導電性電極
（４）の間に挟まれた２層以上の誘電体層（２），
（３）を有し、この２層以上の誘電体層（２），（３）
のうち少なくとも１層を強誘電体層（３）にする。この
場合、第１の導電性電極（１）と第２の導電性電極
（４）のうちの少なくとも一方の導電性電極と誘電体層
（２），（３）の界面に、キャリアの移動を阻止するバ
リアを存在させることができ、また、第１の導電性電極
（１）と第２の導電性電極（４）のうちの少なくとも一
方の導電性電極を超伝導性を示す金属あるいは酸化物材
料で構成し、また、透明電極とすることができる。
(57) [Summary] [Object] To provide a bistable diode having a memory function and a large current on / off ratio. [Structure] Two or more dielectric layers (2) sandwiched between a first conductive electrode (1) and a second conductive electrode (4),
(3) having two or more dielectric layers (2), (3)
At least one of the layers is used as a ferroelectric layer (3). In this case, transfer of carriers to the interface between at least one of the first conductive electrode (1) and the second conductive electrode (4) and the dielectric layers (2) and (3). A barrier or barrier may be present, and at least one of the first conductive electrode (1) and the second conductive electrode (4) has a superconductive metal or oxide. It can be made of a material and can be a transparent electrode.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、二つの安定状態をもつ
いわゆる二安定ダイオードに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to so-called bistable diodes having two stable states.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コンピュータに代表される情報処理用エ
レクトロニクス装置の分野においてはスイッチ動作やメ
モリ作用を行う素子が必要になることが多い。メモリの
場合は、情報処理量の膨大化に応じてきわめて多数のメ
モリ要素をトランジスタやダイオードを用いて作る必要
がある。2. Description of the Related Art In the field of information processing electronics represented by a computer, an element that performs a switch operation or a memory function is often required. In the case of a memory, it is necessary to make an extremely large number of memory elements using transistors and diodes according to the enormous amount of information processing.
【０００３】したがって、１個のメモリ要素を構成する
のに必要な素子数は少ない方が有利であることはいうま
でもない。また、液晶表示装置等のディスプレイデバイ
スにおいても、個々の画素にメモリ作用あるいは電圧−
電流の非線型特性をもたせることができれば高品質画面
を単純な駆動回路を用いて実現することができる。Therefore, it goes without saying that it is advantageous that the number of elements required to form one memory element is small. Also, in a display device such as a liquid crystal display device, a memory function or a voltage-
If the non-linear characteristic of the current can be provided, a high quality screen can be realized by using a simple drive circuit.
【０００４】そしてまた、メモリ作用をもつダイオード
を、従来多用されていた半導体材料のほかに、金属、酸
化物、酸化物導体、金属超伝導体あるいは酸化物超伝導
体を用いて構成することができれば、材料の選択の自由
度、製造工程の選択性の自由度が高くなるため、これら
の応用範囲が大きく拡がることになり、産業上有利と考
えられる。Further, a diode having a memory function may be constructed by using a metal, an oxide, an oxide conductor, a metal superconductor or an oxide superconductor in addition to the semiconductor material which has been widely used conventionally. If possible, the degree of freedom in the selection of materials and the degree of freedom in the selection of the manufacturing process will be increased, so that the range of application of these will be greatly expanded, which is considered to be industrially advantageous.
【０００５】半導体材料を使用しないダイオードとして
は、従来から、ＭＩＭトンネルダイオードが知られてい
る。A MIM tunnel diode is conventionally known as a diode which does not use a semiconductor material.
【０００６】図６（Ａ），（Ｂ）は、従来のＭＩＭトン
ネルダイオードの模式的構成説明図である。この図６
（Ａ）において、５１はＭ（Ｔａ）、５２はＩ（Ｔａ2
Ｏ5 ）、５３はＭ（Ｔａ）である。このＭＩＭトンネル
ダイオードは、Ｔａ等の金属を電極とし、Ｔａ2 Ｏ5 を
絶縁体層とするＴａ／Ｔａ2 Ｏ5 ／Ｔａ等の構造をもっ
ている。FIGS. 6A and 6B are schematic configuration explanatory views of a conventional MIM tunnel diode. This Figure 6
In (A), 51 is M (Ta) and 52 is I (Ta 2
O 5), 53 is an M (Ta). This MIM tunnel diode has a structure such as Ta / Ta 2 O 5 / Ta in which a metal such as Ta is used as an electrode and Ta 2 O 5 is used as an insulating layer.
