(57)【要約】本発明は、材料組成の変動を抑制し、均一な双安定特性を得ることができ、量産に適するスイッチング素子を提供する。印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つ有機双安定材料を、少なくとも２つの電極間に配置してなるスイッチング素子において、前記有機双安定材料が、一つの分子内に、電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有する化合物を少なくとも含有する。前記化合物としては、例えば、アミノイミダゾール系化合物、ピリドン系化合物、スチルベン系化合物、ブタジエン系化合物を用いることが好ましい。
2004006351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つ有機双安定材料を、少なくとも２つの電極間に配置してなるスイッチング素子において、前記有機双安定材料が、一つの分子内に、電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有する化合物を少なくとも含有することを特徴とするスイッチング素子。
【請求項２】
前記化合物が、下記の構造式（Ａ）で示されるアミノイミダゾール系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000144
（Ｘ１，Ｘ２は、それぞれＣＮ又はＮＯ２、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
【請求項３】
前記化合物が、下記の構造式（Ｂ）で示されるγ−ピリドン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000145
（Ｒ４は水素原子、又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
【請求項４】
前記化合物が、下記の構造式（Ｃ）で示されるイミン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000146
（Ｘ３はＣＮ又はＮＯ２、Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、ｍは１〜５の整数を表す。）
【請求項５】
前記化合物が、下記の構造式（Ｄ）で示されるイミン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000147
（Ｘ４はＣＮ又はＮＯ２、Ｒ７，Ｒ８はそれぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、ｍは１〜５の整数を表す。）
【請求項６】
前記化合物が、下記の構造式（Ｅ）で示される化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000148
（Ｙ１，Ｙ２は、一方が窒素原子、他方がアミノ基もしくは炭素数１〜６のアルキルアミノ基を置換基として有する炭素原子を表す。）
【請求項７】
前記化合物が、下記の構造式（Ｆ）で示される化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000149
（Ｒ９，Ｒ１０は、それぞれ水素原子又は炭素数２以下のアルキル基、Ｒ１１，Ｒ１２は、水素原子又はアミノ基を表す。）
【請求項８】
前記化合物が、下記の構造式（Ｇ）で示される化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000150
（Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
【請求項９】
前記化合物が、下記の構造式（Ｈ）で示されるイミンキノン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000151
（Ｒ１６，Ｒ１７は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表し、Ｒ１８，Ｒ１９は、それぞれ置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、水素原子のいずれかを表し、またＲ１８，Ｒ１９のうち少なくとも一つは置換基を有してもよいアリール基である。）
【請求項１０】
前記化合物が、下記の構造式（Ｉ）で示されるキノンイミン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000152
（Ｒ２０〜Ｒ２３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
【請求項１１】
前記化合物が、下記の構造式（Ｊ）で示されるジシアノ系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000153
（Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、炭素数１から６のアルコキシル基のいずれかを表し、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数、ｉは１〜４の整数を表す。）
【請求項１２】
前記化合物が、下記の構造式（Ｋ）で示されるピリドン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000154
（Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ３０は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基又は環を形成する残基、ｉは１〜４の整数を表す。）
【請求項１３】
前記化合物が、下記の構造式（Ｌ）で示されるピリドン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000155
（Ｒ３１，Ｒ３２は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、Ｒ３３は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基又は環を形成する残基、Ｒ３４，Ｒ３５は置換基を有してもよいアリール基又は水素で少なくとも一方は置換基を有しても良いアリール基、ｉは１〜４の整数を表す。）
【請求項１４】
前記化合物が、下記の構造式（Ｍ）で示されるキノンイミン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000156
（Ｒ３６，Ｒ３７は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ３８は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｍは１〜５の整数を表す。）
【請求項１５】
前記化合物が、下記の構造式（Ｎ）で示されるキノンイミン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000157
（Ｒ３９，Ｒ４０は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３はそれぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、アリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｉは１〜４の整数、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数を表す。）
【請求項１６】
前記化合物が、下記の構造式（Ｏ）で示されるスチルベン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000158
（Ｒ４４，Ｒ４５，Ｒ４６は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ４７は水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、ｍ，ｎ，ｏはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表す。）
【請求項１７】
前記化合物が、下記の構造式（Ｐ）で示されるブタジエン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000159
（Ｒ４８，Ｒ４９は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ５０，Ｒ５１は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表す。ｍ，ｎ，ｏ，ｐはそれぞれ１〜５の整数を表す。）
【請求項１８】
前記化合物が、下記の構造式（Ｑ）で示されるスチルベン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000160
（Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ５４，Ｒ５５は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい環を形成する残基のいずれかを表し、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表し、ｑは１〜９の整数を表す。）
【請求項１９】
前記化合物が、下記の構造式（Ｒ）で示されるトリフェニルアミン系の化合物である請求項１記載のスイッチング素子。
2004006351.tif 000161
（Ｒ５６，Ｒ５７，Ｒ５８，Ｒ５９，Ｒ６０は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｍ，ｎ，ｏ，ｐはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表し、ｒは１〜２の整数を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、有機ＥＬディスプレーパネルの駆動用スイッチング素子や、高密度メモリ等に利用される、有機双安定材料を２つの電極間に配置したスイッチング素子に関する。
【背景技術】  近年、有機電子材料の特性は目覚しい進展をみせている。特に電荷移動錯体などの低次元導体のなかには、金属−絶縁体遷移などの特徴ある性質を持つものがあり、有機ＥＬディスプレーパネルの駆動用スイッチング素子や、高密度メモリなどへの適用が検討されている。
上記のスイッチング素子への適用が可能な材料として、有機双安定材料が注目されている。有機双安定材料とは、材料に電圧を印加していくと、ある電圧以上で急激に回路の電流が増加してスイッチング現象が観測される、いわゆる非線形応答を示す有機材料である。
図４１には、上記のようなスイッチング挙動を示す有機双安定材料の、電圧−電流特性の一例が示されている。
図４１に示すように、有機双安定材料においては、高抵抗特性５１（ｏｆｆ状態）と、低抵抗特性５２（ｏｎ状態）との２つの電流電圧特性を持つものであり、あらかじめＶｂのバイアスをかけた状態で、電圧をＶｔｈ２以上にすると、ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ遷移し、Ｖｔｈ１以下にすると、ｏｎ状態からｏｆｆ状態へと遷移して抵抗値が変化する、非線形応答特性を有している。つまり、この有機双安定材料に、Ｖｔｈ２以上、又はＶｔｈ１以下の電圧を印加することにより、いわゆるスイッチング動作を行なうことができる。ここで、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２は、パルス状の電圧として印加することもできる。
このような非線形応答を示す有機双安定材料としては、各種の有機錯体が知られている。例えば、Ｒ．Ｓ．Ｐｏｔｅｍｂｅｒ等は、Ｃｕ−ＴＣＮＱ（銅−テトラシアノキノジメタン）錯体を用い、電圧に対して、２つの安定な抵抗値を持つスイッチング素子を試作している（Ｒ．Ｓ．Ｐｏｔｅｍｂｅｒ  ｅｔ  ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３４，（１９７９）４０５）。
また、熊井等は、Ｋ−ＴＣＮＱ（カリウム−テトラシアノキノジメタン）錯体の単結晶を用い、非線形応答によるスイッチング挙動を観測している（熊井等  固体物理３５（２０００）３５）。
更に、安達等は、真空蒸着法を用いてＣｕ−ＴＣＮＱ錯体薄膜を形成し、そのスイッチング特性を明らかにして、有機ＥＬマトリックスへの適用可能性の検討を行なっている（安達等  応用物理学会予稿集  ２００２年春  第３分冊  １２３６）。
また、Ｌ．Ｍａらは、アミノイミダゾールジカーボニトリル（ＡＩＤＣＮ）材料やイミン系材料等の有機材料を用いて、１成分でも上記の有機双安定性が出現することを検討している（Ｌ．Ｍａ  ｅｔ．ａｌ  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０（２００２）２９９７、Ｌ．Ｍａ  ｅｔ．ａｌ  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７３（１９９８）８５０、国際公開第０２／３７５００号パンフレット）。
しかしながら、上記の有機電荷移動錯体を用いたスイッチング素子については以下の問題点があった。
すなわち、上記の有機双安定材料は電荷移動錯体であるので、ドナー性分子、もしくはドナー性を持つ金属元素と、ＴＣＱＮのようなアクセプタ性分子との組み合わせによりなる、２成分系の材料である。
このため、スイッチング素子の作製にあたっては、２成分の構成比を厳密に制御する必要があった。すなわち、これらの２成分系の電荷移動錯体では、例えば、図４２に示すように、ドナー分子とアクセプタ分子が、それぞれカラム状に積層してドナー分子カラム６１と、アクセプタ分子カラム６２を形成しており、各カラム成分が、分子（あるいは金属原子）間での部分的な電荷移動を行なうことにより、双安定特性を発現させるものである。したがって、２成分の構成比に過不足がある場合には全体の双安定特性に大きな影響を与える。
したがって、例えば、上記のＣｕ−ＴＣＮＱ錯体では、ＣｕとＴＣＮＱの構成比が異なれば材料の結晶性、電気特性が異なり、双安定特性のバラツキの要因となる。特に、真空蒸着法等により成膜を行なう場合、両成分の蒸気圧の違いや、共蒸着法における、両材料について別々の蒸着源を使用する場合の幾何的配置等に起因して、大面積で均一な成膜が困難である。
このため、上記の従来の２成分系の有機双安定材料では、双安定特性にバラツキのない、均一な品質のスイッチング素子を量産することが困難であるという問題点があった。
また、Ｌ．Ｍａらは１成分の有機材料を用いて双安定性を得るに際して、有機膜中に導電性微粒子を分散させることを必須の条件としており、双安定材料としては不充分な特性しか得られていないという問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、材料組成の変動を抑制し、均一な双安定特性を得ることができ、かつ、有機双安定材料のみでも充分な双安定性が得られ、量産に適するスイッチング素子を提供することを目的とする。
【発明の開示】
すなわち、本発明のスイッチング素子は、印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つ有機双安定材料を、少なくとも２つの電極間に配置してなるスイッチング素子において、
前記有機双安定材料が、一つの分子内に、電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有する化合物を少なくとも含有することを特徴とする。
本発明のスイッチング素子によれば、有機双安定材料が、一分子中に電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有している１成分系であるので、従来の２成分系の有機双安定材料のような、製造時の構成比のバラツキが起こり得ないので、常に一定の双安定性能を得ることができる。
