(57)【要約】【課題】信頼性ある有機メモリー素子及びその形成方法を提供する。【解決手段】２つの電極の間に自己組織化単分子膜と少なくとも２つの抵抗状態の間でスイッチング可能なメモリー膜が置かれたメモリーセルが提供されている。自己組織化単分子膜は、電極とメモリー膜との間の接着を向上させ、これらの間の界面特性を向上させることができる。【選択図】図１
2008091930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極に結合した単分子膜と、
前記単分子膜に結合した有機メモリー膜と、
前記有機メモリー膜に結合した第２電極とを含む有機メモリー素子。
【請求項２】
前記単分子膜は、前記第１電極に化学吸着して結合した自己組織化単分子膜である請求項１に記載の有機メモリー素子。
【請求項３】
前記自己組織化単分子膜の前駆体は、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ハロゲン化アシル（ａｃｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アロイル（ａｒｏｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、有機ホスホン酸（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、有機ホスホン酸塩（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅ）、有機ジハロリン酸塩（ｏｒｇａｎｏ−ｄｉｈａｌｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、有機スルホン酸（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ハルゲン化有機スルホニル（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ニトリル（ｎｉｔｒｉｌｅ）、イソニトリル（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ）、チオイソシアニド（ｔｈｉｏｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ）、イソシアニド（イソニトリル）（ｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ））、有機チオール（ｏｒｇａｎｏｔｈｉｏｌ）、有機セレノラート（ｏｒｇａｎｏｓｅｌｅｎｏｌａｔｅ）、有機テルオーレート（ｏｒｇａｎｏｔｅｌｌｕｏｌａｔｅ）、ジサルファイド（ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、ジセレン化物（ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ）、ジテルル化物（ｄｉｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、有機シラン（ｏｒｇａｇｎｏｓｉｌａｎｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）、アルデヒド（ａｌｄｅｈｙｄｅ）、ハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌｈａｌｉｄｅ）、ジアゾ（ｄｉａｚｏ）化合物、そして以上で列挙した物質を置換基とする低分子物質で構成されたグループから選択される請求項２に記載の有機メモリー素子。
【請求項４】
前記有機メモリー膜は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ）、ポリアセタール（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌｓ）、ポリシリコーン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ポリスルホン酸塩（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ）、ノボラック（ｎｏｖｏｌａｃｓ）、ポリアセテート（ｐｏｌｙａｃｅｔａｔｅｓ）、ポリアルキド（ｐｏｌｙａｌｋｙｄｓ）、ポリアミドイミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅｓ）、ポリシロキサン（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）、ポリアリルスルホン（ｐｏｌｙａｒｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリフェニレンサルファイド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ｐｏｌｙｃｈｌｒｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリビニルフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、ポリ（フェニレンビニレン）（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ（パラフェニレン）（ｐｏｌｙ（ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ））、ポリビニルカルバゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）、これらの誘導体、又はこれらの共重合体で構成されたグループから選択される請求項２に記載の有機メモリー素子。
【請求項５】
前記第１電極は、金属、金属合金、伝導性金属酸化物、伝導性金属窒化物、金属シリサイド、シリコン、又はこれらの組合せを含む請求項２に記載の有機メモリー素子。
【請求項６】