【０００７】このダイオードでは、図６（Ｂ）のエネル
ギーバンド図に示されるように、電極５１に負、電極５
３に正のバイアス電圧を印加したとき、絶縁体層である
薄い金属酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ）５２のバリアを通して電
子がトンネルすることによって電流が流れる。電子のト
ンネル確率はＭＩＭトンネルダイオードに加える電圧に
依存する。これは、印加する電圧によって、バリアの平
均的な高さ、および、電子がトンネルしなければならな
いバリアの幅が変化するためである。In this diode, as shown in the energy band diagram of FIG. 6B, the electrode 51 is negative and the electrode 5 is negative.
When a positive bias voltage is applied to 3, the electrons tunnel through the barrier of the thin metal oxide (Ta 2 O 5 ) 52, which is the insulator layer, so that a current flows. The electron tunneling probability depends on the voltage applied to the MIM tunnel diode. This is because the applied voltage changes the average height of the barrier and the width of the barrier through which electrons must tunnel.
【０００８】このため、ＭＩＭトンネルダイオードの電
流は、印加電圧を高くしていくと、線型特性がある場合
よりも大きな値になる。このようなＭＩＭトンネルダイ
オードにおいては、印加電圧を一つ定めると電流が一つ
定まり、電流−電圧特性が一価関数となるため、ダイオ
ード自体にはメモリ作用はない。Therefore, the current of the MIM tunnel diode becomes larger as the applied voltage becomes higher than that in the case where there is a linear characteristic. In such an MIM tunnel diode, when one applied voltage is determined, one current is determined, and the current-voltage characteristic becomes a monovalent function, so that the diode itself has no memory effect.
【０００９】メモリ作用をもつダイオードとしては高濃
度のｐ型、ｎ型層を用いたｐｎトンネルダイオードが知
られている。このｐｎトンネルダイオードには、電流−
電圧特性に負性抵抗特性があるために、適当な負荷を接
続すると二安定動作させることができる。As a diode having a memory function, a pn tunnel diode using high-concentration p-type and n-type layers is known. This pn tunnel diode has a current −
Since the voltage characteristic has a negative resistance characteristic, bistable operation can be performed by connecting an appropriate load.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前記のＭＩＭトンネル
ダイオードによっては二安定動作を行わせることができ
ず、ｐｎトンネルダイオードによっては二安定動作が実
現できるが、負性抵抗特性が現れる電圧レベルが用途に
よっては小さすぎ、二安定状態での電流レベルに大きな
差がない等の問題がある。The above MIM tunnel diode cannot perform bistable operation, and the pn tunnel diode can realize bistable operation, but the voltage level at which the negative resistance characteristic appears is used. However, there are problems that they are too small and there is no great difference in the current level in the bistable state.
【００１１】しかし、メモリを含む情報処理装置や液晶
表示等の画素の駆動等の技術分野においては、ダイオー
ド１個にメモリ作用があると都合がよい場合が多い。本
発明は、二安定特性をもち、電流のｏｎ，ｏｆｆ比率が
大きい二安定ダイオードを提供することを目的とする。However, in the technical field of information processing apparatus including a memory and driving of pixels such as liquid crystal display, it is often convenient for one diode to have a memory function. An object of the present invention is to provide a bistable diode having a bistable characteristic and a large current on / off ratio.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる二安定ダ
イオードにおいては、前記の目的を達成するため、第１
の導電性電極と、第２の導電性電極と、該第１の導電性
電極と第２の導電性電極の間に挟まれた２層以上の誘電
体層を有し、該２層以上の誘電体層のうち少なくとも一
層が強誘電体層である構成を採用した。In order to achieve the above-mentioned object, the bistable diode according to the present invention has a first structure.
