(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
臨界濃度（または低濃度）の正孔の添加により発生する急激な金属−絶縁体転移（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；ＭＩＴ）により全体が金属状態に転移できる所定幅を持つ伝導層と、
基板の一定領域に配された第１電極と、
前記第１電極と所定の間隔をなして配された第２電極と
を備え、
前記伝導層は、前記第１電極と第２電極とを電気的に連結し、基板上に配され、
前記伝導層が複数の伝導層であり、前記伝導層は電気的に並列に連結され、
前記伝導層は、その幅全体にわたって均一に電流が流れることを特徴とする急激なＭＩＴ素子。
【請求項２】
前記第１電極及び第２電極は所定距離ほど互いに離隔しており、前記伝導層の第１及び第２側面を部分的に覆うことを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項３】
前記第１電極及び第２電極は前記伝導層を介して配され、前記伝導層の第１及び第２側面を全面的に覆うことを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項４】
前記伝導層は、酸素、炭素、半導体元素（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族）、転移金属元素、希土類元素、ランタン系元素を含む低濃度の正孔が添加された無機物化合物半導体及び絶縁体、低濃度の正孔が添加された有機物半導体及び絶縁体、低濃度の正孔が添加された半導体、及び低濃度の正孔が添加された酸化物半導体及び絶縁体のうち選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項５】
前記第１電極及び第２電極は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕの金属、前記金属の化合物または前記金属及び前記化合物を含む酸化物のうち選択された少なくとも一つ以上の物質からなることを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項６】
前記伝導層と前記第１電極との間及び前記伝導層と前記第２電極との間には、前記伝導層に流れる電流により発生する熱を耐えられる保護用電極をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項７】
前記保護用電極は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕの金属、前記金属の化合物または前記金属及び前記化合物を含む酸化物のうち選択された少なくとも一つ以上の物質からなることを特徴とする請求項６に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項８】
前記伝導層の一側にはゲート絶縁膜を介在させ、前記伝導層の一定領域を覆いつつ延びるゲート電極をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項９】
前記ゲート絶縁膜は、前記伝導層の少なくとも一面を覆うことを特徴とする請求項８に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項１０】
前記伝導層上にはゲート絶縁膜を介在させ、前記伝導層の一定領域を覆いつつ延びる第３電極をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項１１】
前記伝導層と前記基板との間にゲート絶縁膜を介在させ、前記伝導層の一定領域を覆いつつ延びる第３電極をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項１２】
前記伝導層、前記第１電極及び第２電極は保護回路をなし、前記保護回路と並列に連結された電気的なシステムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項１３】
前記保護回路は、急速な金属−絶縁体転移により大部分の電流を収容することを特徴とする請求項１２に記載の急激なＭＩＴ素子。
【請求項１４】