前記第２電極と前記有機メモリー膜との間に位置するもう一つの自己組織化単分子膜をさらに含む請求項２に記載の有機メモリー素子。
【請求項７】
前記第２電極は、伝導性ポリマーである請求項２に記載の有機メモリー素子。
【請求項８】
第１電極を形成することと、
前記第１電極に選択的に吸着して化学結合する単分子膜を形成することと、
前記単分子膜上に有機メモリー膜を形成することと、
前記有機メモリー膜上に第２電極を形成することとを含む有機メモリー素子形成方法。
【請求項９】
前記単分子膜を形成することは、
前記下部電極が形成された基板を単分子膜の前駆体を含む溶液に浸すことを含む請求項８に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１０】
前記単分子膜の前駆体を含む溶液は、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ハロゲン化アシル（ａｃｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アロイル（ａｒｏｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、有機ホスホン酸（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、有機ホスホン酸塩（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅ）、有機ジハロリン酸塩（ｏｒｇａｎｏ−ｄｉｈａｌｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、有機スルホン酸（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、有機スルホニルフルオリド（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ニトリル（ｎｉｔｒｉｌｅ）、イソニトリル（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ）、チオイソシアニド（ｔｈｉｏｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ）、イソシアニド（イソニトリル）（ｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ））、有機チオール（ｏｒｇａｎｏｔｈｉｏｌ）、有機セレノラート（ｏｒｇａｎｏｓｅｌｅｎｏｌａｔｅ）、有機テルオーレート（ｏｒｇａｎｏｔｅｌｌｕｏｌａｔｅ）、ジサルファイド（ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、ジセレニド（ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ）、ジテルル化物（ｄｉｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、有機シラン（ｏｒｇａｇｎｏｓｉｌａｎｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）、アルデヒド（ａｌｄｅｈｙｄｅ）、ハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ジアゾ（ｄｉａｚｏ）化合物、そして以上で列挙した物質を置換基とする低分子物質で構成されたグループから選択される分子を含む請求項９に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１１】
前記有機メモリー膜を形成することは、前記有機メモリー膜の前駆体を含む溶液をスピンコーティングすることを含む請求項１０に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１２】
前記有機メモリー膜の前駆体を含む溶液は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ）、ポリアセタール（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌｓ）、ポリシリコーン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ポリスルホン酸塩（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ）、ノボラック（ｎｏｖｏｌａｃｓ）、ポリアセテート（ｐｏｌｙａｃｅｔａｔｅｓ）、ポリアルキド（ｐｏｌｙａｌｋｙｄｓ）、ポリアミドイミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅｓ）、ポリシロキサン（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）、ポリアリルスルホン（ｐｏｌｙａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリフェニレンサルファイド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ｐｏｌｙｃｈｌｒｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリビニルフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、ポリ（フェニレンビニレン）（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ（パラフェニレン）（ｐｏｌｙ（ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ））、ポリビニルカルバゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）、これらの誘導体、又はこれらの共重合体で構成されたグループから選択される有機分子を含む請求項１１に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１３】
