(57)【要約】【課題】簡素な作製工程で小型化に適した有機材料、有機デバイス及び有機デバイスの作製方法を提供する。【解決手段】有機材料は、電子線感応型のレジスト材料と、電気伝導性を有するナノ粒子と、を含む。また、有機材料を含む有機デバイスである有機メモリ４０は、プラスチック基板５０と、プラスチック基板５０上に形成されている有機半導体チャネル層５１と、有機材料からなり、有機半導体チャネル層５１上に形成されている有機導体層２２と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線感応型のレジスト材料と、
電気伝導性を有するナノ粒子と、
を含む有機材料。
【請求項２】
前記ナノ粒子は、
フラーレンＣ６０又はフェニルＣ６１酪酸メチルエステルである、
請求項１記載の有機材料。
【請求項３】
プラスチック基板と、
前記プラスチック基板上に形成されている有機半導体チャネル層と、
請求項１又は２に記載の有機材料からなり、前記有機半導体チャネル層上に形成されている有機導体層と、
を備える有機デバイス。
【請求項４】
前記有機半導体チャネル層と前記有機導体層との間に形成されているゲート絶縁膜を備える、
請求項３に記載の有機デバイス。
【請求項５】
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に形成されている酸化膜と、
前記酸化膜上に形成されており、請求項１又は２に記載の有機材料からなる有機導体層と、
を備える有機デバイス。
【請求項６】
前記有機デバイスは、
前記有機導体層上にゲート電極を備える有機メモリである、
請求項５に記載の有機デバイス。
【請求項７】
前記シリコン基板は、
ｎ型シリコン基板であり、
前記ゲート電極は、
アルミニウム（Ａｌ）電極である、
請求項６に記載の有機デバイス。
【請求項８】
シリコン基板上に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップと、
前記酸化膜形成ステップで形成された酸化膜上に、電子線感応型のレジスト材料と電気伝導性を有するナノ粒子とを含む有機材料をスピンコーティングして有機導体層を形成する有機導体層形成ステップと、
前記有機導体層形成ステップで形成された有機導体層を、電子線露光させてパターン形成するパターン形成ステップと、
を含む有機デバイスの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料、有機デバイス及び有機デバイスの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料を用いて作製される有機デバイスは、無機材料を用いて作製される無機デバイスと比べて軽くて薄い、曲げられる等の特性を有している。そのため、携帯情報端末向けの電気回路、ディスプレイ等広い範囲の応用が期待されており、様々な研究がなされている。
【０００３】
また、電子デバイスの小型化のため、近年では、電子線リソグラフィーを用いて作製される半導体、及びこれを使用した電子デバイスについて様々な開発がなされている。例えば、特許文献１では、高解像度の電子デバイスを作製できる電子線感応型のレジスト組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、電子線感応型のレジスト組成物を、マスク用の材料とすることで、電子デバイスの小型化を可能としている。しかしながら、有機デバイスのように、パターニングする対象が有機材料である場合、有機材料であるレジスト組成物とエッチングされる材料との選択比が小さく、マスクとなるレジスト組成物のみを除去することは難しい。このため、ナノサイズの小型有機デバイスを作製することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡素な作製工程で小型化に適した有機材料、有機デバイス及び有機デバイスの作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る有機材料は、
電子線感応型のレジスト材料と、
電気伝導性を有するナノ粒子と、
を含む。
【０００８】
また、前記ナノ粒子は、
フラーレンＣ６０又はフェニルＣ６１酪酸メチルエステルである、
こととしてもよい。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る有機デバイスは、
プラスチック基板と、
前記プラスチック基板上に形成されている有機半導体チャネル層と、
第１の観点に係る有機材料からなり、前記有機半導体チャネル層上に形成されている有機導体層と、
を備える。
