(57)【要約】【課題】  構造が単純で製造工程の増加を招くことがなく、かつスイッチング電圧の低い有機双安定性素子およびこれを用いたメモリ装置、およびそれらの駆動方法を提供する。【解決手段】第１電極と第２電極との間に積層体が設けられた積層構造を有してなる有機双安定性素子であって、前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層以上の有機薄膜が積層されたものである。【選択図】図１
2004304180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極との間に積層体が設けられた積層構造を有してなる有機双安定性素子であって、前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層以上の有機薄膜が積層されたものである、有機双安定性素子。
【請求項２】
前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層の有機薄膜が積層されたものである請求項１に記載の有機双安定性素子。
【請求項３】
前記二層の有機薄膜が、異なる素材からなる、請求項１または２に記載の有機双安定性素子。
【請求項４】
前記二層の有機薄膜が、同一の素材からなり、かつ、各有機薄膜の厚みが異なる、請求項１または２に記載の有機双安定性素子。
【請求項５】
前記有機薄膜の、一方が１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚を有し、他方が前記膜厚の１．１〜１０倍の膜厚を有してなる、請求項４に記載の有機双安定性素子。
【請求項６】
前記有機薄膜が、下記式（Ｉ）で表される有機物質を含んでなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機双安定性素子。
【化１】
2004304180.tif 000004
［式中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、
それらのうちの一つまたは二つが、それぞれ独立して、−Ｈ、−ＮＨ２、−ＮＨＲ、−ＮＲ２、−ＳＲ、−Ｘ、−ＣＸ３、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＯＲ、および−Ｒからなる群から選ばれる電子供与基（ここでＲは、炭素数が１〜２４の直鎖あるいは分岐状のアルキル基を示し、このアルキル基中の一つまたは二つ以上のメチレンが、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ−（ここで、Ｗは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、または−ＣＦ３を表す）、−ＣＨ=ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−の置換基によって置換されていてもよく（但し、これら置換基同士が隣接することはない）、Ｘは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、もしくは−Ｉを表す）であり、
それ以外のＲ１、Ｒ２、またはＲ３が、それぞれ独立して、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＣＯＲ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲ、および−ＳＯ３Ｈからなる群から選らばれる電子受容基である。］
【請求項７】
前記積層構造がさらに基板を含んでなり、前記第１電極または第２電極のいずれかが、前記基板上に接するよう積層されてなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機双安定性素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機双安定性素子を用いて構成されてなる、有機双安定性メモリ装置。
【請求項９】
基板上にトランジスタが配列された形成領域を有してなる有機双安定性メモリ装置であって、前記トランジスタに、前記有機双安定性素子が接続されてなる、請求項８に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１０】
第１電極と第２電極とが直交するように交差して設けられてなり、前記第１電極と第２電極との交差領域である前記第１電極と第２電極との間に、積層体が設けられてなり、前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層以上の有機薄膜が積層されたものである、有機双安定性メモリ装置。
【請求項１１】
前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層の有機薄膜が積層されたものである請求項１０に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１２】
前記二層の有機薄膜が、異なる素材からなる、請求項１０または１１に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１３】
前記二層の有機薄膜が、同一の素材からなり、かつ、各有機薄膜の厚みが異なる、請求項１０または１１に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１４】
前記有機薄膜の、一方が１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚を有し、他方が前記膜厚の１．１〜１００倍の膜厚を有してなる、請求項１３に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１５】
前記有機薄膜が、下記式（ＩＩ）で表される有機物質を含んでなる、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の有機双安定性メモリ装置。
【化２】
2004304180.tif 000005
［式中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、