前記電気的なシステムは、前記保護回路に大部分の電流が流れることによって保護されることを特徴とする請求項１２に記載の急激なＭＩＴ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−絶縁体転移（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ：ＭＩＴ）を利用した素子に係り、特に、全体が金属に転移する伝導層として急激な（ａｂｒｕｐｔ）ＭＩＴ物質を利用した素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＴは、モット（Ｍｏｔｔ）絶縁体及びハバード（Ｈｕｂｂａｒｄ）絶縁体で発生すると報告されている。ハバード絶縁体は連続的なＭＩＴをするものであり、ハバード絶縁体をチャンネル層として使用する電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）が非特許文献１に紹介されている。ハバード絶縁体は連続的に発生するＭＩＴを利用するので、金属的特性を最もよく表すまでキャリアとして利用される電荷を連続的に添加せねばならない。
【０００３】
モット絶縁体で起こる急激なＭＩＴを行う理論は、非特許文献２および３に提示されている。非特許文献２および３によれば、モット絶縁体は、仕切られて（ｂｏｕｎｄｅｄ）金属的な電子構造を持つモット絶縁体の電子間のエネルギー変化を起こすことによって、絶縁体から金属への転移が連続ではなく急激に起こる特性を持つ。この時、電子間のエネルギー変化は温度、圧力または電界の変化などにより得られうる。例えば、モット絶縁体に低濃度の正孔を添加することによって、絶縁体から金属への転移が急激にあるいは突然に起きる。
【０００４】
従来の急激なＭＩＴ素子は、不連続ＭＩＴが起きれば突然に大きい電流が流れて伝導層が破壊される場合がほとんどである。図１は、従来のＭＩＴ素子１０を示す平面図である。
【０００５】
図１に示したように、従来のＭＩＴ素子１０は、基板１２の一定領域に所定の間隔ほど離隔するように配された１対の電極１４、１６を備える。電極１４、１６の間には電極１４、１６を電気的に連結し、急激な金属−絶縁体の転移を行うＭＩＴ物質層が配される。ＭＩＴが急激に起きれば、ＭＩＴ物質層は金属に転移されるので伝導層１８として使用できる。この時、伝導層１８はＷほどの幅を持つ。
【０００６】
図２は、従来のＭＩＴ素子１０の伝導層１８の構造の均一性を確認するためのマイクロ−ラマン分光器の試片２０の状態を示す平面図であり、図３は、図２の伝導層１８に対するマイクロ−ラマン分光の結果を示すグラフである。周知のように、ラマン分光法は格子の振動エネルギーを観測するものであり、金属の場合にはピークが形成されない。説明の便宜のために、伝導層の幅Ｗは誇張して表現された。
【０００７】
図２を参照すれば、試片２０は、支持台２２に置かれた伝導層１８と、例えば３つの部分に区分されて伝導層１８に接触する分析用電極２４とを備える。すなわち、前記電極２４は、上部２４ａ、中心部２４ｂ及び下部２４ｃに分けられて突出した形状である。図３は、ラマン変移（ｃｍ-1）に対する強度は基板、例えば、Ａｌ2Ｏ3を表す部分ａと、伝導層１８で図８のｆほど大きい電流が流れる時に測定された部分ｂ、ｃとを示す。ｂ曲線は図２の２４ｂで、ｃ曲線は図２の２４ａ及び２４ｃで測定されたものである。ここで、参照番号３５は、Ａｌ２Ｏ３を表すピークである。ラマン散乱ピークは、その伝導層が金属にならなかったということを意味する。それで図２の２４ａ及び２４ｃではＭＩＴが起きずにまだ絶縁体に残っているということを意味する。伝導層の中心である２４ｂでは金属になった。このように、部分的に絶縁体を含む伝導層１８は、不均一な伝導層１８という。一方、伝導層１８として使用するために、ＭＩＴ現象が起きる物質は均一なものが望ましい。すなわち、ＭＩＴ後の伝導層はいずれも金属に転移される均一な伝導層でなければならない。
【０００８】
ところが、製造方法の限界によって実際には伝導層が不均一であるということが、発明者による非特許文献４で明らかになったことがある。このような不均一な特性は伝導層１８を破壊させるということを実験的に確認した。具体的に、不均一な伝導層１８は大電流により発生する熱により容易に破壊される。
【０００９】
一方、ＭＩＴ現象を多様な応用分野に適用するためには、絶縁体から金属に転移された後で大電流が均一に流れねばならないが、このためには、均一な伝導層の開発が必須である。ＭＩＴ素子に電流が流れる時の、前述したような伝導層の破壊を防止する方法はまだ確保されていない。
【００１０】
【非特許文献１】D. M. Newns et al., Appl. Phys. Lett., 73, 1998, p. 780
【非特許文献２】金ヒョンタク、NATO Science Series VolII/67 (Kluwer, 2002) p. 137
【非特許文献３】Hyun-Tak Kim, http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0110112
【非特許文献４】New J. Phys. 6 (2004) 52