また、特に真空蒸着法等により薄膜形成する場合には、共蒸着等の複雑な手法を用いなくてもよいので製造効率が良く、大面積で均一に、かつ低コストで製造することができる。
本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ａ）で示されるアミノイミダゾール系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000003
（Ｘ１，Ｘ２は、それぞれＣＮ又はＮＯ２、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｂ）で示されるγ−ピリドン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000004
（Ｒ４は水素原子、又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｃ）で示されるイミン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000005
（Ｘ３はＣＮ又はＮＯ２、Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、ｍは１〜５の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｄ）で示されるイミン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000006
（Ｘ４はＣＮ又はＮＯ２、Ｒ７，Ｒ８はそれぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、ｍは１〜５の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｅ）で示される化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000007
（Ｙ１，Ｙ２は、一方が窒素原子、他方がアミノ基もしくは炭素数１〜６のアルキルアミノ基を置換基として有する炭素原子を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｆ）で示される化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000008
（Ｒ９，Ｒ１０は、それぞれ水素原子又は炭素数２以下のアルキル基、Ｒ１１，Ｒ１２は、水素原子又はアミノ基を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｇ）で示される化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000009
（Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｈ）で示されるイミンキノン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000010
（Ｒ１６，Ｒ１７は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表し、Ｒ１８，Ｒ１９は、それぞれ置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、水素原子のいずれかを表し、またＲ１８，Ｒ１９のうち少なくとも一つは置換基を有してもよいアリール基である。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｉ）で示されるキノンイミン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000011
（Ｒ２０〜Ｒ２３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｊ）で示されるジシアノ系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000012
（Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、炭素数１から６のアルコキシル基のいずれかを表し、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数、ｉは１〜４の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｋ）で示されるピリドン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000013
（Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ３０は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基又は環を形成する残基、ｉは１〜４の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｌ）で示されるピリドン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000014
（Ｒ３１，Ｒ３２は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、Ｒ３３は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基又は環を形成する残基、Ｒ３４，Ｒ３５は置換基を有してもよいアリール基又は水素で少なくとも一方は置換基を有しても良いアリール基、ｉは１〜４の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｍ）で示されるキノンイミン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000015
（Ｒ３６，Ｒ３７は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ３８は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｍは１〜５の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｎ）で示されるキノンイミン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000016
（Ｒ３９，Ｒ４０は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３はそれぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、アリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｉは１〜４の整数、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｏ）で示されるスチルベン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000017
（Ｒ４４，Ｒ４５，Ｒ４６は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ４７は水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、ｍ，ｎ，ｏはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｐ）で示されるブタジエン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000018
（Ｒ４８，Ｒ４９は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ５０，Ｒ５１は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表す。ｍ，ｎ，ｏ，ｐはそれぞれ１〜５の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｑ）で示されるスチルベン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000019
（Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ５４，Ｒ５５は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい環を形成する残基のいずれかを表し、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表し、ｑは１〜９の整数を表す。）
また、本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ｒ）で示されるトリフェニルアミン系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000020
（Ｒ５６，Ｒ５７，Ｒ５８，Ｒ５９，Ｒ６０は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｍ，ｎ，ｏ，ｐはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表し、ｒは１〜２の整数を表す。）
上記の（Ａ）〜（Ｒ）の化合物は、一分子中に電子供与性の官能基と、電子受容性の官能基とを有している１成分系の芳香族分子であるので、２成分系の有機双安定材料のような製造時の構成比のバラツキが起こり得ない。
また、上記の（Ａ）〜（Ｒ）の化合物は双安定適性に優れ、また、蒸着法等によって容易に薄膜形成が可能であるので、有機双安定材料として特に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明のスイッチング素子の一実施形態を示す概略構成図である。
図２は、本発明のスイッチング素子の他の実施形態を示す概略構成図である。
図３は、本発明のスイッチング素子の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
図４は、実施例１におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図５は、実施例２におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図６は、実施例６におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図７は、実施例７におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図８は、実施例８におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図９は、実施例９におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１０は、実施例１０におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１１は、実施例１１におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１２は、実施例１２におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１３は、実施例１３におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１４は、実施例１４におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１５は、実施例１５におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１６は、実施例１６におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１７は、実施例１７におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１８は、実施例１８におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図１９は、実施例１９におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２０は、実施例２０におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２１は、実施例２１におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２２は、実施例２２におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２３は、実施例２６におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２４は、実施例２７におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２５は、実施例２９におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２６は、実施例３０におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２７は、実施例３３におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２８は、実施例３４におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図２９は、実施例３８におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３０は、実施例３９におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３１は、実施例４３におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３２は、実施例４４におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３３は、実施例４７におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３４は、実施例４８におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３５は、実施例５１におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３６は、実施例５２におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３７は、実施例５４におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３８は、実施例５５におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図３９は、実施例５８におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図４０は、実施例５９におけるスイッチング素子の電流−電圧特性を示す図表である。
図４１は、従来のスイッチング素子の電圧−電流特性の概念を示す図表である。
図４２は、従来の２成分系の有機双安定材料の構造を示す概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のスイッチング素子の一実施形態を示す概略構成図である。
図１に示すように、このスイッチング素子は、基板１０上に、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが順次積層された構成となっている。
基板１０としては特に限定されないが、従来公知のガラス基板等が好ましく用いられる。