A conductive electrode, a second conductive electrode, and two or more dielectric layers sandwiched between the first conductive electrode and the second conductive electrode. At least one of the dielectric layers is a ferroelectric layer.
【００１３】この場合、第１の導電性電極と第２の導電
性電極のうちの少なくとも一方の導電性電極と誘電体層
の界面に、キャリアの移動を阻止するバリアが存在する
構成を採ることができる。In this case, a barrier is provided at the interface between the conductive layer of at least one of the first conductive electrode and the second conductive electrode and the dielectric layer. You can
【００１４】また、この場合、第１の導電性電極と第２
の導電性電極の一方あるいは双方を超伝導性を示す金属
あるいは酸化物材料として電極抵抗を低減し、あるい
は、透明電極として全体的に透明なダイオードを実現す
ることができる。In this case, the first conductive electrode and the second conductive electrode
It is possible to reduce the electrode resistance by using one or both of the conductive electrodes described above as a metal or an oxide material exhibiting superconductivity, or realize an entirely transparent diode as a transparent electrode.
【００１５】[0015]
【作用】本発明の作用を説明するに先立って、通常のダ
イオードで電流が電圧の関数として定まる本質的要因に
ついて検討する。従来知られているＭＩＭダイオードに
ついて、再び図６（Ｂ）の模式的エネルギーバンド図を
参照して説明する。この図はキャリアが電子である場合
を示しているが、キャリアが正孔である場合でも同様の
説明が可能である。Before explaining the operation of the present invention, the essential factor that determines the current as a function of the voltage in the conventional diode will be examined. A conventionally known MIM diode will be described again with reference to the schematic energy band diagram of FIG. Although this figure shows the case where the carrier is an electron, the same explanation can be applied when the carrier is a hole.
【００１６】電子は電極Ｍ（Ｔａ）５１からバリアをト
ンネルで通過してバリア層Ｉ（Ｔａ 2 Ｏ5 ）５２の伝導
帯に注入される。伝導帯の中をキャリアが移動して最終
的には電極Ｍ（Ｔａ）５３に入る。すなわち、この場合
は、電極Ｍ（Ｔａ）５１からバリア層Ｉ（Ｔａ2 Ｏ5 ）
５２の伝導帯のキャリア注入によって電流が定まってい
る。この注入量はバリア層Ｉ（Ｔａ2 Ｏ5 ）５２の中の
電界の電極Ｍ（Ｔａ）５１の界面で決まっている。Electrons pass through the barrier from the electrode M (Ta) 51.
The barrier layer I (Ta 2OFive) 52 conduction
Injected into the obi. The carrier moves in the conduction band and finally
Specifically, it enters the electrode M (Ta) 53. Ie in this case
From the electrode M (Ta) 51 to the barrier layer I (Ta2OFive)
The current is determined by the carrier injection in the conduction band of 52
It This implantation amount is the barrier layer I (Ta2OFive) In 52
It is determined at the interface of the electric field electrode M (Ta) 51.
【００１７】電磁気学の基本原理によれば、静電界をつ
くり出す源になっているのは電荷である。この電荷には
半導体の中のキャリアのように原理的に物質中から取り
出すことができる電荷と、誘電体の分極によって生じた
分極電荷のように物質から取り出せないものがある。According to the basic principles of electromagnetics, it is the charge that creates the electrostatic field. This charge includes charge that can be extracted from the substance in principle like carriers in the semiconductor, and charge that cannot be extracted from the substance such as polarized charge generated by polarization of the dielectric.
【００１８】ＭＩＭダイオードにおいては、バリア中の
電界を変化させる第１要因となっているのは電極に現れ
る電荷である。この電荷により誘電体の中の分極電荷が
変化し電極の電荷と分極電荷によりバリア中の電位分布
決定される。もし、電極に与えた電位が同じであって
も、分極電荷が異なる値をとればダイオード中の電位は
異なり、異なる電流が得られる。すなわち、メモリ作用
が現れる。In the MIM diode, the first factor that changes the electric field in the barrier is the charge appearing on the electrode. This charge changes the polarization charge in the dielectric, and the potential distribution in the barrier is determined by the charge of the electrode and the polarization charge. Even if the potentials applied to the electrodes are the same, if the polarization charges have different values, the potentials in the diodes are different and different currents are obtained. That is, the memory effect appears.