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、伝導層に流れる電流により伝導層が破壊されることを防止する急激なＭＩＴを利用した素子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記技術的課題を達成するための本発明による急激なＭＩＴを利用した素子は、基板の一定領域に配された第１電極と、前記第１電極と所定の間隔をなして配された第２電極と、を備え、前記第１電極と第２電極とを電気的に連結し、急激なＭＩＴにより全体が金属状態に転移できる所定幅を持つ少なくとも一つの伝導層を備える。
【００１３】
前記伝導層の一側にはゲート絶縁膜を介在させ、前記伝導層の一定領域を覆いつつ延びるゲート電極をさらに備える。前記伝導層、前記第１電極及び第２電極は保護回路をなし、前記保護回路と並列に連結された電気的なシステムをさらに備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。後述する実施形態は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。実施形態全体にわたって同じ参照符号は同じ構成要素を表す。
【００１５】
本発明の実施形態では、金属−絶縁体の転移により全体が金属状態に転移される伝導層と、これを利用したＭＩＴ素子とを提供する。ここで、伝導層は電流が流れうる経路を持つものであり、本発明で定義する伝導層は、全体が金属状態に転移できる幅を持つものを称する。すなわち、伝導層は図３で説明したように、ラマンピークが存在せず、望ましくは全体にわたって均一に電流が流れるものをいう。
【００１６】
本発明の伝導層は、急激なＭＩＴをする物質層である。これにより、本発明の伝導層が採用された素子はＭＩＴ素子といえる。前記ＭＩＴ素子は、本発明の範ちゅう内で多様に変化できる。以下で提示するＭＩＴ素子は、いくつかの代表的な事例を提示したものに過ぎない。
【００１７】
図４は、本発明の一実施形態によるＭＩＴ素子１００の平面図であり、水平構造の２端子素子で具現された例を図示する。
【００１８】
図４を参照すれば、基板１０２の一定領域に配された第１電極１０４と、第１電極１０４と所定の間隔をなして配された第２電極１０６との間に少なくとも一つの伝導層１１０が置かれる。伝導層１１０は、第１電極１０４と第２電極１０６とを電気的に連結し、それぞれの伝導層１１０は、金属−絶縁体の転移により伝導層１１０の全体が金属状態に転移できる幅Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3を持つ。伝導層１１０が複数であれば、伝導層１１０は電気的に並列に連結されることが望ましい。図示されていないが、また基板１０２と伝導層１１０との間にバッファ層をさらに配置できる。バッファ層は基板１０２の全面に配されうる。
【００１９】
伝導層１１０は例えば、酸素、炭素、半導体元素（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族）、転移金属元素、希土類元素、ランタン系元素を含む低濃度の正孔が添加された無機物化合物半導体及び絶縁体、低濃度の正孔が添加された有機物半導体及び絶縁体、低濃度の正孔が添加された半導体、及び低濃度の正孔が添加された酸化物半導体及び絶縁体のうち選択された少なくとも一つでありうる。
【００２０】
伝導層１１０は、その全体が金属状態に転移されたので、ラマンピークが形成されない。また、伝導層１１０は、全体にわたって均一に電流が流れることが望ましい。伝導層１１０に電流が均一に流れれば、抵抗による熱の発生を抑制できるので、さらに安定した伝導層１１０を確保できる。
【００２１】
一方、伝導層１１０に流れる電流は、伝導層１１０のそれぞれの面積を合せた面積と同一でありつつ、ラマンピークが形成された一つの伝導層（図３の説明参照）に流れる電流に比べて少なくとも２倍以上大きい。例えば、図示したように、ラマンピークが形成された一つの伝導層（不均一な伝導層）がＷの幅を持つと仮定すれば、前記伝導層は、それぞれＷ1、Ｗ2、Ｗ3の幅を持つ本発明の複数の伝導層１１０に分けることができる。図面では、３個の伝導層１１０（均一な伝導層）を例として説明したが、必要に応じて多様な数の伝導層１１０を使用できる。本発明の伝導層１１０は均一な導体であるため、従来の不均一な伝導層に比べて多くの電流が流れることができ、また適切に並列に連結すれば、さらに多くの電流を流すことができる。
【００２２】
第１電極１０４及び第２電極１０６は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕの金属、前記金属の化合物または前記金属及び前記化合物を含む酸化物のうち選択された少なくとも一つ以上の物質からなりうる。
【００２３】