電極層２１ａ、２１ｂとしては、アルミニウム、金、銀、ニッケル、鉄などの金属材料や、ＩＴＯ、カーボン等の無機材料、共役系有機材料、液晶等の有機材料、シリコンなどの半導体材料などが適宜選択可能であり、特に限定されない。
次に、本発明においては、双安定材料層３０に用いる有機双安定材料として、一つの分子内に電子供与性の官能基と、電子受容性の官能基とを有する化合物を少なくとも含有することを特徴としている。
電子供与性の官能基としては、−ＳＣＨ３、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＮＨＣＨ３、−Ｎ（ＣＨ３）２等が挙げられ、電子受容性の官能基としては、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＣＨＯ、−ＣＯＣＨ３、−ＣＯＯＣ２Ｈ５、−ＣＯＯＨ、−Ｂｒ、−Ｃｌ、−Ｉ、−ＯＨ、−Ｆ、＝Ｏ等が挙げられる。
また、一つの分子内に上記の電子供与性の官能基と、上記の電子受容性の官能基とを有する化合物としては、アミノイミダゾール系化合物、ピリドン系化合物、スチリル系化合物、スチルベン系化合物、ブタジエン系化合物等が挙げられる。
上記の化合物のうち、本発明においては、下記の構造式（Ａ）で示されるアミノイミダゾール系の化合物を用いることが好ましい。
2004006351.tif 000021
（Ｘ１，Ｘ２は、それぞれＣＮ又はＮＯ２、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
上記の化合物においては、ＣＮ基、又は、ＮＯ２基が電子受容性の官能基となり、ＮＨ２基、ＮＨＣＨ３基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、上記のＲ１、Ｒ２、Ｒ３がアルキル基の場合には、Ｃ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。Ｃ７以上のアルキル基になると、電気伝導に必要な分子の配向性が阻害されやすくなり、充分な双安定性が得にくくなるので好ましくない。
このようなアミノイミダゾール系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ａ−１）〜（Ａ−４）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000022
2004006351.tif 000023
また、下記の構造式（Ｂ）で示されるγ−ピリドン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000024
（Ｒ４は水素原子、又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
このγ−ピリドン系の化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、Ｎ−Ｒ基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、上記のＲ４がアルキル基の場合には、Ｃ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。Ｃ７以上のアルキル基になると、電気伝導に必要な分子の配向性が阻害されやすくなり、充分な双安定性が得にくくなるので好ましくない。
このようなγ−ピリドン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｂ−１）、（Ｂ−２）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000025
また、下記の構造式（Ｃ）で示されるイミン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000026
（Ｘ３はＣＮ又はＮＯ２、Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、ｍは１〜５の整数を表す。）
また、下記の構造式（Ｄ）で示されるイミン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000027
（Ｘ４はＣＮ又はＮＯ２、Ｒ７，Ｒ８はそれぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、ｍは１〜５の整数を表す。）
上記のイミン系の化合物においては、ＣＮ基またはＮＯ２基が電子受容性の官能基となり、ＮＲ５Ｒ６基，ＮＲ７Ｒ８基が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、上記のＲ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８がアルキル基の場合には、それぞれＣ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。
このようなイミン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｃ−１）〜（Ｃ−３）、（Ｄ−１）〜（Ｄ−３）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000028
また、下記の構造式（Ｅ）で示される化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000029
（Ｙ１，Ｙ２は、一方が窒素原子、他方がアミノ基もしくは炭素数１〜６のアルキルアミノ基を置換基として有する炭素原子を表す。）
この化合物においては、ニトロ基が電子受容性の官能基となり、アミノ基またはアルキルアミノ基が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このような化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｅ−１）や（Ｅ−２）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000030
また、下記の構造式（Ｆ）で示される化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000031
（Ｒ９，Ｒ１０は、それぞれ水素原子又は炭素数２以下のアルキル基、Ｒ１１，Ｒ１２は、水素原子又はアミノ基を表す。）
この化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、Ｎ−Ｒ９基およびＮ−Ｒ１０基が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このような化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｆ−１）、（Ｆ−２）、（Ｆ−３）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000032
2004006351.tif 000033
また、下記の構造式（Ｇ）で示される化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000034
（Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
この化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、Ｎ−Ｒ１５基が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、上記のＲ１３、Ｒ１４、Ｒ１５がアルキル基の場合には、それぞれＣ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ４以下のアルキル基がより好ましい。
このような化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｇ−１）、（Ｇ−２）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000035
2004006351.tif 000036
また、下記の構造式（Ｈ）で示されるイミンキノン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000037
（Ｒ１６，Ｒ１７は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表し、Ｒ１８，Ｒ１９は、それぞれ置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、水素原子のいずれかを表し、またＲ１８，Ｒ１９のうち少なくとも一つは置換基を有してもよいアリール基である。）
このイミンキノン系の化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、Ｃ６Ｈ５基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、Ｒ１６，Ｒ１７はＣ６以下のアルキル基が好ましい。また、上記のＲ１８，Ｒ１９がアルキル基の場合には、Ｃ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。Ｃ７以上のアルキル基になると、電気伝導に必要な分子の配向性が阻害されやすくなり、充分な双安定性が得にくくなるので好ましくない。
このようなイミンキノン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｈ−１）〜（Ｈ−４）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000038
2004006351.tif 000039
また、下記の構造式（Ｈ’）で示されるイミンキノン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000040
（Ｒ７０、Ｒ７１は、それぞれ水素原子、置換基を有しても良い炭素数１から６のアルキル基、置換基を有しても良いアリール基のいずれかを表し、Ｒ７２は水素原子、置換基を有しても良い炭素数１から６のアルキル基、置換基を有しても良いアリール基のいずれかを表し、Ｒ７３は水素原子、置換基を有しても良い炭素数１から６のアルキル基、置換基を有しても良いアミノ基、環を形成する残基のいずれかを表し、又Ｒ７２とＲ７３により環を形成しても良い。）
このようなイミンキノン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｈ’−１）〜（Ｈ’−９）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000041
2004006351.tif 000042
また、下記の構造式（Ｉ）で示されるキノンイミン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000043
（Ｒ２０〜Ｒ２３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
このキノンイミン系の化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、ＮＨ２基、Ｎ（ＣＨ３）２基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、Ｒ２０，Ｒ２１はＣ６以下のアルキル基が好ましい。また、上記のＲ２２，Ｒ２３がアルキル基の場合には、Ｃ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。Ｃ７以上のアルキル基になると、電気伝導に必要な分子の配向性が阻害されやすくなり、充分な双安定性が得にくくなるので好ましくない。
このようなキノンイミン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000044
また、下記の構造式（Ｊ）で示されるジシアノ系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000045
（Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、炭素数１から６のアルコキシル基のいずれかを表し、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数、ｉは１〜４の整数を表す。）
このジシアノ系の化合物においては、ＣＮ基が電子受容性の官能基となり、Ｎ（Ｃ６Ｈ６）３基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、上記のＲ２４、Ｒ２５およびＲ２６がアルキル基の場合には、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。また、Ｃ９以上のアルキル基になると、電気伝導に必要な分子の配向性が阻害されやすくなり、充分な双安定性が得にくくなるので好ましくない。
このようなジシアノ系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｊ−１）〜（Ｊ−９）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000046
2004006351.tif 000047
また、下記の構造式（Ｋ）で示されるピリドン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000048
（Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ３０は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基又は環を形成する残基、ｉは１〜４の整数を表す。）
また、下記の構造式（Ｌ）で示されるピリドン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000049
（Ｒ３１，Ｒ３２は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、Ｒ３３は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基又は環を形成する残基、Ｒ３４，Ｒ３５は置換基を有してもよいアリール基又は水素で少なくとも一方は置換基を有しても良いアリール基、ｉは１〜４の整数を表す。）
上記のピリドン系の化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、Ｃ−Ｎ−（Ｃ５Ｈ４）基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このようなピリドン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｋ−１）〜（Ｋ−９）及び（Ｌ−１）〜（Ｌ−８）でそれぞれ示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000050
2004006351.tif 000051
2004006351.tif 000052
また、下記の構造式（Ｍ）で示されるキノンイミン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000053
（Ｒ３６，Ｒ３７は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ３８は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｍは１〜５の整数を表す。）
また、下記の構造式（Ｎ）で示されるキノンイミン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000054