前記第１電極及び前記第２電極は、独立的に金、銀、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、シリコン、又はこれらの組合せで形成される請求項９に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１４】
前記第１電極は、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、シリコン、又はこれらの組合せで形成され、前記第２電極は、ポリアセチレン、ポリアニリン、３、４−エチレンジオキシチオフェン（３、４−ｅｔｈｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、又はこれらの組合せで形成される請求項９に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１５】
前記単分子膜は、単分子膜の前駆体をソースガスとして使用する気相蒸着方法によって形成される請求項８に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１６】
基板上に下部電極を形成することと、
前記下部電極が形成された基板を溶液に浸して前記下部電極に選択的に吸着して化学結合する自己組織化単分子膜を形成することと、
前記自己組織化単分子膜上に有機メモリー膜を形成することと、
前記有機メモリー膜上に上部電極を形成することを含む有機メモリー素子形成方法。
【請求項１７】
前記溶液は、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ハロゲン化アシル（ａｃｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アロイル（ａｒｏｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、有機ホスホン酸（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、有機ホスホン酸塩（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅ）、有機ジハロリン酸塩（ｏｒｇａｎｏ−ｄｉｈａｌｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、有機スルホン酸（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ハルゲン化有機スルホニル（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ニトリル（ｎｉｔｒｉｌｅ）、イソニトリル（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ）、チオイソシアニド（ｔｈｉｏｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ）、イソシアニド（イソニトリル）（ｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ））、有機チオール（ｏｒｇａｎｏｔｈｉｏｌ）、有機セレノラート（ｏｒｇａｎｏｓｅｌｅｎｏｌａｔｅ）、有機テルオーレート（ｏｒｇａｎｏｔｅｌｌｕｏｌａｔｅ）、ジサルファイド（ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、ジセレン化物（ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ）、ジテルル化物（ｄｉｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、有機シラン（ｏｒｇａｇｎｏｓｉｌａｎｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）、アルデヒド（ａｌｄｅｈｙｄｅ）、ハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ジアゾ（ｄｉａｚｏ）化合物、そして以上で列挙した物質を置換基とする低分子物質で構成されたグループから選択される分子を含む請求項１６に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１８】
前記有機メモリー膜は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ）、ポリアセタール（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌｓ）、ポリシリコーン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ポリスルホン酸塩（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ）、ノボラック（ｎｏｖｏｌａｃｓ）、ポリアセテート（ｐｏｌｙａｃｅｔａｔｅｓ）、ポリアルキド（ｐｏｌｙａｌｋｙｄｓ）、ポリアミドイミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅｓ）、ポリシロキサン（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）、ポリアリルスルホン（ｐｏｌｙａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリフェニレンサルファイド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ｐｏｌｙｃｈｌｒｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリビニルフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、ポリ（フェニレンビニレン）（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ（パラフェニレン）（ｐｏｌｙ（ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ））、ポリビニルカルバゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）、これらの誘導体、又はこれらの共重合体で構成されたグループから選択される有機分子で形成される請求項１７に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項１９】