【００１９】誘電性をもつ物質の中には同一の電界に対
して、物質の履歴によって異なる分極を示す強誘電体が
ある。強誘電体では内部の分極が相互作用によって自発
的にある方向に生じており、この分極の方向が印加電圧
により変化させられる。強誘電体をダイオード中に用い
れば、同一電圧に対して複数の電位分布が得られ、ダイ
オード１個でメモリ作用が得られることになる。Among materials having dielectric properties, there is a ferroelectric substance which exhibits different polarization depending on the history of the material with respect to the same electric field. In the ferroelectric substance, the internal polarization is spontaneously generated in a certain direction due to the interaction, and the direction of this polarization is changed by the applied voltage. When a ferroelectric substance is used in a diode, a plurality of potential distributions can be obtained for the same voltage, and one diode can provide a memory effect.
【００２０】図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の二安定ダ
イオードの原理説明図である。図１（Ａ）は概略構成
図、図１（Ｂ）はｏｎ状態のエネルギーバンド図、図１
（Ｃ）はｏｆｆ状態のエネルギーバンド図である。この
図において、１は第１導電領域、２は誘電体バリア層、
３は強誘電体層、４は第２導電領域である。本発明の二
安定ダイオードは、原理的には、金属、半導体あるいは
酸化物超伝導体等からなる第１導電領域１と第２導電領
域４の間に、誘電体バリア層２と強誘電体層３を挟んで
構成されている。FIGS. 1A to 1C are explanatory views of the principle of the bistable diode of the present invention. 1A is a schematic configuration diagram, FIG. 1B is an energy band diagram in an on state, and FIG.
(C) is an energy band diagram in the off state. In this figure, 1 is a first conductive region, 2 is a dielectric barrier layer,
Reference numeral 3 is a ferroelectric layer, and 4 is a second conductive region. In principle, the bistable diode of the present invention comprises a dielectric barrier layer 2 and a ferroelectric layer between a first conductive region 1 and a second conductive region 4 made of a metal, a semiconductor, an oxide superconductor, or the like. It is constituted by sandwiching 3.
【００２１】図１（Ｂ）はｏｎ状態のエネルギーバンド
図である。この場合、誘電体の分極ベクトルＰが第２導
電領域４から第１導電領域１の方向を向いている場合
は、この分極電荷が作る電位変化は第１導電領域１から
みた電子がトンネルできる最大のバリアの幅の高さを低
めるように働く。したがって、ダイオードはｏｎ状態に
なる。FIG. 1B is an energy band diagram in the on state. In this case, when the polarization vector P of the dielectric is oriented from the second conductive region 4 to the first conductive region 1, the potential change created by this polarized charge is the maximum that electrons seen from the first conductive region 1 can tunnel. Works to lower the width of the barrier. Therefore, the diode is turned on.
【００２２】図１（Ｃ）はｏｆｆ状態のエネルギーバン
ド図である。一方、分極ベクトルＰが第１導電領域１か
ら第２導電領域４の方向を向いている場合は、この分極
電荷が作る電位変化は第１導電領域１からみた電子がト
ンネルできる最大のバリアの幅の高さを高めるように働
く。したがって、ダイオードはｏｆｆ状態になる。FIG. 1C is an energy band diagram in the off state. On the other hand, when the polarization vector P points in the direction from the first conductive region 1 to the second conductive region 4, the potential change created by this polarization charge is the maximum barrier width at which electrons can tunnel from the first conductive region 1. Work to increase the height of. Therefore, the diode is turned off.