（Ｒ３９，Ｒ４０は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３はそれぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１から６のアルキル基、アリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｉは１〜４の整数、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数を表す。）
上記のキノンイミン系の化合物においては、Ｃ＝Ｏ基が電子受容性の官能基となり、＝Ｎ−、もしくはトリフェニルアミン基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
上記構造式（Ｍ）及び（Ｎ）で表されるキノンイミン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｍ−１）〜（Ｍ−９）、（Ｎ−１）〜（Ｎ−９）でそれぞれ示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000055
2004006351.tif 000056
2004006351.tif 000057
また、下記の構造式（Ｏ）で示されるスチルベン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000058
（Ｒ４４，Ｒ４５，Ｒ４６は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ４７は水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、ｍ，ｎ，ｏはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表す。）
上記のスチルベン系の化合物においては、トリフェニルアミン基等が電子供与性の官能基となり、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−ＣＮ、−ＮＯ２基が電子受容性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このようなスチルベン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｏ−１）〜（Ｏ−１１）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000059
2004006351.tif 000060
また、下記の構造式（Ｐ）で示されるブタジエン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000061
（Ｒ４８，Ｒ４９は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表し、Ｒ５０，Ｒ５１は、それぞれ水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表す。ｍ，ｎ，ｏ，ｐはそれぞれ１〜５の整数を表す。）
上記のブタジエン系の化合物においては、−ＣＮ、−ＮＯ２、−Ｂｒ、−Ｃｌが電子受容性の官能基となり、−ＣＨ３、−ＯＣＨ３、−Ｎ（ＣＨ３）２基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このようなブタジエン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｐ−１）〜（Ｐ−１０）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000062
2004006351.tif 000063
また、下記の構造式（Ｑ）で示されるスチルベン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000064
（Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ５４，Ｒ５５は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい環を形成する残基のいずれかを表し、ｍ，ｎはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表し、ｑは１〜９の整数を表す。）
上記のスチルベン系の化合物においては、トリフェニルアミン基等が電子供与性の官能基となり、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−ＣＮ、−ＮＯ２基が電子受容性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このようなスチルベン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｑ−１）〜（Ｑ−１４）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000065
2004006351.tif 000066
また、下記の構造式（Ｒ）で示されるトリフェニルアミン系の化合物を用いることも好ましい。
2004006351.tif 000067
（Ｒ５６，Ｒ５７，Ｒ５８，Ｒ５９，Ｒ６０は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、環を形成する残基のいずれかを表し、ｍ，ｎ，ｏ，ｐはそれぞれ１〜５の整数を表し、ｉは１〜４の整数を表し、ｒは１〜２の整数を表す。）
上記のトリフェニルアミン系の化合物においては、−ＣＮ、−ＮＯ２、−Ｂｒ、−Ｃｌが電子受容性の官能基となり、−ＣＨ３、−ＯＣＨ３、−Ｎ（ＣＨ３）２基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
このようなトリフェニルアミン系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ｒ−１）〜（Ｒ−２７）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000068
2004006351.tif 000069
2004006351.tif 000070
上記の有機双安定材料は、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂの順に、基板１０上に順次薄膜として形成されることが好ましい。薄膜を形成する方法としては、電極層２１ａ、２１ｂとしては、真空蒸着法等の従来公知の方法が好ましく用いられ、特に限定されない。
また、双安定材料層３０の形成方法としては、スピンコート法、電解重合法、化学蒸気堆積法（ＣＶＤ法）、単分子膜累積法（ＬＢ法）等の有機薄膜の製法が用いられ特に限定されないが、上記の電極層と同じ成膜方法を利用できる、真空蒸着法を用いることが好ましい。
蒸着時の基板温度は、使用する電極材料及び双安定材料によって適宜選択されるが、電極層２１ａ、２１ｂの形成においては０〜１５０℃が好ましく、双安定材料層３０の形成においては、０〜１００℃が好ましい。
また、各層の膜厚は、電極層２１ａ、２１ｂとしては５０〜２００ｎｍが好ましく、双安定材料層３０としては２０〜１５０ｎｍが好ましい。
上記の製造方法によって得られる本発明のスイッチング素子が、双安定特性を示すメカニズムは明らかでないが、従来の２成分系材料におけるメカニズムから以下のように類推される。すなわち、ある分子のドナー性官能基と、隣接する他の分子のアクセプタ基が、従来の２成分系材料の役割を果たしてカラム構造となり導体化するメカニズムが考えられる。
これにより、単一の分子組成においてドナーとアクセプタの両方の機能を持つので、双安定性を得るため組成のズレが本質的に生じることがなく、安定した双安定特性を得ることができるものと考えられる。
図２には、本発明のスイッチング素子の、他の実施形態が示されている。この実施形態においては、双安定材料層３０内に、更に第３電極２２が設けられた３端子素子となっている点が上記の図１の実施形態と異なっている。これにより、電極層２１ａ、２１ｂを付加電流を流す電極として、上記の図４１におけるバイアスＶｂを印加し、更に、第３電極２２を、双安定材料層３０の抵抗状態を制御する電極として、図４１における低閾値電圧Ｖｔｈ１、又は高閾値電圧Ｖｔｈ２を印加することができる。
また、図３には、本発明のスイッチング素子の、更に他の実施形態が示されている。この実施形態においては、第２電極層２３上に絶縁層４１が形成され、さらに絶縁層４１上には、双安定材料層３１、及び双安定材料層３１を挟むように両側に電極層２４ａ、２４ｂが形成され、更に双安定材料層３１上には、絶縁層４２と第４電極層２５が順次形成されている４端子素子となっている。
このスイッチング素子では、具体的には、例えば、第３電極２３をシリコン基板、絶縁層４１、４２を金属酸化物蒸着膜、電極層２４ａ、２４ｂ、及び第４電極２５をアルミニウム蒸着膜とできる。
そして、電極層２４ａ、２４ｂを付加電流を流す電極として、上記の図４１におけるバイアスＶｂを印加し、更に、第３電極２３と第４電極２５とによって、双安定材料層３１に電界をかけることによって、双安定材料層３１の抵抗状態を制御することができる。
以下、実施例を用いて、本発明のスイッチング素子について更に詳細に説明する。
【実施例１】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてアミノイミダゾール系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例１のスイッチング素子を形成した。アミノイミダゾール系化合物としては、下記の構造式（Ａ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000071
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、アミノイミダゾール系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例２】  各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例１と同一の条件で、実施例２のスイッチング素子を得た。
【実施例３】  アミノイミダゾール系化合物として、下記の構造式（Ａ−２）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例１と同一の条件で、実施例３のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000072
【実施例４】  アミノイミダゾール系化合物として、下記の構造式（Ａ−３）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例１と同一の条件で、実施例４のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000073
【実施例５】  アミノイミダゾール系化合物として、下記の構造式（Ａ−４）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例１と同一の条件で、実施例５のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000074
試験例１
上記の実施例１〜５のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１に示す。また、図４、５には、それぞれ、実施例１、２のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000075
図４、５の結果より、実施例１、２のスイッチング素子においては高抵抗状態１０１ａ、１０２ａ、及び低抵抗状態１０１ｂ、１０２ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図４の実施例１において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．３Ｖ以下では、低抵抗状態１０１ｂから高抵抗状態１０１ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が３．３Ｖ以上では、高抵抗状態１０１ａから低抵抗状態１０１ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０５が得られた。
また、図５の実施例２においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．６Ｖ以下で、低抵抗状態１０２ｂから高抵抗状態１０２ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．３Ｖ以上では、高抵抗状態１０２ａから低抵抗状態１０２ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０４が得られた。
また、この双安定性は実施例１〜５のすべてのスイッチング素子で得られ、表１に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．３〜０．８Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．３〜５．７Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例６】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてγ−ピリドン系の化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例６のスイッチング素子を形成した。γ−ピリドン系の化合物としては、下記の構造式（Ｂ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000076
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、γ−ピリドン系の化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例７】  γ−ピリドン系の化合物として、下記の構造式（Ｂ−２）の化合物を用いた以外は、実施例６と同一の条件で、実施例７のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000077
試験例２
上記の実施例６、７のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定した結果を、図６、７に示す。また、上記の図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表２に示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000078
図６、７、及び表２の結果より、実施例６、７のスイッチング素子においては高抵抗状態１０６ａ、１０７ａ、及び低抵抗状態１０６ｂ、１０７ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図６の実施例６において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．２Ｖ以下では、低抵抗状態１０６ｂから高抵抗状態１０６ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．１Ｖ以上では、高抵抗状態１０６ａから低抵抗状態１０６ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０２が得られた。
また、図７の実施例７においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．４Ｖ以下で、低抵抗状態１０７ｂから高抵抗状態１０７ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．７Ｖ以上では、高抵抗状態１０７ａから低抵抗状態１０７ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０２が得られた。