前記下部電極及び前記上部電極は、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、シリコン、又はこれらの組合せで形成される請求項１８に記載の有機メモリー素子形成方法。
【請求項２０】
前記下部電極は、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、シリコン、又はこれらの組合せで形成されて、前記上部電極は、ポリアセチレン、ポリアニリン、３、４−エチレンジオキシチオフェン（３、４−ｅｔｈｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、又はこれらの組合せで形成される請求項１８に記載の有機メモリー素子形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリー素子及びその形成方法に関し、より詳細には、有機メモリー素子及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報通信産業の目覚ましい発展によって、各種メモリー素子の需要が急増している。特に、携帯用端末機、各種スマートカード、電子貨幣、デジタルカメラ、ゲーム用メモリー、ＭＰ３プレーヤーなどに必要なメモリー素子は、電源が消えても記録された情報が消されない不揮発性を要求している。現在、このような不揮発性メモリーは、シリコン材料のような無機材料メモリー素子が大部分である。ところが、既存の無機材料メモリー素子の高性能、高集積化のための製造工程は、複雑で微細化工程は、その限界に到達している。
【０００３】
そのため、超高速、高容量、低消費電力、低価格特性の次世代メモリー素子の開発が活発に進行している。有機材料を利用した有機メモリー素子が代表的な次世代メモリー素子である。有機メモリー素子は、２つの電極との間に有機物質を導入して、ここに電圧を加えて抵抗値の双安定性（ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を利用してメモリー特性を具現するものである。すなわち、有機メモリーは、２つの電極の間に存在する有機物質が電気的信号によって、抵抗が可逆的に変わってデータ’０’と’１’を記録して読み取ることができる形態のメモリーである。このような有機メモリーは、既存の無機材料に基づいたメモリーの長所である不揮発性を実現しながら短所である工程性、製造費用、集積度の問題を克服でき、次世代メモリーとして大きな期待を集めている。
【０００４】
しかしながら、有機メモリー素子の動作条件の下では高分子や有機材料の熱的、化学的安全性が保障されないため、高集積メモリーに要求される特性を満足させるのが難しい。また、電極との物理的・化学的な特性の差が大きいので、電極と有機物質と間の界面特性が良好でないこともある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためのものであって、その目的は、信頼性ある有機メモリー素子及びその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の一実施の形態に従う有機メモリー素子は、第１電極と、前記第１電極に結合した単分子膜と、前記単分子膜に結合した有機メモリー膜と、前記有機メモリー膜に結合した第２電極とを含むことができる。
【０００７】
本発明の他の実施形態に従う有機メモリー素子形成方法は、第１電極を形成することと、前記第１電極に選択的に吸着して化学結合する単分子膜を形成することと、前記単分子膜上に有機メモリー膜を形成することと、前記有機メモリー膜上に第２電極を形成することを含むことができる。
【０００８】
本発明のその他の実施形態に従う有機メモリー素子形成方法は、基板上に下部電極を形成することと、前記下部電極が形成された基板を溶液に浸して前記下部電極に選択的に吸着して化学結合する自己組織化単分子膜を形成することと、前記自己組織化単分子膜上に有機メモリー膜を形成することと、前記有機メモリー膜上に上部電極を形成することを含むことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、簡単な方法を通じて有機メモリー素子の製造が可能である。
【００１０】
本発明の実施によれば、有機メモリー素子の動作特性を改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態に対して説明をする。しかし、本発明は、ここで説明される実施形態に限定されないし、他の形態で実現されうる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底して完全になりえるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝えることができるようにするために提供されているものである。
【００１２】
本明細書で、ある膜が他の膜、又は基板上にいると記載される場合には、それは、他の膜、又は基板上に直接形成されることができたり、又はこれらの間に第３の膜が介在されうることを意味する。また、図面において、膜（又は、層）及び領域などの厚さは、技術的内容の効果的な説明のために誇張されている。また、本明細書の多様な実施形態で第１、第２、第３などの用語が多様な領域、膜（又は、層）、電極などを説明するために使われたが、これらの領域、膜（又は、層）、電極がこのような用語によって限定されてはならない。これらの用語は、単なる所定領域、膜（又は、層）、電極を、他の領域、膜（又は、層）、電極と区別させるために使われただけである。