また、伝導層１１０と第１電極１０４との間及び伝導層１１０と第２電極１０６との間には、伝導層１１０に流れる電流により発生する熱に耐えられる保護用電極１０８をさらに備えることができる。保護用電極１０８は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕの金属、前記金属の化合物または前記金属及び前記化合物を含む酸化物のうち選択された少なくとも一つ以上の物質からなりうる。
【００２４】
基板１０２は特別の制限はないが、有機物層、無機物層及びこれらの複合層からなる少なくとも一つの層または前記層がパターニングされた構造体のうち選択されたいずれか一つでありうる。例えば、サファイア単結晶、シリコン、ガラス、水晶、化合物半導体及びプラスチックなど多様な物質を使用できる。ただし、ガラスやプラスチックの場合には反応温度の制限があり、プラスチックの場合にはフレキシブル基板として使用できる。シリコン、ガラス及び修正は、基板１０２の直径が８インチ以上が要求される条件で有利であり、このために、絶縁膜上のシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：ＳＯＩ）を使用することもできる。
【００２５】
バッファ層は、伝導層１１０の結晶性を改善して付着力を向上させるためのものである。このために、伝導層１１０の格子定数と類似した値を持つ結晶性薄膜を使用することが望ましい。例えば、バッファ層は、酸化アルミニウム膜、高誘電膜、結晶性金属膜及びシリコン酸化膜のうち少なくともいずれか一つの膜を使用できる。このとき、酸化アルミニウム膜は結晶性があるほど保持される程度ならば十分であり、シリコン酸化膜はなるべく薄く形成することが望ましい。特に、結晶性の優れた高誘電膜、例えば、ＴｉＯ2膜、ＺｒＯ2膜、Ｔａ2Ｏ5膜及びＨｆＯ2膜またはこれらの混合膜及び／または結晶性金属膜を含む多層膜をバッファ層１０４で形成できる。
【００２６】
前述した２端子素子の動作は、伝導層１１０が金属に転移されて流れる電流の方向が基板１０２に水平な方向である。詳細には説明されていないが、前記電流の方向が基板１０２に垂直な垂直構造の２端子素子にも本発明の伝導層が適用されうる。
【００２７】
図５ないし図７は、本発明の他の実施形態によるＭＩＴ素子２１０、２２０、２３０の平面図であり、水平構造の３端子素子で具現された例を示す。この時、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を表すため、これについての詳細な説明は省略する。
【００２８】
３端子素子は、例えば、図５のように、伝導層１１０上にはゲート絶縁膜２０２を介在させ、ゲート絶縁膜２０２の一定領域を覆いつつ延びる第３電極２０４を備えた構造でありうる。また、図６のように、伝導層１１０と基板１０２との間に伝導層１１０の一定領域を覆いつつゲート絶縁膜２１２を介在させ、かつ延びる第４電極２１４を備えた構造でありうる。すなわち、図５はゲート電極２０４が伝導層１１０の上部に配されたものであって、図６はゲート電極２０４が伝導層１１０の下部に配されたものである。
【００２９】
さらに、図７のように伝導層の形状を除いて、図６のゲート絶縁膜２１２を掲載したゲート電極２１４と同じ構造を持ち、伝導層２２２は、第１電極１０４と第２電極１０６との間の全面を覆う構造でありうる。この時、伝導層２２２は、金属−絶縁体の転移により伝導層２２２全体が金属状態に転移できる幅Ｗfを持ち、図５及び図６とは異なって、分離されていない状態の一つの伝導層２２２である。電界が印加される時、伝導層２２２の導電性チャンネルは、第１電極１０４と第２電極１０６間の最短距離に沿って形成されるので、図７の３端子素子も、図５または図６の３端子素子と類似して動作できる。
【００３０】
図５ないし図７に適用されたゲート絶縁膜は、それぞれ伝導層の一面のみを覆うことができる。なぜなら、伝導層は既に金属に転移されたので、周知のように電流は、表皮効果により伝導層の表面に流れるためである。必要な場合、伝導層の露出面、例えば、図５の上部面と両側面とをいずれも覆ってゲート絶縁膜と接触した伝導層に流れる電流の量を調節できる。
【００３１】
図５ないし図７は、本発明の伝導層を使用して多様な形態の３端子素子に適用された例を示したものである。したがって、本発明の伝導層は本発明の範ちゅう内で多様な形態の３端子素子に応用できるであろう。
【００３２】
図８は、本発明の伝導層の電圧（Ｖ）による電流（Ｉ）の関係を例示したグラフである。この時、使われた伝導層の長さＬは約１５μｍであり、幅は、それぞれ約１０μｍである１０つの伝導層を並列に連結して、全体伝導層の幅は約１５０μｍであった。また、グラフで□、○及び△はそれぞれ実験した回数１回、２回及び３回を示す。
【００３３】