【実施例８】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてイミン系の化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例８のスイッチング素子を形成した。イミン系の化合物としては、下記の構造式（Ｃ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000079
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により盛膜速度は３Å／ｓｅｃ、イミン系の化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例９】  イミン系の化合物として、下記の構造式（Ｃ−２）の化合物を用いた以外は、実施例８と同一の条件で、実施例９のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000080
【実施例１０】  イミン系の化合物として、下記の構造式（Ｃ−３）の化合物を用いた以外は、実施例８と同一の条件で、実施例１０のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000081
【実施例１１】  イミン系の化合物として、下記の構造式（Ｄ−１）の化合物を用いた以外は、実施例８と同一の条件で、実施例１１のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000082
【実施例１２】  イミン系の化合物として、下記の構造式（Ｄ−２）の化合物を用いた以外は、実施例８と同一の条件で、実施例１２のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000083
【実施例１３】  イミン系の化合物として、下記の構造式（Ｄ−３）の化合物を用いた以外は、実施例８と同一の条件で、実施例１３のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000084
試験例３
上記の実施例８〜１３のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定した結果を、図８〜１３に示す。また、上記の図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表３に示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000085
図８〜１３及び表３の結果より、実施例８〜１３のスイッチング素子においては高抵抗状態１０８ａ〜１１３ａ及び低抵抗状態１０８ｂ〜１１３ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図８の実施例８において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下では、低抵抗状態１０８ｂから高抵抗状態１０８ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．９Ｖ以上では、高抵抗状態１０８ａから低抵抗状態１０８ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３０が得られた。
また、図９の実施例９においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下で、低抵抗状態１０９ｂから高抵抗状態１０９ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．３Ｖ以上では、高抵抗状態１０９ａから低抵抗状態１０９ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１２０が得られた。
また、図１０の実施例１０においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．９Ｖ以下で、低抵抗状態１１０ｂから高抵抗状態１１０ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が３．１Ｖ以上では、高抵抗状態１１０ａから低抵抗状態１１０ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０４が得られた。
また、図１１の実施例１１においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下で、低抵抗状態１１１ｂから高抵抗状態１１１ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．６Ｖ以上では、高抵抗状態１１１ａから低抵抗状態１１１ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３０が得られた。
また、図１２の実施例１２においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下で、低抵抗状態１１２ｂから高抵抗状態１１２ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．４Ｖ以上では、高抵抗状態１１２ａから低抵抗状態１１２ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約２０が得られた。
また、図１３の実施例１３においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が１．０Ｖ以下で、低抵抗状態１１３ｂから高抵抗状態１１３ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．９Ｖ以上では、高抵抗状態１１３ａから低抵抗状態１１３ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３００が得られた。
【実施例１４】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０として下記の構造式（Ｅ−１）の化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例１４のスイッチング素子を形成した。
2004006351.tif 000086
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、構造式（Ｅ−１）の化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例１５】  双安定材料層３０として下記の構造式（Ｅ−２）の化合物を用いた以外は、実施例１４と同一の条件で、実施例１５のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000087
試験例４
上記の実施例１４および１５のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定した結果を、図１４および１５に示す。また、上記の図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表４に示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000088
図１４、１５及び表４の結果より、実施例１４および１５のスイッチング素子においては高抵抗状態１１４ａ、１１５ａ及び低抵抗状態１１４ｂ、１１５ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図１４の実施例１４において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下では、低抵抗状態１１４ｂから高抵抗状態１１４ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が０．７Ｖ以上では、高抵抗状態１１４ａから低抵抗状態１１４ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
また、図１５の実施例１５においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．６Ｖ以下で、低抵抗状態１１５ｂから高抵抗状態１１５ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．４Ｖ以上では、高抵抗状態１１５ａから低抵抗状態１１５ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
【実施例１６】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０として下記の構造式（Ｆ−１）の化合物（シグマアルドリッチジャパン株式会社製、製品番号３４６７９−９）を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例１６のスイッチング素子を形成した。
2004006351.tif 000089
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、上記構造式（Ｆ−１）の化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例１７】  双安定材料層３０として、下記の構造式（Ｆ−２）の化合物（シグマアルドリッチジャパン株式会社製、製品番号Ａ５２１５−３）を用いた以外は、実施例１６と同一の条件で、実施例１７のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000090
【実施例１８】  双安定材料層３０として、下記の構造式（Ｆ−３）の化合物（シグマアルドリッチジャパン株式会社製、製品番号８５５２８−６）を用いた以外は、実施例１６と同一の条件で、実施例１８のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000091
試験例５
上記の実施例１６〜１８のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定した結果を、図１６〜１８に示す。また、上記の図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表５に示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000092
図１６〜１８及び表５の結果より、実施例１６〜１８のスイッチング素子においては高抵抗状態１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ及び低抵抗状態１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図１６の実施例１６において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下では、低抵抗状態１１６ｂから高抵抗状態１１６ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．３Ｖ以上では、高抵抗状態１１６ａから低抵抗状態１１６ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０４が得られた。
また、図１７の実施例１７においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下で、低抵抗状態１１７ｂから高抵抗状態１１７ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．４Ｖ以上では、高抵抗状態１１７ａから低抵抗状態１１７ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０２が得られた。
また、図１８の実施例１８においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下で、低抵抗状態１１８ｂから高抵抗状態１１８ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．３Ｖ以上では、高抵抗状態１１８ａから低抵抗状態１１８ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
【実施例１９】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作成した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０として構造式（Ｇ−１）の化合物（シグマアルドリッチジャパン株式会社製、製品番号２４，７７２−３）を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例１９のスイッチング素子を形成した。
2004006351.tif 000093
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、構造式（Ｇ−１）の化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例２０】  双安定材料として、下記の構造式（Ｇ−２）の化合物を用い、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂの厚さをそれぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍとなるように成膜した以外は、実施例１９と同一の条件で、実施例２０のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000094
なお、構造式（Ｇ−２）の化合物は下記の手順で合成した。
2004006351.tif 000095
即ち、１，４−ｄｉｍｅｔｈｙｌｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ９．７ｇ、３，５−ｄｉ−ｔ−ｂｕｔｙｌ−４−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ９．３ｇ、ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ３．７ｇをエタノール１００ｍＬに溶解し、２０時間過熱還流を行う。室温に冷却後、沈殿物をろ別し、０．２Ｍ  ＫＯＨ水溶液２５０ｍＬにけん濁し、７０℃にて加熱攪拌する。沈殿物をろ過し、純水、エタノールで洗浄する。ブタノールから再結晶し、緑色板状結晶８．４ｇ（６５％）を得た。
試験例６
上記の実施例１９、２０のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定した結果を、図１９〜２０に示す。また、上記の図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表６に示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000096
図１９、２０及び表６の結果より、実施例１９、２０のスイッチング素子においては高抵抗状態１１９ａ、１２０ａ及び低抵抗状態１１９ｂ、１２０ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図１９の実施例１９において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下では、低抵抗状態１１９ｂから高抵抗状態１１９ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．９Ｖ以上では、高抵抗状態１１９ａから低抵抗状態１１９ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０６が得られた。