【００１３】
本明細書で例として記載された”基板”としては、所定の半導体に基づいた構造を示すことができる。前記半導体に基づいた構造は、シリコン、絶縁層上にシリコンが位置するＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、サファイア上にシリコンが位置するＳＯＳ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｓａｐｐｈｉｒｅ）、シリコン−ゲルマニウム、ドーピング或いはドーピングされないシリコン、エピタキシャルの成長技術によって形成されたエピタキシャル層、他の半導体構造を含むことができる。また、本明細書で記載された”基板”は、ガラス基板、プラスチック基板、無機材質、又は有機材質で形成されることができる。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に従う有機メモリー素子を概略的に図示する。図１を参照すれば、有機メモリー素子は、２つの電極２０、５０との間に置かれた単分子膜３０（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）とメモリー膜４０とを含む。メモリー膜４０は、有機材質で形成される。このメモリー膜４０は、少なくとも２つの抵抗状態の間でスイッチング可能な有機物である。このメモリー膜４０は、２つの電極２０、５０を通じて印加される電界のような外部電界及び／又は光輻射（ｌｉｇｈｔ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）によって制御可能な方式で、伝導状態（低い抵抗状態、又はオン状態、又はセット状態）、非伝導状態（高い抵抗状態、又はオフ状態、又はリセット状態）、又はこれらの間のいかなる伝導状態にもなることができる。
【００１５】
例えば、メモリー膜４０は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ）、ポリアセタール（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌｓ）、ポリシリコーン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ポリスルホン酸塩（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ）、ノボラック（ｎｏｖｏｌａｃｓ）、ポリアセテート（ｐｏｌｙａｃｅｔａｔｅｓ）、ポリアルキド（ｐｏｌｙａｌｋｙｄｓ）、ポリアミドイミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅｓ）、ポリシロキサン（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）、ポリアリルスルホン（ｐｏｌｙａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリフェニレンサルファイド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ｐｏｌｙｃｈｌｒｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリビニルフッ化物（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、ポリ（フェニレンビニレン）（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ（パラフェニレン）（ｐｏｌｙ（ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ））、ポリビニルカルバゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）、これらの誘導体、又はこれらの共重合体を含むことができる。
【００１６】
メモリー膜４０は、複数層の有機物層、これら有機物層の間にナノ粒子層が挿入された多層膜で形成されることができる。また、有機物層とナノ粒子層との組合せで形成されることができる。ナノ粒子層は、ナノ粒子が配列された層として、ナノ粒子は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、又は鉄（Ｆｅ）などで形成されることができ、また、これら元素を含む合金、又は組成物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）などを含んで形成されることができる。また、ナノ粒子は、バッキーボール（ｂｕｃｋｙｂａｌｌ）、炭素ナノチューブを含むことができる。
【００１７】
２つの電極２０、５０は、各々独立に金属、金属合金、伝導性金属酸化物、伝導性金属窒化物、金属シリサイド、伝導性ポリマー、半導体性物質、又はこれらの組合せで形成されることができる。例示的な電極物質は、銀、金、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、又はポリシリコン、伝導性ポリアセチレン、伝導性ポリアニリン、伝導性３、４−エチレンジオキシチオフェン（３、４−ｅｔｈｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のような伝導性ポリマーなどが電極物質に含まれてよい。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、単分子膜３０に隣接した第１電極２０は、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、又はこれらの組合せで形成されることができる。