【００１０】
また、前記有機半導体チャネル層と前記有機導体層との間に形成されているゲート絶縁膜を備える、
こととしてもよい。
【００１１】
本発明の第３の観点に係る有機デバイスは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に形成されている酸化膜と、
前記酸化膜上に形成されており、第１の観点に係る有機材料からなる有機導体層と、
を備える。
【００１２】
また、前記有機デバイスは、
前記有機導体層上にゲート電極を備える有機メモリである、
こととしてもよい。
【００１３】
また、前記シリコン基板は、
ｎ型シリコン基板であり、
前記ゲート電極は、
アルミニウム（Ａｌ）電極である、
こととしてもよい。
【００１４】
本発明の第４の観点に係る有機デバイスの作製方法は、
シリコン基板上に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップと、
前記酸化膜形成ステップで形成された酸化膜上に、電子線感応型のレジスト材料と電気伝導性を有するナノ粒子とを含む有機材料をスピンコーティングして有機導体層を形成する有機導体層形成ステップと、
前記有機導体層形成ステップで形成された有機導体層を、電子線露光させてパターン形成するパターン形成ステップと、
を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡素な作製工程で、電気伝導性を有する有機材料の微細なパターンを作製することができるので、小型の有機デバイスを容易に作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は、ＺＥＰ５２０Ａの化学構造を示す図であり、（Ｂ）は、ＰＣＢＭの化学構造を示す図である。
【図２】実施形態１に係る有機メモリの断面構造を示す概念図である。
【図３】（Ａ）は、負のプログラミング電圧を印加した場合の有機メモリのＣ−Ｖ特性を示す図であり、（Ｂ）は、正のプログラミング電圧を印加した場合の有機メモリのＣ−Ｖ特性を示す図である。
【図４】実施形態１に係る有機メモリのエネルギーバンド図である。
【図５】実施形態１に係る有機メモリの保持特性を示す図である。
【図６】実施形態２に係る有機メモリの断面構造を示す概念図である。
【図７】有機ゲート絶縁膜を形成しない有機メモリの断面構造を示す概念図である。
【図８】配線パターンの断面構造を示す概念図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、配線パターンの例を走査電子顕微鏡で撮影した平面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、メモリセルパターンの例を走査電子顕微鏡で撮影した平面図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）は、配線パターンの例を透過型電子顕微鏡で撮影した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る有機材料、有機デバイス及び有機デバイスの作製方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態では、本発明に係る有機材料を用いた有機デバイスとして有機メモリを例にして説明する。
【００１９】
（有機材料）
本実施形態に係る有機材料は、レジスト材料ＭＰにナノ粒子ＮＰを混合して生成されるナノコンポジット材料である。
【００２０】
レジスト材料ＭＰは、公知の電子線感応型レジスト材料であり、ポジ型でもネガ型でもよい。本実施の形態では、日本ゼオン株式会社製のＺＥＰ５２０Ａを用いる。図１（Ａ）は、ＺＥＰ５２０Ａの化学構造を示す図である。ＺＥＰ５２０Ａは、α−クロロアクリル酸メチルとα−メチルスチレンとのコポリマーである。また、ＺＥＰ５２０Ａは、解像性とドライエッチング耐性に優れた、非化学増幅型のポジ型電子線レジストとして、広く利用されている。
【００２１】
ナノ粒子ＮＰは、電気伝導性を有する微粒子であり、金、銀等の金属粒子、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体粒子、カーボン粒子、グラフェン粒子、カーボンナノチューブ、フラーレン等を用いることができる。本実施形態では、ナノ粒子ＮＰとして、Ｃ６０フラーレン誘導体であるＰＣＢＭ（[6,6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester：フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）を用いる。図１（Ｂ）にＰＣＢＭの化学構造を示す。