図８を参照すれば、伝導層は、絶縁体ｄから金属状態ｆに激しく電気的特性が変化する臨界電圧ｅを持つ。図示された例で、本発明に適用された急激な伝導層の前記臨界電圧ｅは約１３Ｖである。具体的に、両端に降下する電圧０Ｖから約１３Ｖまではほとんど電流が流れない絶縁体ｄであり、約１３Ｖより大きい電圧では金属状態ｆである。すなわち、約１３Ｖで電流の不連続ジャンプが起きる。この時、金属状態ｆは相対的に多量の電子を含んでいる。一方、前記臨界電圧は、急激なＭＩＴ物質層を備える素子の構造及び使われた物質層の種類などによって電気的特性が変わりうる。
【００３４】
図９は、一つの事例で提示された本発明の実施形態による保護回路３００、等価負荷ＲL及び電圧電源Ｖpについての回路図である。
【００３５】
図９によれば、保護回路３００は、電圧電源Ｖpが印加される端子を通じて等価負荷ＲLに印加される静電気または高電圧高周波数のノイズを除去するためのものであり、ＭＩＴ素子、例えば、図４の２端子素子と保護抵抗Ｒpとが直列に連結されたものである。保護回路３００は、電圧電源Ｖpと並列に連結される。保護抵抗Ｒpは、ＭＩＴ素子に印加される電圧または電流を限定させてＭＩＴ素子を保護するためのものである。
【００３６】
図１０は、図９の電圧電源Ｖpにより電源が加えた時間による電圧に関するグラフであり、２５０Ｖから１，０００Ｖまでは５０Ｖ間隔で測定し、１，０００Ｖから１，５００Ｖまでは１００Ｖ間隔で測定した。それぞれのステップで測定された電圧は小さな○で表示されている。伝導層は、図８に適用されたものであり、使われた伝導層の長さＬは約１５μｍであり、幅は、それぞれ約１０μｍである伝導層１０つを並列に連結して、全体伝導層の幅は約１５０μｍであった。
【００３７】
図１０を参照すれば、電源電圧Ｖpにより約１０-9秒間に約１，５００Ｖの電圧を加えた時、伝導層はＭＩＴが起きて伝導層に大部分の電流が流れる。保護回路の抵抗のために残留する残留電圧４００は約１８０Ｖであり、残りの電圧である約１３２０Ｖは負荷抵抗ＲLに加えられる。ところが、負荷抵抗ＲLに加えられた電圧は電流がほとんどないものであるため、電源電圧による負荷抵抗ＲLの破壊を防止できる。ここで、電源電圧は端子を通じて印加されるノイズでもありうる。
【００３８】
保護回路が電流を流すことができる能力は、伝導層の抵抗が小さいほど大きいということは周知である。ＭＩＴ後に、絶縁体の構造を含む従来の不均一な伝導層より、本発明の実施形態による伝導層が多くの電流を流すことができる。本発明の伝導層は均一な導体であるため、従来の不均一な伝導層に比べて多くの電流を流すことができ、また適切に並列に連結すれば、さらに多くの電流を流すことができる。
【００３９】
本発明の急激な金属−絶縁体転移を利用した素子は、ＭＩＴ転移後に全体が金属に転移される伝導層を少なくとも一つ以上使用することによって、伝導層に流れる大電流により発生する熱による伝導層の破壊を防止できる。
【００４０】
さらに、前記伝導層を並列に連結されることによって、伝導層に流れる電流の量を適切に調節できる。
【００４１】
以上、本発明を望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者によって色々な変形ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のＭＩＴ素子の平面図であり、水平構造の２端子素子で具現された例を示す図である。
【図２】従来のＭＩＴ素子の伝導層の構造の均一性を確認するためのマイクロ−ラマン分光器の試片の状態を示す平面図である。
【図３】図２の伝導層に対するマイクロ−ラマン分光の結果を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態によるＭＩＴ素子の平面図であり、水平構造の２端子素子で具現された例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるＭＩＴ素子の平面図であり、ゲート絶縁体が伝導層上に形成された水平構造の３端子素子で具現された例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるＭＩＴ素子の平面図であり、ゲート絶縁体が伝導層下に形成された水平構造の３端子素子で具現された例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるＭＩＴ素子の平面図であり、伝導層が電極上に形成された水平構造の３端子素子で具現された例を示す図である。
【図８】本発明の伝導層の電圧（Ｖ）による電流（Ｉ）の関係を例示するグラフである。
【図９】本発明の実施形態による保護回路、等価負荷ＲL及び電圧電源Ｖpについての回路図である。
【図１０】図９の電圧電源Ｖp  １，５００Ｖの電源が加えられた時、ＭＩＴ素子にかかる電圧対比時間によるグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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