メモリー膜４０に隣接した第２電極５０は、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウムチタン（ＴｉＡｌＮ）、タンタル、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン、窒化タングステン（ＷＮ）、イリジウム、白金、パラジウム、ジルコニウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、スズ、亜鉛、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、リチウム、マグネシウム、カルシウム、以上で列挙した金属の合金、又はポリシリコン、伝導性ポリアセチレン、伝導性ポリアニリン、伝導性３、４−エチレンジオキシチオフェン（３、４−ｅｔｈｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のような伝導性ポリマー、又はこれらの組合せで形成されることができる。
【００１９】
本発明の一実施形態に従う単分子膜３０は、少なくとも以下に列挙された機能の中の一つ以上を持つ：物理的、化学的特性に差があるメモリー膜４０と第１電極２０との間の界面特性を向上させる機能と、電子及び正孔の移動を円滑にする機能と、メモリー膜４０と第１電極２０と間の接着特性を向上させる機能と、第１電極２０表面特性を変える機能と、第１電極２０の仕事関数を調節する機能。
【００２０】
単分子膜３０は、第１電極２０に吸着して化学的に結合する自己組織化単分子膜（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）でありうる。自己組織化単分子膜３０は、第１電極２０上に自己組織化単分子膜の前駆体が自発的に化学吸着して形成される。例えば、第１電極２０のような固体表面を自己組織化単分子膜の前駆体分子を含む溶液に浸すこと、又は沈積することによって、自己組織化単分子膜３０が第１電極２０上に形成されることができる。自己組織化単分子膜の前駆体分子を含む溶液に電極が形成された基板を沈積すれば、電極表面に到達した前駆体分子は、電極と化学反応して電極表面に吸着する。他の方法で、気相成長（ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｇｒｏｗｔｈ）方式を使用して自己組織化単分子膜３０が電極に化学吸着して形成されることができる。
【００２１】
化学結合によって前駆体分子は第１電極２０から移動が不可能であり、隣接する前駆体分子の間には、相互作用、例えばお互い引き寄せる相互作用（ａｔｔｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）が発生するために、自己組織化単分子膜３０は、機械的、化学的、熱力学的に非常に安定である。一方、本発明の一実施形態に従う自己組織化単分子膜３０がないならば、メモリー膜は、第１電極に化学吸着せず、単純に物理的に第１電極に吸着するために、メモリー膜と第１電極との間の接着が不完全であり、それら間の界面特性が不良になる。しかし、本発明の一実施形態によれば、自己組織化単分子膜３０と第１電極２０との間の結合特性は、メモリー膜４０と第１電極２０との間の結合特性、又はメモリー膜４０と第２電極５０との間の結合特性（物理的吸着）と比較して、機械的、化学的、熱力学的観点でより一層安定的である。また、メモリー膜４０は、第１電極２０に比べて自己組織化単分子膜３０により安定的に結合（吸着）しながら、第１電極２０に比べて自己組織化単分子膜３０との間でより一層優秀な界面特性を表す。本発明の一実施形態に従う自己組織化単分子膜３０は、第１電極２０とメモリー膜４０の界面特性を良好にし、接着特性を向上させることができる。
【００２２】
また、自己組織化単分子膜３０は、第１電極２０とメモリー膜４０との間のショットキー障壁（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ）を低くすることができる。これで、第１電極２０とメモリー膜４０との間のキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）輸送が促進できる。例えば、自己組織化単分子膜３０が第１電極２０の仕事関数を変更してキャリア輸送が促進できる。
【００２３】
自己組織化単分子膜３０の前駆体は、単分子膜の主要な特性を表す主なチェーングループ（Ｒ−）と電極に化学結合を形成する反応性官能基グループを含む。前駆体の主なチェーングループ（Ｒ−）は、メモリー膜４０に接する部分として、有機、無機、又は多様な物質が可能であるが、メモリー膜４０との良好な界面特性のために有機物が主をなすことができる。そして前駆体の反応性官能基グループは、有機、無機、又は多様な物質が可能である。自己組織化単分子膜３０の前駆体は、次のようなもの等を含むことができる：
Ｒ−ＣＯ（ＯＨ）ｎＸ１−ｎ（ここで、Ｘは、ハロゲン元素、ｎは、自然数）で表示される有機酸及びその酸ハロゲン化物；
Ｒ−ＰＯ（ＯＨ）ｎＸ２−ｍ、Ｒ−ＳＯ２（ＯＨ）ｎＸ１−ｎ（ここで、Ｘは、ハロゲン元素、ｎ＝０〜１、ｍ＝０〜２）で表示されるリン、硫黄系の無機酸、及びそのハロゲン酸化物；
Ｒ−ＣＮ、Ｒ−ＮＣ、Ｒ−ＮＣＳで表示されるニトリル系配位性置換基を持つ化合物；
Ｒ−ＳＨ、Ｒ−ＳｅＨ、Ｒ−ＴｅＨで表示される有機カルコゲン化合物；、
ＲＳ−ＳＲ、ＲＳｅ−ＳｅＲ、ＲＴｅ−ＴｅＲで表示される有機ジカルコゲン化合物；
ＲＳｉＲ’ｎＸ３−ｎ（ここで、Ｒ’＝ＣＨ３Ｏ、Ｃ２Ｈ５Ｏ、Ｘは、ハロゲン元素、ｎ＝１〜３）構造を表す有機シラン化合物；
アルケン、アルキン、アルコール、アルデヒド、ハロゲン化アルキルなどの有機物；
Ｒ−Ｎ＝Ｎ−Ｒ’（ここで、Ｒ’は、脂肪族及び芳香族炭化水素、又はその誘導体）で表示されるジアゾ化合物。
上の化学式でＲは、脂肪族及び芳香族炭化水素、又はその誘導体である。また、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉなどの置換基を持つことができる。
【００２４】