【００２２】
有機材料は、レジスト材料ＭＰにナノ粒子ＮＰを混合して生成される。本実施形態のレジスト材料ＭＰは、ＺＥＰ５２０Ａ用のアニソール溶剤を加えて希釈された状態で混合される。また、本実施形態では、ナノ粒子ＮＰであるＰＣＢＭとレジスト材料ＭＰであるＺＥＰ５２０Ａのモノマーとを１：１０のモル比で混合して、有機材料を生成する。
【００２３】
（有機メモリの作製方法）
図２は、本実施形態に係る有機メモリ２０の構造を示す図である。有機メモリ２０は、ゲート電極２１、有機導体層２２、酸化膜２３、シリコン基板２４、背面電極２５を備える。以下、有機メモリ２０の作製工程について説明する。
【００２４】
まず、シリコン基板２４を酸化処理して酸化膜２３を形成する。本実施形態では、シリコン基板２４として、シリコン（Ｓｉ）にリン（Ｐ）をドープしたｎ型シリコン基板を用いる。このシリコン基板２４の一方の表面をドライ酸化処理することにより、シリコン基板２４に酸化膜２３（ＳｉＯ２）を形成する。本実施形態では、酸化膜２３の厚さは、約２０ｎｍである。
【００２５】
続いて、酸化膜２３上に、有機導体層２２を形成する。有機導体層２２は、酸化膜２３上に、有機材料をスピンコーティングした後に、ベーキング処理して形成される。
【００２６】
有機材料は、スピンコーティング前に超音波分散される。これにより、有機材料のナノ粒子ＮＰ（ＰＣＢＭ）を均一化する。本実施形態では、６時間の超音波分散を行うことで、有機材料中のナノ粒子ＮＰを均一化している。
【００２７】
超音波分散された有機材料は、上述の酸化膜２３上にスピンコーティングされ、均一な厚みの有機材料層を形成する。有機材料層の厚みは、上述のレジスト材料ＭＰ及びナノ粒子ＮＰと溶剤との混合比率及びスピンコーティングの回転速度によって調整され、本実施形態の有機材料層の厚みは、約１６０ｎｍである。
【００２８】
有機材料層が形成されたシリコン基板２４は、ベーキング処理される。本実施形態では、１６５℃で１０分間ベーキング処理を行う。これにより、有機導体層２２が形成される。
【００２９】
続いて、有機導体層２２を電子線（ＥＢ：Electron Beam）露光させる。レジスト材料ＭＰであるＺＥＰ５２０Ａは、ポジ型電子線レジスト材料であるので、予め設定された設計パターンに従って不要部分をＥＢ露光させた後、ＺＥＰ５２０Ａ用の現像液であるＺＥＤ−Ｎ５０（日本ゼオン株式会社製）、ＩＰＡ（２−プロパノール）を用いて除去することにより現像する。これにより、有機導体層２２を設計された有機メモリの形状に成形する。ＥＢ露光及び現像の詳細については、実施形態３で後述する。
【００３０】
続いて、有機導体層２２上に、ゲート電極２１を形成するとともに、シリコン基板２４の下面（酸化膜２３と反対側の面）に背面電極２５を形成する。本実施形態では、ゲート電極２１及び背面電極２５は、アルミニウム（Ａｌ）を蒸着して形成されるアルミニウム電極（Ａｌ電極）である。
【００３１】
以上のようにして、電子線感応性のレジスト材料ＭＰに電気伝導性を有するナノ粒子ＮＰを混合してなる有機導体層２２を備える有機メモリ２０が作製される。
【００３２】
（有機メモリの動作）
次に、上記で作製した有機メモリ２０の動作について説明する。
【００３３】
図３（Ａ）には、有機メモリ２０のゲート電極２１と背面電極２５との間に、−１０Ｖのプログラミング電圧を３００秒印加した場合のＣ−Ｖ特性が示されている。また、図３（Ｂ）には、プログラミング電圧として、＋１０Ｖを３００秒印加した場合のＣ−Ｖ特性が示されている。ここで、印加電圧は、ゲート電極２１側の電位が背面電極２５側の電位より高い場合を正（＋）、背面電極２５側の電位がゲート電極２１側の電位より高い場合を負（−）とする。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、プログラミング前のＣ−Ｖ特性は実線で、プログラミング後のＣ−Ｖ特性は破線で示されている。
【００３４】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、フラットバンド電圧シフトΔＶＦの大きさ（｜ΔＶＦ｜）、すなわちプログラミング前後のＣ−Ｖ特性における閾値電圧のシフト量は、プログラミング電圧が正の場合には０．４Ｖと僅かであるのに対し、プログラミング電圧が負の場合には、２．３Ｖと大きい。言い換えると、フラットバンド電圧シフトの大きさ｜ΔＶＦ｜は、プログラミング電圧が負である場合の方が大きく、顕著なメモリ特性を示している。また、有機メモリ２０のプログラミングに適した電圧の正負は、従来のフラッシュメモリとは逆になっている。これは、従来のフラッシュメモリでは、シリコン基板のチャネルからフローティングゲートへ電子が注入されて、プログラミングされるのに対して、本実施形態に係る有機メモリでは、ゲート電極２１から有機導体層２２に電荷が注入されてプログラミングされるためである。