また、図２０の実施例２０においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．２Ｖ以下で、低抵抗状態１２０ｂから高抵抗状態１２０ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．４Ｖ以上では、高抵抗状態１２０ａから低抵抗状態１２０ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約２×１０３が得られた。
【実施例２１】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてイミンキノン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例２１のスイッチング素子を形成した。イミンキノン系化合物としては、下記の構造式（Ｈ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000097
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、イミンキノン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例２２】  各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２１と同一の条件で、実施例２２のスイッチング素子を得た。
【実施例２３】  イミンキノン系化合物として、下記の構造式（Ｈ−２）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２１と同一の条件で、実施例２３のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000098
【実施例２４】  イミンキノン系化合物として、下記の構造式（Ｈ−３）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２１と同一の条件で、実施例２４のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000099
【実施例２５】  イミンキノン系化合物として、下記の構造式（Ｈ−４）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２１と同一の条件で、実施例２５のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000100
試験例７
上記の実施例２１〜２５のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表７に示す。また、図２１、２２には、それぞれ、実施例２１、２２のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000101
図２１、２２の結果より、実施例２１、２２のスイッチング素子においては高抵抗状態１２１ａ、１２２ａ、及び低抵抗状態１２１ｂ、１２２ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図２１の実施例２１において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．８Ｖ以下では、低抵抗状態１２１ｂから高抵抗状態１２１ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．６Ｖ以上では、高抵抗状態１２１ａから低抵抗状態１２１ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
また、図２２の実施例２２においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．９Ｖ以下で、低抵抗状態１２２ｂから高抵抗状態１２２ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．３Ｖ以上では、高抵抗状態１２２ａから低抵抗状態１２２ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３０が得られた。
また、この双安定性は実施例２１〜２５のすべてのスイッチング素子で得られ、表７に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．３〜−１．１Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．３〜２．５Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例２６】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてピリドン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例２６のスイッチング素子を形成した。イミンキノン系化合物としては、下記の構造式（Ｈ’−３）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000102
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、ピリドン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例２７】  イミンキノン系化合物として、下記の構造式（Ｈ’−４）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例２６と同一の条件で成膜して、実施例２７のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000103
【実施例２８】  イミンキノン系化合物として、下記の構造式（Ｈ’−６）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例２６と同一の条件で成膜して、実施例２８のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000104
試験例８
上記の実施例２６〜２８のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表８に示す。また、図２３、２４には、それぞれ、実施例２６、２７のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
2004006351.tif 000105
図２３、２４の結果より、実施例２６、２７のスイッチング素子においては高抵抗状態１２６ａ、１２７ａ、及び低抵抗状態１２６ｂ、１２７ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図２３の実施例２６において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．１Ｖ以下では、低抵抗状態１２６ｂから高抵抗状態１２６ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．５Ｖ以上では、高抵抗状態１２６ａから低抵抗状態１２６ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０２が得られた。
また、図２４の実施例２７においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．６Ｖ以下で、低抵抗状態１２７ｂから高抵抗状態１２７ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．０Ｖ以上では、高抵抗状態１２７ａから低抵抗状態１２７ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０２が得られた。
また、この双安定性は実施例２６〜２８のすべてのスイッチング素子で得られ、表８に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．１〜−０．６Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．５〜２．０Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例２９】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてキノンイミン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例２９のスイッチング素子を形成した。キノンイミン系化合物としては、下記の構造式（Ｉ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000106
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、キノンイミン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例３０】  各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２９と同一の条件で、実施例３０のスイッチング素子を得た。
【実施例３１】  キノンイミン系化合物として、下記の構造式（Ｉ−２）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２９と同一の条件で、実施例３１のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000107
【実施例３２】  キノンイミン系化合物として、下記の構造式（Ｉ−３）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例２９と同一の条件で、実施例３１のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000108
試験例９
上記の実施例２９〜３２のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表９に示す。また、図２５、２６には、それぞれ、実施例２９、３０のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000109
図２５、２６の結果より、実施例２９、３０のスイッチング素子においては高抵抗状態１２９ａ、１３０ａ、及び低抵抗状態１２９ｂ、１３０ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図２５の実施例２９において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が１．０Ｖ以下では、低抵抗状態１２９ｂから高抵抗状態１２９ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．９Ｖ以上では、高抵抗状態１２９ａから低抵抗状態１２９ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０５が得られた。
また、図２６の実施例３０においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．７Ｖ以下で、低抵抗状態１３０ｂから高抵抗状態１３０ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．３Ｖ以上では、高抵抗状態１３０ａから低抵抗状態１３０ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０５が得られた。
また、この双安定性は実施例２９〜３２のすべてのスイッチング素子で得られ、表９に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．５〜１．０Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．１〜３．５Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例３３】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてジシアノ系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例３３のスイッチング素子を形成した。ジシアノ系化合物としては、下記の構造式（Ｊ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000110
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、ジシアノ系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例３４】  各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例３３と同一の条件で、実施例３４のスイッチング素子を得た。
【実施例３５】  ジシアノ系化合物として、下記の構造式（Ｊ−２）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例３３と同一の条件で成膜して、実施例３５のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000111
【実施例３６】  ジシアノ系化合物として、下記の構造式（Ｊ−６）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例３３と同一の条件で成膜して、実施例３６のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000112
【実施例３７】  ジシアノ系化合物として、下記の構造式（Ｊ−９）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例３３と同一の条件で成膜して、実施例３７のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000113
試験例１０
上記の実施例３３〜３７のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１０に示す。また、図２７、２８には、それぞれ、実施例３３、３４のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000114
図２７、２８の結果より、実施例３３、３４のスイッチング素子においては高抵抗状態１３３ａ、１３４ａ、及び低抵抗状態１３３ｂ、１３４ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図２７の実施例３３において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−１．１Ｖ以下では、低抵抗状態１３３ｂから高抵抗状態１３３ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．２Ｖ以上では、高抵抗状態１３３ａから低抵抗状態１３３ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０５が得られた。
また、図２８の実施例３４においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．６Ｖ以下で、低抵抗状態１３４ｂから高抵抗状態１３４ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．１Ｖ以上では、高抵抗状態１３４ａから低抵抗状態１３４ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０４が得られた。