自己組織化単分子膜３０の例示的な前駆体は、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ハロゲン化アシル（ａｃｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アロイル（ａｒｏｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、有機ホスホン酸（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、有機ホスホン酸塩（ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅ）、有機ジハロリン酸塩（ｏｒｇａｎｏ−ｄｉｈａｌｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、有機スルホン酸（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ハルゲン化有機スルホニル（ｏｒｇａｎｏｓｕｌｆｏｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ニトリル（ｎｉｔｒｉｌｅ）、イソニトリル（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ）、チオイソシアニド（ｔｈｉｏｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ）、イソシアニド（イソニトリル）（ｉｓｏｃｙａｎｉｄｅ（ｉｓｏｎｉｔｒｉｌｅ））、有機チオール（ｏｒｇａｎｏｔｈｉｏｌ）、有機セレノラート（ｏｒｇａｎｏｓｅｌｅｎｏｌａｔｅ）、有機テルオーレート（ｏｒｇａｎｏｔｅｌｌｕｏｌａｔｅ）、ジサルファイド（ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、ジセレン化物（ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ）、ジテルル化物（ｄｉｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、有機シラン（ｏｒｇａｇｎｏｓｉｌａｎｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）、アルデヒド（ａｌｄｅｈｙｄｅ）、ハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ジアゾ（ｄｉａｚｏ）化合物、以上で列挙した物質を置換基とする低分子物質を含むことができる。
【００２５】
自己組織化単分子膜３０が第１電極２０に化学吸着して結合した後、メモリー膜４０は、スピンコーティングなどの方法で自己組織化単分子膜３０上に形成される。必要によってメモリー膜４０をスピンコーティングした後、熱処理工程を進行できる。メモリー膜４０上に第２電極５０がよく知られた方法で形成される。
【００２６】
本出願の発明者等は、自己組織化単分子膜がない第１電極、メモリー膜及び第２電極が順に積層された従来の有機メモリー素子において、第１電極とメモリー膜との間の界面特性と接着力に比べ、メモリー膜と第２電極との間の界面特性は良好であり、接着力が優れていることが発見された。従って、本発明の一実施形態によれば、自己組織化単分子膜３０は第１電極２０とメモリー膜４０との間に形成されて、メモリー膜４０と第２電極５０との間には形成されない。
【００２７】
また、本発明の一実施形態において、メモリー膜４０と第２電極５０との間のより優秀な界面特性を確保するために第２電極５０とメモリー膜４０との間にも自己組織化単分子膜が介在できる。この時、自己組織化単分子膜３０の反応性官能基は、第２電極５０と隣接し、主なチェーングループは、メモリー膜４０と隣接することが良い。メモリー膜４０の上に形成される自己組織化単分子膜は、その下のメモリー膜４０の界面特性を向上させることができる。例えば、自己組織化単分子膜は、その下のメモリー膜４０の仕事関数（Ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を変えることができる。これによって、第２電極５０とメモリー膜４０との間の電子及び正孔の移動が円滑でありうる。
【００２８】
上述した本発明の一実施形態に従う有機メモリー素子は、多様な方式を通じて基板に集積できる。例えば、第１電極が第１方向に配列され、第２電極は、第１方向と交差する第２方向に配列され、これら２つの電極の間に自己組織化単分子膜及び有機メモリー膜が位置して、これら２つの電極が交差する領域に有機メモリー素子が定義できる。
【００２９】
図２は、本発明の一実施形態に従う自己組織化単分子膜を形成する方法を説明するための模式図である。例示的に４−ニトロフェニルジクロロリン酸塩（４−ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｙｌ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ：ＮＰＰ）前駆体分子を使用してアルミニウム電極の表面に自己組織単分子層を形成することを説明する。ＮＰＰ（３５）の−ＰＯ２Ｃｌ２反応性官能基は、アルミニウム電極２０のヒドロキシル基グループ（−ＯＨ）末端に対して高い親和性を表す。したがって、アルミニウム電極２０をＮＰＰ（３５）の前駆体溶液に浸せば（又は、沈積すれば）、ＮＰＰの−ＰＯ２Ｃｌ２反応性官能基は、アルミニウム電極の−ＯＨとの間の酸−塩基反応を通じてホスホン酸アルミニウム電極に化学吸着して自己組織単分子層３０が形成される。
【００３０】
（実験例）
本発明の一実施形態に従う有機メモリー素子製造