【００３５】
図４に示す有機メモリ２０のエネルギーバンド図に基づいて、上述のプログラミング電圧について説明する。図４に示されるように、Ａｌ電極であるゲート電極２１のフェルミ準位（−４．３ｅＶ）は、ＰＣＢＭのＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）レベル（−３．９ｅＶ）に近い。このため、ゲート電極２１中の電子は、有機導体層２２中に存在するＰＣＢＭのＬＵＭＯレベルに注入され易いと考えられる。また、ゲート電極２１のフェルミ準位とＰＣＢＭのＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）レベル（−６．０ｅＶ）との差は大きいため、ゲート電極２１に正の電圧を印加しても、ＰＣＢＭへの正孔の注入は少なく、フラットバンド電圧シフトΔＶＦは小さいと考えられる。したがって、本実施の形態では、負の電圧を印加することで、より小さな電圧で電荷をコントロールすることが可能となる。
【００３６】
図５には、有機メモリ２０の保持特性が示されている。プログラミング前（プログラミング電圧印加前）のＣ−Ｖ特性は図５中に実線及び白抜き丸で示されている。また、−１０．０Ｖのプログラミング電圧を６００秒印加した後のＣ−Ｖ特性は、破線及び白抜き四角で示されている。プログラミング電圧の印加によって、有機メモリ２０のＣ−Ｖ特性（閾値電圧）は、図５中右側（正方向）に大きくシフトしており、有機メモリ２０がメモリとして機能し得ることを示している。また、図５には、プログラミング後の時間経過に伴うＣ−Ｖ特性の変化が、点線等で示されている。これによれば、プログラミング後３日経過（図５中に「after 72h」で示す）しても、プログラミング直後に対して５０％程度のフラットバンド電圧シフトΔＶＦが保持され、不揮発性メモリとして十分なヒステリシス特性を有していることがわかる。このように、本実施形態の有機メモリ２０は、優れた保持特性を有しており、不揮発性メモリとして利用可能である。
【００３７】
また、メモリを消去する場合は、プログラミング電圧とは逆に、有機メモリ２０に正の電圧を印加すればよい。
【００３８】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、有機材料はナノ粒子ＮＰによる電気伝導性を有するとともに、分解能の高い電子線リソグラフィーを用いることで、位置と大きさ（形状）を精度よく制御したパターンを作製できる。したがって、簡素な作製工程で有機メモリ等のナノデバイスを精度よく作製することができる。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態では、有機基板であるプラスチック基板上に形成する有機メモリ４０について説明する。
【００４０】
図６は、本実施の形態に係るフラッシュメモリである有機メモリ４０の断面構造を示す概念図である。有機メモリ４０は、プラスチック基板５０、有機半導体チャネル層５１、有機ゲート絶縁膜５２、ドレイン電極５３、ソース電極５４、有機導体層２２、ゲート電極５５を備える。
【００４１】
有機メモリ４０では、実施形態１に係る有機メモリ２０と異なり、プラスチック基板５０を用い、プラスチック基板５０上に有機半導体チャネル層５１が形成される。
【００４２】
有機半導体チャネル層５１は、ｎ型であってもｐ型であってもよい。本実施形態では、有機半導体チャネル層５１として、ペンタセン膜からなるｐ型チャネルを形成する。ペンタセン膜は、例えば、プラスチック基板５０上に真空蒸着して形成する。
【００４３】
有機半導体チャネル層５１上には、ゲート絶縁膜としての有機ゲート絶縁膜５２が形成される。有機ゲート絶縁膜５２は、ポリイミド（Polyimide）、ポリスチレン（Polystyrene）等の樹脂材料である。本実施形態の有機ゲート絶縁膜５２は、有機半導体チャネル層５１上に、ポリスチレンの溶液をスピンコーディングした後、ベーキング処理して形成される。有機ゲート絶縁膜５２の不要部分は、エッチング処理によって除去される。
【００４４】
さらに、有機ゲート絶縁膜５２上には、有機導体層２２が形成される。有機導体層２２の材料は実施形態１で述べた本発明に係る有機材料である。また、有機導体層２２は、実施形態１と同様の工程で形成される。形成された有機導体層２２は、電子線リソグラフィーによってパターン形成される。