【００２３】この分極ベクトルＰの向きを変化させるに
は、ダイオードに十分大きな所定の方向の電圧を加え
る。例えば、ｏｎ状態からｏｆｆ状態に変化させるに
は、第２導電領域４を第１導電領域１に対して十分大き
な負の電圧を印加する。強誘電体層３の電界が大きくな
り分極ベクトルＰの向きが反転するとダイオードはｏｆ
ｆとなる。ｏｆｆ状態からｏｎ状態に変化させる場合
は、この逆の電圧を印加する。To change the direction of the polarization vector P, a sufficiently large voltage in a predetermined direction is applied to the diode. For example, in order to change from the on state to the off state, a sufficiently large negative voltage is applied to the second conductive region 4 with respect to the first conductive region 1. When the electric field of the ferroelectric layer 3 is increased and the direction of the polarization vector P is reversed, the diode is turned off.
f. When changing from the off state to the on state, the reverse voltage is applied.
【００２４】前記の説明のとおり、本発明の二安定ダイ
オードにおいては、同一の電界強度でも異なる分極をも
つことができる強誘電体を内部に用いたため、同じ電極
電圧に対して異なる電流を取ることができるようにな
る。このため、１個のダイオードにメモリ作用をもたせ
ることができる。なお、上記の説明においては、強誘電
体層３の片側にバリアが存在するものとして説明した
が、材料の組み合わせによっては、この構成に限られ
ず、第１導電領域１と第２導電領域４のうちの少なくと
も一方と強誘電体層３の間に、キャリアの移動を阻止す
るバリアが存在すれば、前記の作用効果を奏する。ま
た、これらの誘電体層を、誘電率またはエネルギーギャ
ップが異なる複数の層にして構成することもできる。As described above, in the bistable diode of the present invention, since the ferroelectric substance which can have different polarization even with the same electric field strength is used inside, different currents can be taken for the same electrode voltage. Will be able to. Therefore, one diode can have a memory function. In the above description, it is assumed that the barrier exists on one side of the ferroelectric layer 3, but the structure is not limited to this, depending on the combination of materials, and the first conductive region 1 and the second conductive region 4 may be formed. If there is a barrier that blocks the movement of carriers between at least one of them and the ferroelectric layer 3, the above-mentioned effects can be obtained. Further, these dielectric layers can be configured as a plurality of layers having different permittivities or energy gaps.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。 （第１実施例）図２は、第１実施例の二安定ダイオード
の模式的構成説明図である。この図において、１１はＭ
ｇＯ基板、１２，１５はＮｂドープＳｒＴｉＯ3 層、１
３はＢａＴｉＯ3 層、１４はＳｉＯ2 層である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 2 is a schematic structural explanatory view of a bistable diode of the first embodiment. In this figure, 11 is M
gO substrate, 12, 15 are Nb-doped SrTiO 3 layers, 1
3 is a BaTiO 3 layer, and 14 is a SiO 2 layer.
【００２６】この実施例の二安定ダイオードは、ＭｇＯ
基板１１の上に、導電体である厚さが３００ｎｍでＮｂ
を０．０５ｗｔ％ドープされたＮｂドープＳｒＴｉＯ3
層１２、強誘電体である厚さが１００ｎｍのＢａＴｉＯ
3 層１３、常誘電体である厚さが２ｎｍのＳｉＯ2 層１
４、導電体である厚さが３００ｎｍのＮｂドープＳｒＴ
ｉＯ3 層１５を順次形成して構成されている。The bistable diode of this embodiment is MgO.
On the substrate 11, a conductor having a thickness of 300 nm and Nb
Nb-doped SrTiO 3 doped with 0.05 wt%
Layer 12, ferroelectric BaTiO 3 with a thickness of 100 nm
3 layers 13, paraelectric SiO 2 layer 1 with a thickness of 2 nm
4. Nb-doped SrT with a thickness of 300 nm, which is a conductor
It is formed by sequentially forming the iO 3 layer 15.
【００２７】そして、この二安定ダイオードにおいて
は、ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 層１２がアノードに相当
し、ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 層１５がカソードに相当す
る。In this bistable diode, the Nb-doped SrTiO 3 layer 12 corresponds to the anode and the Nb-doped SrTiO 3 layer 15 corresponds to the cathode.