また、この双安定性は実施例３３〜３７のすべてのスイッチング素子で得られ、表１０に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．６〜−１．４Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．１〜２．１Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例３８】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてピリドン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例３８のスイッチング素子を形成した。ピリドン系化合物としては、下記の構造式（Ｋ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000115
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、ピリドン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例３９】  各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した以外は、実施例３８と同一の条件で、実施例３９のスイッチング素子を得た。
【実施例４０】  ピリドン系化合物として、下記の構造式（Ｋ−２）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例３８と同一の条件で成膜して、実施例４０のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000116
【実施例４１】  ピリドン系化合物として、下記の構造式（Ｋ−９）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例３８と同一の条件で成膜して、実施例４１のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000117
【実施例４２】  ピリドン系化合物として、下記の構造式（Ｌ−７）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例３８と同一の条件で成膜して、実施例４２のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000118
試験例１１
上記の実施例３８〜４２のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１１に示す。また、図２９、３０には、それぞれ、実施例３８、３９のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000119
図２９、３０の結果より、実施例３８、３９のスイッチング素子においては高抵抗状態１３８ａ、１３９ａ、及び低抵抗状態１３８ｂ、１３９ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図２９の実施例３８において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．１Ｖ以下では、低抵抗状態１３８ｂから高抵抗状態１３８ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．４Ｖ以上では、高抵抗状態１３８ａから低抵抗状態１３８ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
また、図３０の実施例３９においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．０Ｖ以下で、低抵抗状態１３９ｂから高抵抗状態１３９ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．８Ｖ以上では、高抵抗状態１３９ａから低抵抗状態１３９ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０２が得られた。
また、この双安定性は実施例３８〜４２のすべてのスイッチング素子で得られ、表１１に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．１〜−１．２Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．８〜２．７Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例４３】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてキノンイミン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例４３のスイッチング素子を形成した。キノンイミン系化合物としては、下記の構造式（Ｍ−４）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000120
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、キノンイミン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例４４】  キノンイミン系化合物として、下記の構造式（Ｍ−８）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例４３と同一の条件で成膜して、実施例４４のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000121
【実施例４５】  キノンイミン系化合物として、下記の構造式（Ｍ−９）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例４３と同一の条件で成膜して、実施例４５のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000122
【実施例４６】  キノンイミン系化合物として、下記の構造式（Ｎ−４）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例４３と同一の条件で成膜して、実施例４６のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000123
試験例１２
上記の実施例４３〜４６のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１２に示す。また、図３１、３２には、それぞれ、実施例４３、４４のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000124
図３１、３２の結果より、実施例４３、４４のスイッチング素子においては高抵抗状態１４３ａ、１４４ａ、及び低抵抗状態１４３ｂ、１４４ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図３１の実施例４３において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．２Ｖ以下では、低抵抗状態１４３ｂから高抵抗状態１４３ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．８Ｖ以上では、高抵抗状態１４３ａから低抵抗状態１４３ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約３×１０２が得られた。
また、図３２の実施例４４においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．７Ｖ以下で、低抵抗状態１４４ｂから高抵抗状態１４４ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．８Ｖ以上では、高抵抗状態１４４ａから低抵抗状態１４４ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
また、この双安定性は実施例４３〜４６のすべてのスイッチング素子で得られ、表１２に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．０〜−０．７Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．４〜２．８Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例４７】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてスチルベン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例４７のスイッチング素子を形成した。スチルベン系化合物としては、下記の構造式（Ｏ−３）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000125
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、スチルベン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例４８】  実施例４７で使用した前記構造式（Ｏ−３）で示される双安定材料を、下記の構造式（Ｏ−６）で示される双安定材料に代えた以外は実施例４７と同様にして、スイッチング素子を作製した。
2004006351.tif 000126
【実施例４９】  実施例４７で使用した前記構造式（Ｏ−３）で示される双安定材料を、下記の構造式（Ｏ−７）で示される双安定材料に代えた以外は実施例４７と同様にして、スイッチング素子を作製した。
2004006351.tif 000127
【実施例５０】  実施例４７で使用した前記構造式（Ｏ−３）で示される双安定材料を、下記の構造式（Ｏ−９）で示される双安定材料に代えた以外は実施例４７と同様にして、スイッチング素子を作製した。
2004006351.tif 000128
試験例１３
上記の実施例４７、４８のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１３に示す。また、図３３、３４には、それぞれ、実施例４７、４８のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000129
図３３、３４の結果より、実施例４７〜５０スイッチング素子においては高抵抗状態１４７ａ、１４８ａ、及び低抵抗状態１４７ｂ、１４８ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図３３の実施例４７において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下では、低抵抗状態１４７ｂから高抵抗状態１４７ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が６．０Ｖ以上では、高抵抗状態１４７ａから低抵抗状態１４７ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約６×１０５が得られた。
また、図３４の実施例４８においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．８Ｖ以下で、低抵抗状態１４８ｂから高抵抗状態１４８ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が９．８Ｖ以上では、高抵抗状態１４８ａから低抵抗状態１４８ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約２×１０５が得られた。
また、この双安定性は実施例４７〜５０のすべてのスイッチング素子で得られ、表１３に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．８〜−０．５Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が５．８〜９．８Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例５１】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてブタジエン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例５１のスイッチング素子を形成した。ブタジエン系化合物としては、下記の構造式（Ｐ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000130
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、ジシアノ系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例５２】  ブタジエン系化合物として、下記の構造式（Ｐ−２）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例５１と同一の条件で成膜して、実施例５２のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000131
【実施例５３】  ブタジエン系化合物として、下記の構造式（Ｐ−３）の化合物を用い、各蒸着層の厚さを、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂが、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように、実施例５１と同一の条件で成膜して、実施例５３のスイッチング素子を得た。
2004006351.tif 000132
試験例１４
上記の実施例５１〜５３のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１４に示す。また、図３５、３６には、それぞれ、実施例５１、５２のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000133
図３５、３６の結果より、実施例５１、５２のスイッチング素子においては高抵抗状態１５１ａ、１５２ａ、及び低抵抗状態１５１ｂ、１５２ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図３５の実施例５１において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−１．１Ｖ以下では、低抵抗状態１５１ｂから高抵抗状態１５１ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．２Ｖ以上では、高抵抗状態１５１ａから低抵抗状態１５１ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０５が得られた。
また、図３６の実施例５２においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．６Ｖ以下で、低抵抗状態１５２ｂから高抵抗状態１５２ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．１Ｖ以上では、高抵抗状態１５２ａから低抵抗状態１５２ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０４が得られた。
また、この双安定性は実施例５１〜５３のすべてのスイッチング素子で得られ、表１４に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が−０．６〜−１．４Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．１〜２．１Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例５４】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてスチルベン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例５４のスイッチング素子を形成した。スチルベン系化合物としては、下記の構造式（Ｑ−４）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000134