【００４５】
図６に示すように、有機半導体チャネル層５１上には、ドレイン電極５３とソース電極５４が形成される。ドレイン電極５３とソース電極５４は、有機ゲート絶縁膜５２を挟んで対向する位置に配置される。ドレイン電極５３、ソース電極５４は、例えば、真空蒸着によって形成されるアルミニウム電極（Ａｌ電極）である。
【００４６】
また、有機導体層２２上には、ゲート電極５５が形成される。ゲート電極５５は、ドレイン電極５３、ソース電極５４と同様に、例えば、真空蒸着によって形成されるＡｌ電極である。
【００４７】
本実施形態に係る有機メモリ４０は、上述のように形成される。有機メモリ４０は、概ね、一般的なフラッシュメモリのフローティングゲート及びゲート絶縁膜を有機導体層２２に置き換えた構造である。有機メモリ４０へのプログラミングは、例えば、ゲート電極５５への電圧印加によって、有機導体層２２に電子が注入されることにより行われる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、シリコン基板ではなくプラスチック基板を用いることにより、軽量で、柔軟性を有する有機メモリを作製することができる。また、実施形態１と同様の有機材料で有機導体層２２を形成するため、簡素な作製工程でナノデバイスの有機メモリを、位置と大きさについて精度よく作製することができる。
【００４９】
本実施形態の有機半導体チャネル層５１は、ペンタセンを用いたｐ型チャネルであることとしたが、これに限られない。例えば、フラーレンＣ６０を用いたｎ型チャネルとしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、有機ゲート絶縁膜５２を形成することとしたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、有機ゲート絶縁膜５２を形成せず、有機半導体チャネル層５１上に、有機導体層２２を形成してもよい。この場合、図７のように、有機導体層２２と、ドレイン電極５３及びソース電極５４との間に間隔を設け、この間隔の大きさとプログラミング電圧を調整することで、有機メモリ４０として動作させることができる。
【００５１】
（実施形態３）
本実施形態では、小型の電子デバイスに用いることのできる、有機材料で構成される配線パターンについて説明する。
【００５２】
図８は、本実施形態に係る配線パターン３０の断面構造を示す概念図である。配線パターン３０で用いる有機材料は、上述の実施形態１と同様である。また、シリコン基板２４に酸化膜２３を形成する手順、及び酸化膜２３上に有機材料をスピンコーティングし、ベーキング処理して有機導体層２２を形成する手順についても、実施形態１と同様である。
【００５３】
本実施形態では、配線パターン３０の形状を作製するために、予め設定された設計パターンに従って、有機導体層２２の配線パターン３０以外の部分をＥＢ露光させる。そして、ＥＢ露光させたサンプルを、ＺＥＰ５２０Ａ用の現像液であるＺＥＤ−Ｎ５０に１分間、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）に２０秒間、その後純水（脱イオン水）に浸けて現像する。これにより、ＥＢ露光させた部分の有機材料は除去されて、電気伝導性を有する有機材料からなる配線パターン３０を作製することができる。
【００５４】
図９（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態に係る配線パターン３０の例について、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）で撮影した平面図である。図９（Ａ）、（Ｂ）に示される配線パターン３０の作製に用いた設計パターンは、図９（Ａ）では、配線幅（ＥＢ露光しない部分。図９（Ｂ）も同じ。）５００ｎｍ／ピッチ１０００ｎｍであり、図９（Ｂ）では、配線幅２００ｎｍ／ピッチ４００ｎｍである。また、図９（Ｃ）、（Ｄ）は、実施形態１に係る有機メモリ２０のメモリセルパターンの例について、ＳＥＭで撮影した平面図である。図９（Ｃ）、（Ｄ）に示されるメモリセルパターンの作製に用いた設計パターンは、図９（Ｃ）では、１辺５００ｎｍの正方形（ＥＢ露光しない部分。図９（Ｄ）も同じ。）で１０００ｎｍピッチであり、図９（Ｄ）では、１辺２００ｎｍの正方形で４００ｎｍピッチである。また、電子線の照射量を表すｄｏｓｅ値は、図９（Ａ）、（Ｃ）で５６０μＣｃｍ−２であり、図９（Ｂ）、（Ｄ）で６４０μＣｃｍ−２である。図９（Ａ）〜（Ｄ）の各図の白く写っている領域は、現像によって有機材料が取り除かれた部分であり、黒く写っている領域は、有機材料が残っている部分、すなわち配線パターン３０及びメモリセルパターンである。