【００２８】次に説明する他の実施例においても同様で
あるが、この実施例でＭｇＯ基板を採用した理由は、Ｍ
ｇＯ基板は、この上に堆積するＢａＴｉＯ3 層１３、Ｓ
ｉＯ 2 層１４等の各材料層との結晶の整合性がよいため
である。The same applies to other embodiments described below.
However, the reason for using the MgO substrate in this example is that M
The gO substrate is a BaTiO 3 deposited on this.3Layer 13, S
iO 2Good crystal matching with each material layer such as layer 14
Is.
【００２９】（第２実施例）図３は、第２実施例の二安
定ダイオードの模式的構成説明図である。この図におい
て、２１はＭｇＯ基板、２２，２５はＰｔ層、２３はＢ
ａＴｉＯ 3 層、２４はＳｉＯ2 層である。(Second Embodiment) FIG. 3 shows the second embodiment of the second embodiment.
It is a schematic structure explanatory view of a constant diode. This figure smells
21 is a MgO substrate, 22 and 25 are Pt layers, and 23 is B.
aTiO 3Layer, 24 is SiO2It is a layer.
【００３０】この実施例の二安定ダイオードは、ＭｇＯ
基板２１の上に、導電体であるＰｔ層２２、強誘電体で
あるＢａＴｉＯ3 層２３、常誘電体であるＳｉＯ2 層２
４、導電体であるＰｔ層２５を順次形成して構成されて
いる。The bistable diode of this example is MgO.
On the substrate 21, a Pt layer 22 which is a conductor, a BaTiO 3 layer 23 which is a ferroelectric substance, and a SiO 2 layer 2 which is a paraelectric substance.
4. Pt layer 25, which is a conductor, is sequentially formed.
【００３１】そして、この二安定ダイオードにおいて
は、Ｐｔ層２２がアノードに相当し、Ｐｔ層２５がカソ
ードに相当する。In the bistable diode, the Pt layer 22 corresponds to the anode and the Pt layer 25 corresponds to the cathode.
【００３２】この実施例の二安定ダイオードにおいて
は、アノード電極としてＰｔ層２２を用いているため、
Ｐｔ層２２からＢａＴｉＯ3 層２３に電流が注入されよ
うとしてもＰｔ層２２とＢａＴｉＯ3 層２３の間に存在
するバリアによって阻止されるために、Ｐｔ層２２側に
電圧を印加しても電流は殆ど流れない。この実施例の二
安定ダイオードをｏｆｆ状態にするためには、ダイオー
ドに逆バイアスを印加すればよく、小さな電流でｏｆｆ
になるという利点を有する。In the bistable diode of this embodiment, since the Pt layer 22 is used as the anode electrode,
Even if an electric current is injected from the Pt layer 22 to the BaTiO 3 layer 23, it is blocked by the barrier existing between the Pt layer 22 and the BaTiO 3 layer 23. It hardly flows. In order to put the bistable diode of this embodiment into the off state, a reverse bias may be applied to the diode, and the diode is turned off with a small current.
Has the advantage that
【００３３】（第３実施例）図４は、第３実施例の二安
定ダイオードの模式的構成説明図である。この図におい
て、３１はＭｇＯ基板、３２，３５はＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x 層、３３はＢａＴｉＯ3 層、３４はＹＡｌＯ3 層で
ある。(Third Embodiment) FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a bistable diode according to the third embodiment. In this figure, 31 is a MgO substrate, 32 and 35 are YBa 2 Cu 3 O.
7-x layer, 33 is a BaTiO 3 layer, and 34 is a YAlO 3 layer.
【００３４】この実施例の二安定ダイオードは、ＭｇＯ
基板３１の上に、導電体であるＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 層
３２、強誘電体であるＢａＴｉＯ3 層３３、バリアとな
る常誘電体ＹＡｌＯ3 層３４、導電体であるＹＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ7-x 層３５を順次形成して構成されている。The bistable diode of this example is MgO.
On the substrate 31, a YBa 2 Cu 3 O 7-x layer 32 which is a conductor, a BaTiO 3 layer 33 which is a ferroelectric substance, a paraelectric YAlO 3 layer 34 which serves as a barrier, and a YBa 2 C which is a conductor.