真空蒸発（ｖａｃｕｕｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）方式を使用して基板上に約８００Å厚さのアルミニウム第１電極を形成した。４−クロロフェニルジクロロリン酸塩（４−ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ：ＣＢＰ）前駆体分子がジクロロメタンに溶解された０．１ｍｍｏｌ／Ｌ濃度の自己組織化単分子の膜前駆体溶液を準備した。アルミニウム第１電極が形成された基板を前記溶液に約１５分間浸し、アルミニウム第１電極の表面に自己組織化単分子膜を形成した。イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で洗浄した後、約９０℃で約５分間焼成処理（ｂａｋｉｎｇ）を進行した。ポリイミドメモリー膜の前駆体としてフラーレン（Ｃ６０）が均一に溶けるポリアミック酸溶液を準備した。このメモリー膜の前駆体溶液をスピンコーティングした後、約１２０℃で焼成処理を進行し、溶媒を除去してメモリー膜の前駆体膜を自己組織化単分子膜上に形成した。窒素ガス雰囲気で約３００℃程度で約５０分間熱処理を進行してポリイミドメモリー膜を形成した。真空蒸発方法を使用してポリイミドメモリー膜上に約８００Å厚さのアルミニウム第２電極を形成して本発明の一実施形態に従う有機メモリー素子を完成した。
【００３１】
比較のための対照有機メモリー素子の製造
上述した方法と同一な方法を使用してアルミニウム第１電極を形成した後、自己組織化単分子膜を形成せずに、ポリイミドメモリー膜をアルミニウム第１電極上に形成して続いてアルミニウム第２電極をポリイミドメモリー膜の上に形成して対照有機メモリー素子を完成した。
【００３２】
図３ａ及び図３ｂは、各々上で記述した方法で製造された対照有機メモリー素子及び本発明の１実施形態に従う有機メモリー素子の電流−電圧曲線グラフであって、横軸は、電圧を表し、縦軸は、電流を表す。測定のためにアルミニウム第１電極には、０ボルトの電圧を印加し、アルミニウム第２電極には、０〜１０ボルトのスイーピング（ｓｗｅｅｐｉｎｇ）電圧を印加した。
【００３３】
図３ａを参照すれば、自己組織化分子膜がない場合、電流−電圧曲線等の分散が激しいことを確認することができる。また、３ボルト程度までは、ほとんど電流が流れないが４ボルト程度で突然に電流値が上がった。すなわち、４ボルト程度で抵抗値が突然に減少した。これは、有機メモリー素子がセット状態になったということを意味する。ところが、４ボルト以後からは、電流値が微弱するけれど少しずつ減少した。すなわち、４ボルト以後からは、電圧が増加するによって抵抗値が減少した。これは、抵抗メモリー素子がリセット状態になったということを意味する。このような特性は、ポリイミドメモリー膜に起因することである。
【００３４】
反面、図３ｂを参照すれば、本発明に従う有機メモリー素子では、数回にわたった実験結果で電流−電圧曲線等の分散が減ったことを確認することができる。また、電流が増加するセット電圧が約３ボルトであって、図３ａの自己組織化単分子膜がない有機メモリー素子の４ボルトに比べ、約１ボルト程度に落ちたことを確認することができる。
【００３５】
図４ａ及び図４ｂは、各々の図３ａ及び図３ｂの有機メモリー素子を反復的にセット状態及びリセット状態にしながら測定した電流値を表す。ここで、有機メモリー素子をセット状態にするためのセット電圧に、例えば、１ミリ初間に持続される４ボルトの大きさを持つセットパルス（４Ｖ／ｍｓ）を使用し、リセット状態にするためのリセット電圧に、例えば、１ミリ初間に持続される−８ボルトの大きさを持つリセットパルス（−８Ｖ／ｍｓ）を使用し、各状態の電流を測定するために約１ボルトの電圧を使用した。図４ａ及び図４ｂで、横軸はセット及びリセット回数を、縦軸は電流を表す。
【００３６】
図４ａを参照すれば、自己組織化分子膜がない場合、回数が増加するによって、有機メモリー素子がセット状態とリセット状態との間の区別が曖昧になり不可能になることがわかる。反面、図４ｂを参照すれば、本発明に従う有機メモリー素子では、セット状態及びリセット状態が反復的な動作にもかかわらず、相変らずよく区別できることを確認することができる。
【００３７】
本発明の実施形態に従う有機メモリー素子は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等のような揮発性メモリーと、入力／出力デバイス（Ｉ／Ｏチップ）と、及びＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、等のような不揮発性メモリーのような論理素子を形成するのに使われることができる。
【００３８】
本発明の実施形態に従う有機メモリー素子は、メモリーを必要にするあらゆる装置で有用である。例を上げれば、有機メモリー素子は、コンピュータ、家電製品、産業設備、携帯電話、両方向通信装置、個人用携帯情報端末機、ページャー、ノート型コンピュータ、リモコン、レコーダー（ビデオ及びオージオ）、ラジオ、小型ＴＶ、ウェブビューワー（ｗｅｂｖｉｅｗｅｒ）、カメラ、電気通信装備、医学装備、研究及び開発装備、運送車両、レーダー／衛星装置等に適用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に従う有機メモリー素子を概略的に図示する。
【図２】本発明の一実施形態に従う自己組織化単分子膜を形成する方法を説明するための模式図である。
【図３ａ】自己組織化単分子膜を持たない有機メモリー素子の電流−電圧曲線グラフである。
【図３ｂ】本発明の一実施形態に従う自己組織化単分子膜を持つ有機メモリー素子の  電流−電圧曲線グラフである。
【図４ａ】図３ａ有機メモリー素子を反復的にセット状態及びリセット状態にしながら測定した電流値を表す。
【図４ｂ】図３ｂ有機メモリー素子を反復的にセット状態及びリセット状態にしながら測定した電流値を表す。
【符号の説明】
【００４０】
２０  第１電極
３０  単分子膜
４０  メモリー膜
５０  第２電極
【図１】
2008091930.tif 000003
【図２】
2008091930.tif 000004
【図３ａ】
2008091930.tif 000005
【図３ｂ】
2008091930.tif 000006
【図４ａ】
2008091930.tif 000007
【図４ｂ】
2008091930.tif 000008