【００５５】
現像後の配線パターン３０の配線幅は、図９（Ａ）の場合で約４００ｎｍであり、図９（Ｂ）の場合で約１００ｎｍであった。また、現像後のメモリセルパターンは、図９（Ｃ）の場合の１辺の長さは約３７０ｎｍであり、図９（Ｄ）の場合の１辺の長さは約１００ｎｍであった。
【００５６】
図９（Ｅ）及び図９（Ｆ）は、配線パターン３０について、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）で撮影した断面図である。図９（Ｅ）は、図９（Ａ）の１０００ｎｍピッチの配線パターン３０の断面図であり、図９（Ｆ）は、図９（Ｂ）の４００ｎｍピッチの配線パターン３０の断面図である。
【００５７】
図９（Ｅ）に示される配線パターン３０では、配線幅は４３０ｎｍであり、配線厚は１４０ｎｍであった。また、図９（Ｆ）に示される配線パターン３０では、配線幅は１４０ｎｍであり、配線厚は１３０ｎｍであった。なお、配線間には、有機材料は残っていなかった。
【００５８】
図９（Ｅ）及び図９（Ｆ）に白矢印で示される領域、すなわち配線パターン３０の下側（酸化膜２３に接する側）の両側面部では、有機材料の存在しない部分が生じている。これは、配線パターン３０の下側部分に、ナノ粒子ＮＰであるＰＣＢＭの凝集体が存在し、レジスト材料ＭＰであるＺＥＰ５２０Ａの濃度が低下したことにより、現像工程で急速なエッチングが起こっているためと考えられる。
【００５９】
図９（Ｅ）及び図９（Ｆ）に白矢印で示される領域同士の距離から、本実施形態に係る有機材料を使って、安定した配線パターン３０を作製するための配線幅は、２００ｎｍ以上が好ましい。一方、有機材料中におけるＰＣＢＭ分子の凝集体は、配線パターン３０の電気抵抗を低減させ、大きな電流を流すことができるという点では、有利である。
【００６０】
また、大きなＰＣＢＭ分子の凝集体では、小さなＰＣＢＭ分子の凝集体に比べて、帯電エネルギーが小さい。配線パターンの上部にはＰＣＢＭ分子または小さなＰＣＢＭ分子の凝集体のみが存在すると考えられるため、実施形態１の有機メモリ２０の場合、電子は、有機導体層２２の下部に存在する大きなＰＣＢＭ分子の凝集体に注入され易い。そして、一旦注入された電子は、有機導体層２２の上部に存在するゲート電極には戻りにくい。従って、実施形態１の有機メモリ２０では、ＰＣＢＭ分子の凝集体によって、保持時間を長くすることが可能である。
【００６１】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る配線パターン３０では、導電性を有するナノ粒子ＮＰを含む有機材料を用いて、電子線リソグラフィーによる簡素な作製工程で、ナノスケールの配線パターン３０を作製することができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る有機材料で、位置とサイズについて精度よく、高精細な配線パターンを形成し、ナノワイヤを作製することもできる。このようなナノワイヤは、例えばナノワイヤチャネルを有するバイオセンサに応用可能である。
【００６３】
また、電子線リソグラフィーで直接有機材料を成形することにより、高精細なパターンを形成できるため、高集積フレキシブルメモリ、量子情報処理デバイスを含めた単電子デバイス及び量子デバイス等に応用が可能である。また、ナノスケール幅のチャネルを有する高感度バイオセンサにも応用が可能である。
【００６４】
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、有機メモリなどのナノデバイスに好適である。また、本発明は、有機メモリに限らず、ナノワイヤ・バイオセンサその他の単一電子・量子デバイスに応用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２０  有機メモリ、２１  ゲート電極、２２  有機導体層、２３  酸化膜、２４  シリコン基板、２５  背面電極、３０  配線パターン、４０  有機メモリ、５０  プラスチック基板、５１  有機半導体チャネル層、５２  有機ゲート絶縁膜、５３  ドレイン電極、５４  ソース電極、５５  ゲート電極、ＭＰ  レジスト材料、ＮＰ  ナノ粒子
【図１】
2018132625.tif 000003
【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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