The u 3 O 7-x layer 35 is sequentially formed.
【００３５】そして、この二安定ダイオードにおいて
は、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 層３２がアノードに相当し、
ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 層３５がカソードに相当する。In this bistable diode, the YBa 2 Cu 3 O 7-x layer 32 corresponds to the anode,
The YBa 2 Cu 3 O 7-x layer 35 corresponds to the cathode.
【００３６】この実施例の二安定ダイオードにおいて
は、アノード電極およびカソード電極として超伝導体で
あるＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 層３２，３５を用いているた
め、電極抵抗がゼロになるという利点が得られる。この
実施例では、酸化物恒温超伝導体のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x を示したが、Ｎｂ合金やＰｂ合金等金属系超伝導体
を用いることも可能である。In the bistable diode of this embodiment, since the YBa 2 Cu 3 O 7-x layers 32 and 35 which are superconductors are used as the anode electrode and the cathode electrode, there is an advantage that the electrode resistance becomes zero. Is obtained. In this example, the oxide isothermal superconductor YBa 2 Cu 3 O is used.
Although 7-x is shown, it is also possible to use a metal-based superconductor such as Nb alloy or Pb alloy.
【００３７】（第４実施例）図５は、第４実施例の二安
定ダイオードの模式的構成説明図である。この図におい
て、４１はＭｇＯ基板、４２，４５はＩＴＯ層、４３は
ＢａＴｉＯ3 層、４４はＳｉＯ2 層である。(Fourth Embodiment) FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of a bistable diode according to the fourth embodiment. In this figure, 41 is a MgO substrate, 42 and 45 are ITO layers, 43 is a BaTiO 3 layer, and 44 is a SiO 2 layer.
【００３８】この実施例の二安定ダイオードは、ＭｇＯ
基板４１の上に、透明導電体であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）層４２、強誘電体であるＢａ
ＴｉＯ3 層４３、バリアとなる常誘電体ＳｉＯ2 層４
４、透明導電体であるＩＴＯ層４５を順次形成して構成
されている。The bistable diode of this embodiment is made of MgO.
ITO (Indiu) which is a transparent conductor is formed on the substrate 41.
m-tin-oxide) layer 42, Ba which is a ferroelectric
TiO 3 layer 43, paraelectric SiO 2 layer 4 serving as a barrier
4. The ITO layer 45, which is a transparent conductor, is sequentially formed.
【００３９】そして、この二安定ダイオードにおいて
は、ＩＴＯ層４２がアノードに相当し、ＩＴＯ層４５が
カソードに相当する。In this bistable diode, the ITO layer 42 corresponds to the anode and the ITO layer 45 corresponds to the cathode.
【００４０】この実施例の二安定ダイオードにおいて
は、透明導電体であるＩＴＯ層４２，４５を用い、強誘
電体であるＢａＴｉＯ3 層４３、バリアとなるＳｉＯ2
層４４が透明であり、さらにＭｇＯ基板４１が透明であ
るため、この二安定ダイオード全体が透明にできる利点
が得られ、液晶ディスプレイ等に使用するとバックライ
トの利用率が上昇する等きわめて有用である。In the bistable diode of this embodiment, ITO layers 42 and 45 which are transparent conductors are used, a BaTiO 3 layer 43 which is a ferroelectric substance, and SiO 2 which is a barrier.
Since the layer 44 is transparent and the MgO substrate 41 is also transparent, the advantage that the entire bistable diode can be made transparent is obtained, and when it is used in a liquid crystal display or the like, the utilization factor of the backlight is increased, which is extremely useful. ..
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１個のダイオードにメモリ作用を与えることができると
いう利点があり、半導体材料以外の酸化物材料を使用す
ることができるため、材料選択上の自由度が高くなり、
それにしたがって、製造工程上の自由度が高くなるとい
う利点がある。As described above, according to the present invention,
There is an advantage that a memory effect can be given to one diode, and since an oxide material other than a semiconductor material can be used, the degree of freedom in material selection is increased,
Accordingly, there is an advantage that the degree of freedom in the manufacturing process increases.