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、スチルベン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例５５】  実施例５４で使用した前記構造式（Ｑ−４）で示される双安定材料を、下記の構造式（Ｑ−５）で示される双安定材料に代えた以外は実施例５４と同様にして、スイッチング素子を作製した。
2004006351.tif 000135
【実施例５６】  実施例５４で使用した前記構造式（Ｑ−４）で示される双安定材料を、下記の構造式（Ｑ−７）で示される双安定材料に代えた以外は実施例５４と同様にして、スイッチング素子を作製した。
2004006351.tif 000136
【実施例５７】  実施例５４で使用した前記構造式（Ｑ−４）で示される双安定材料を、下記の構造式（Ｑ−１０）で示される双安定材料に代えた以外は実施例５４と同様にして、スイッチング素子を作製した。
2004006351.tif 000137
試験例１５
上記の実施例５４、５５のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１５に示す。また、図３７、３８には、それぞれ、実施例５４、５５のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１００ｋΩから１ＭΩの範囲の電気抵抗を直列に接続し、ＯＮ状態の電流を制限して過電流による素子の損傷を抑制した。
2004006351.tif 000138
図３７、３８の結果より、実施例５４〜５７スイッチング素子においては高抵抗状態１５４ａ、１５５ａ、及び低抵抗状態１５４ｂ、１５５ｂの双安定性が得られた。
すなわち、図３７の実施例５４において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が２Ｖ以下では、低抵抗状態１５４ｂから高抵抗状態１５４ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が１５．５Ｖ以上では、高抵抗状態１５４ａから低抵抗状態１５４ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１×１０２が得られた。
また、図３８の実施例５５においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０Ｖ以下で、低抵抗状態１５５ｂから高抵抗状態１５５ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が３．２Ｖ以上では、高抵抗状態１５５ａから低抵抗状態１５５ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１×１０３が得られた。
また、この双安定性は実施例５４〜５７のすべてのスイッチング素子で得られ、表１５に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０〜２Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が３．２〜１５．５Ｖである双安定状態が得られた。
【実施例５８】  以下の手順で、図１に示すような構成のスイッチング素子を作製した。
基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてトリフェニルアミン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例５８のスイッチング素子を形成した。トリフェニルアミン系化合物としては、下記の構造式（Ｒ−１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000139
なお、電極層２１ａ、双安定材料層３０、電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、３×１０−６ｔｏｒｒの真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、トリフェニルアミン系化合物の蒸着は、抵抗加熱方式で成膜速度は２Å／ｓｅｃで行った。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【実施例５９】  基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとして金を、双安定材料層３０としてトリフェニルアミン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例５８のスイッチング素子を形成した。トリフェニルアミン系化合物としては、下記の構造式（Ｒ−２１）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000140
【実施例６０】  基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてトリフェニルアミン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例５８のスイッチング素子を形成した。トリフェニルアミン系化合物としては、下記の構造式（Ｒ−２４）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000141
【実施例６１】  基板１０としてガラス基板を用い、真空蒸着法により、電極層２１ａとしてアルミニウムを、双安定材料層３０としてトリフェニルアミン系化合物を、電極層２１ｂとしてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、実施例５８のスイッチング素子を形成した。トリフェニルアミン系化合物としては、上記の構造式（Ｒ−２７）の化合物を用いた。
2004006351.tif 000142
試験例１６
上記の実施例５８〜６１のスイッチング素子について、電流−電圧特性を室温環境で測定し、図４１における閾値電圧である、低閾値電圧Ｖｔｈ１、高閾値電圧Ｖｔｈ２を測定した結果をまとめて表１６に示す。また、図３９、４０には、それぞれ、実施例５８、５９のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。
2004006351.tif 000143
図３９、４０の結果より、実施例５８、５９のスイッチング素子においては高抵抗状態１５８ａ、１５９ａ、及び低抵抗状態１５８ｂ、１５９ｂの双安定性が得られた。
すなわち図３９の実施例５８において、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．０Ｖでは、低抵抗状態１５８ｂから高抵抗状態１５８ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が２．８Ｖ以上では、高抵抗状態１５８ａから低抵抗状態１５８ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
また、図４０の実施例５９においては、低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．０Ｖで、低抵抗状態１５９ｂから高抵抗状態１５９ａへ（ｏｎ状態からｏｆｆ状態へ）遷移して抵抗値が変化した。また、高閾値電圧Ｖｔｈ２が９．２Ｖ以上では、高抵抗状態１５９ａから低抵抗状態１５９ｂへ（ｏｆｆ状態からｏｎ状態へ）遷移して抵抗値が変化し、この際の低抵抗状態／高抵抗状態の比として、約１０３が得られた。
また、この双安定性は実施例５８〜６１のすべてのスイッチング素子で得られ、表１６に示すような低閾値電圧Ｖｔｈ１が０．０Ｖ、及び高閾値電圧Ｖｔｈ２が１．６〜９．２Ｖである双安定状態が得られた。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明によれば、材料組成の変動を抑制して均一な双安定特性を得ることができ、量産に適するスイッチング素子を提供できる。したがって、このスイッチング素子は、有機ＥＬディスプレーパネルの駆動用スイッチング素子や、高密度メモリ等に好適に利用できる。
【図１】
2004006351.tif 000162
【図２】
2004006351.tif 000163
【図３】
2004006351.tif 000164
【図４】
2004006351.tif 000165
【図５】
2004006351.tif 000166
【図６】
2004006351.tif 000167
【図７】
2004006351.tif 000168
【図８】
2004006351.tif 000169
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004006351.tif 000172
【図１２】
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【図１３】
2004006351.tif 000174
【図１４】
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【図１５】
2004006351.tif 000176
【図１６】
2004006351.tif 000177
【図１７】
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【図１８】
2004006351.tif 000179
【図１９】
2004006351.tif 000180
【図２０】
2004006351.tif 000181
【図２１】
2004006351.tif 000182
【図２２】
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【図２３】
2004006351.tif 000184
【図２４】
2004006351.tif 000185
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2004006351.tif 000189
【図２９】
2004006351.tif 000190
【図３０】
2004006351.tif 000191
【図３１】
2004006351.tif 000192
【図３２】
2004006351.tif 000193
【図３３】
2004006351.tif 000194
【図３４】
2004006351.tif 000195
【図３５】
2004006351.tif 000196
【図３６】
2004006351.tif 000197
【図３７】
2004006351.tif 000198
【図３８】
2004006351.tif 000199
【図３９】
2004006351.tif 000200
【図４０】
2004006351.tif 000201
【図４１】
2004006351.tif 000202
【図４２】
2004006351.tif 000203
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月5日(2004.8.5)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つ有機双安定材料を、少なくとも２つの電極間に配置してなるスイッチング素子において、前記有機双安定材料が、一つの分子内に、電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有する化合物により実質的に構成されていることを特徴とするスイッチング素子。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
のない、均一な品質のスイッチング素子を量産することが困難であるという問題点があった。
また、Ｌ．Ｍａらは１成分の有機材料を用いて双安定性を得るに際して、有機膜中に導電性微粒子を分散させることを必須の条件としており、双安定材料としては不充分な特性しか得られていないという問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、材料組成の変動を抑制し、均一な双安定特性を得ることができ、かつ、有機双安定材料のみでも充分な双安定性が得られ、量産に適するスイッチング素子を提供することを目的とする。
発明の開示
すなわち、本発明のスイッチング素子は、印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つ有機双安定材料を、少なくとも２つの電極間に配置してなるスイッチング素子において、
前記有機双安定材料が、一つの分子内に、電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有する化合物により実質的に構成されていることを特徴とする。
本発明のスイッチング素子によれば、有機双安定材料が、一分子中に電子供与性の官能基と電子受容性の官能基とを有している１成分系であるので、従来の２成分系の有機双安定材料のような、製造時の構成比のバラツキが起こり得ないので、常に一定の双安定性能を得ることができる。
また、特に真空蒸着法等により薄膜形成する場合には、共蒸着等の複雑な手法を用いなくてもよいので製造効率が良く、大面積で均一に、かつ低コストで製造することができる。
本発明においては、前記化合物が、下記の構造式（Ａ）で示されるアミノイミダゾール系の化合物であることが好ましい。
2004006351.tif 000204
（Ｘ１，Ｘ２は、それぞれＣＮ又はＮＯ２、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ水素原子又は


【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
つの分子内に電子供与性の官能基と、電子受容性の官能基とを有する化合物により実質的に構成されていることを特徴としている。
電子供与性の官能基としては、−ＳＣＨ３、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＮＨＣＨ３、−Ｎ（ＣＨ３）２等が挙げられ、電子受容性の官能基としては、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＣＨＯ、−ＣＯＣＨ３、−ＣＯＯＣ２Ｈ５、−ＣＯＯＨ、−Ｂｒ、−Ｃｌ、−Ｉ、−ＯＨ、−Ｆ、＝Ｏ等が挙げられる。
また、一つの分子内に上記の電子供与性の官能基と、上記の電子受容性の官能基とを有する化合物としては、アミノイミダゾール系化合物、ピリドン系化合物、スチリル系化合物、スチルベン系化合物、ブタジエン系化合物等が挙げられる。
上記の化合物のうち、本発明においては、下記の構造式（Ａ）で示されるアミノイミダゾール系の化合物を用いることが好ましい。
2004006351.tif 000205
（Ｘ１，Ｘ２は、それぞれＣＮ又はＮＯ２、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。）
上記の化合物においては、ＣＮ基、又は、ＮＯ２基が電子受容性の官能基となり、ＮＨ２基、ＮＨＣＨ３基等が電子供与性の官能基として作用するので、双安定特性を得ることができる。
ここで、上記のＲ１、Ｒ２、Ｒ３がアルキル基の場合には、Ｃ６以下のアルキル基が好ましく、Ｃ２以下のアルキル基がより好ましい。Ｃ７以上のアルキル基になると、電気伝導に必要な分子の配向性が阻害されやすくなり、充分な双安定性が得にくくなるので好ましくない。
このようなアミノイミダゾール系の化合物としては、具体的には、例えば、下記の構造式（Ａ−１）〜（Ａ−４）で示される化合物が挙げられる。
2004006351.tif 000206
【国際調査報告】
2004006351.tif 000207
2004006351.tif 000208
2004006351.tif 000209
2004006351.tif 000210