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の二安定ダイオード
の原理説明図である。1A to 1C are explanatory views of the principle of a bistable diode of the present invention.
【図２】第１実施例の二安定ダイオードの模式的構成説
明図である。FIG. 2 is a schematic configuration explanatory diagram of a bistable diode according to the first embodiment.
【図３】第２実施例の二安定ダイオードの模式的構成説
明図である。FIG. 3 is a schematic configuration explanatory view of a bistable diode according to a second embodiment.
【図４】第３実施例の二安定ダイオードの模式的構成説
明図である。FIG. 4 is a schematic structural explanatory view of a bistable diode of a third embodiment.
【図５】第４実施例の二安定ダイオードの模式的構成説
明図である。FIG. 5 is a schematic structural explanatory view of a bistable diode of a fourth embodiment.
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、従来のＭＩＭトンネルダイ
オードの模式的構成説明図である。6A and 6B are schematic configuration explanatory views of a conventional MIM tunnel diode.
１ 第１導電領域 ２ 誘電体バリア層 ３ 強誘電体層 ４ 第２導電領域 １１ ＭｇＯ基板 １２，１５ ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 層 １３ ＢａＴｉＯ3 層 １４ ＳｉＯ2 層 ２１ ＭｇＯ基板 ２２，２５ Ｐｔ層 ２３ ＢａＴｉＯ3 層 ２４ ＳｉＯ2 層 ３１ ＭｇＯ基板 ３２，３５ ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 層 ３３ ＢａＴｉＯ3 層 ３４ ＹＡｌＯ3 層 ４１ ＭｇＯ基板 ４２，４５ ＩＴＯ層 ４３ ＢａＴｉＯ3 層 ４４ ＳｉＯ2 層1 first conductive region 2 dielectric barrier layer 3 ferroelectric layer 4 second conductive region 11 MgO substrate 12, 15 Nb-doped SrTiO 3 layer 13 BaTiO 3 layer 14 SiO 2 layer 21 MgO substrate 22 and 25 Pt layer 23 BaTiO 3 Layer 24 SiO 2 layer 31 MgO substrate 32, 35 YBa 2 Cu 3 O 7-x layer 33 BaTiO 3 layer 34 YAlO 3 layer 41 MgO substrate 42, 45 ITO layer 43 BaTiO 3 layer 44 SiO 2 layer
Claims (4)
と、該第１の導電性電極と第２の導電性電極の間に挟ま
れた２層以上の誘電体層を有し、該２層以上の誘電体層
のうち少なくとも一層が強誘電体層であることを特徴と
する二安定ダイオード。1. A first conductive electrode, a second conductive electrode, and two or more dielectric layers sandwiched between the first conductive electrode and the second conductive electrode. A bistable diode, wherein at least one of the two or more dielectric layers is a ferroelectric layer.
うちの少なくとも一方の導電性電極と誘電体層の界面
に、キャリアの移動を阻止するバリアが存在することを
特徴とする請求項１に記載された二安定ダイオード。2. A barrier for preventing carrier movement is present at an interface between at least one of the first conductive electrode and the second conductive electrode and the dielectric layer. The bistable diode according to claim 1.
一方あるいは双方が超伝導性を示す金属あるいは酸化物
材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載
された二安定ダイオード。3. The method according to claim 1, wherein one or both of the first conductive electrode and the second conductive electrode are formed of a metal or oxide material exhibiting superconductivity. Bistable diode.
一方あるいは双方が透明電極で形成されていることを特
徴とする請求項１に記載された二安定ダイオード。4. The bistable diode according to claim 1, wherein one or both of the first conductive electrode and the second conductive electrode are formed of transparent electrodes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156326A JPH05347422A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Bistable diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156326A JPH05347422A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Bistable diode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347422A true JPH05347422A (en) | 1993-12-27 |
Family
ID=15625344
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP4156326A Withdrawn JPH05347422A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Bistable diode |
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| Country | Link |
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