それらのうちの一つまたは二つが、それぞれ独立して、−Ｈ、−ＮＨ２、−ＮＨＲ、−ＮＲ２、−ＳＲ、−Ｘ、−ＣＸ３、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＯＲ、および−Ｒからなる群から選ばれる電子供与基（ここでＲは、炭素数が１〜２４の直鎖あるいは分岐状のアルキル基を示し、このアルキル基中の一つまたは二つ以上のメチレンが、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ−（ここで、Ｗは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、または−ＣＦ３を表す）、−ＣＨ=ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−の置換基によって置換されていてもよく（但し、これら置換基同士が隣接することはない）、Ｘは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、もしくは−Ｉを表す）であり、
それ以外のＲ１、Ｒ２、またはＲ３が、それぞれ独立して、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＣＯＲ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲ、および−ＳＯ３Ｈからなる群から選らばれる電子受容基である。］
【請求項１６】
前記積層構造がさらに基板を含んでなり、前記第１電極または第２電極のいずれかが、前記基板上に接するよう積層されてなる、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１７】
メモリ装置に情報を書込む際、正バイアス、または負バイアス側のいずれか一方に流れる電流を一定値に制限するリミッターを備えてなる、請求項８〜１６のいずれか１項に記載の有機双安定性メモリ装置。
【請求項１８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機双安定性素子を駆動させる方法であって、前記有機双安定性素子に情報を書込む際、正バイアス、または負バイアス側のいずれか一方に流れる電流が、所定値以上に流れないように制限する、有機双安定性素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、低駆動電圧で作動可能で、かつ、書き込み／読み出しの際の閾値電圧の差を、素子を構成する部材の厚みにより制御できる、有機双安定性素子およびこれを用いたメモリ装置、およびそれらの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機双安定性素子として、一対の電極の間に強誘電体層を挟んで積層構造としたものが知られている。強誘電体層を構成する物質としては、アンスラセンやＴＴＦ−ＣＡ（テトラチアフルバレンとテトラクロロ−ｐ−ベンゾキノンからなる交互積層型電荷移動錯体）等が検討されている。（例えば、特開２００１−３４５４３１号公報の第２−３頁、図１：特許文献１参照）。
【０００３】
また、強誘電体層の代りに、二層構造とした低導電性の有機薄膜の間に導電性薄膜を介在させた三層構造の積層体を用い、この積層対を一対の電極の間に挟んだ有機双安定性素子も提案されている。この低導電性の有機薄膜を構成する素材としては、ＡＩＤＣＮ（２−アミノ−４，５−ジシアノイミダゾール）が使用されている。（例えば、ＷＯ  ０２／３７５００パンフレットの第６−８頁、第２図：特許文献２参照）。
【０００４】
上記特開２００１−３４５４３１号公報に開示された有機双安定性素子は、スイッチング電圧が比較的高いため、駆動時の消費電力が増加するといった問題がある。また、ＷＯ  ０２／３７５００パンフレットに開示された有機双安定性素子は、強誘電体層のみ電極間に挟んだものに比較すると、スイッチング電圧を低くすることができる利点有するものの、素子駆動電圧が有機薄膜を構成する物質に依存することから、その物質ごとに電源を新たに準備するか、もしくは可変の電源を用いて出力電圧を調節しなければならない。
【０００５】
また、実際の有機双安定性素子においては、情報の書き込み／読み出しの際の各閾値電圧が適度の差を持つことが好ましいが、従来、これら両閾値電圧の差を調節することができなかった。
【特許文献１】特開２００１−３４５４３１号公報
【特許文献２】ＷＯ  ０２／３７５００パンフレット
【発明の概要】
【０００６】
今般、本発明者は、電極間に設ける積層体を複数の有機薄膜で構成し、その有機薄膜の厚みを制御するか、または各層の有機薄膜の材料を変えることにより、有機双安定性素子を低電圧で駆動でき、かつ情報を書き込むための閾値電圧と、消去するための閾値電圧との差を可変できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【０００７】
従って、本発明の目的は、低電圧で駆動でき、かつ情報を書き込むための閾値電圧と、消去するための閾値電圧との差を可変できる有機双安定性素子およびこれを用いた有機双安定性メモリ装置、ならびにそれらの駆動方法を提供することにある。
【０００８】
そして、本発明による有機双安定性素子は、第１電極と第２電極との間に積層体が設けられた積層構造を有してなる有機双安定性素子であって、前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層以上の有機薄膜が積層されたものである。
【０００９】
また、本発明による有機双安定性メモリ装置は、第１電極と第２電極とが直交するように交差して設けられてなり、前記第１電極と第２電極との交差領域である前記第１電極と第２電極との間に、積層体が設けられてなり、前記積層体が、導電性薄膜を介して、いずれも誘電性であって互いに導電性の異なる二層以上の有機薄膜が積層されたものである。
【００１０】
さらに、本発明による有機双安定性素子を駆動させる方法は、前記有機双安定性素子に情報を書込む際、正バイアス、または負バイアス側のいずれか一方に流れる電流が、所定値以上に流れないように制限するものである。
【００１１】
本発明の有機双安定性素子によれば、有機双安定性素子を低電圧で駆動でき、かつ情報を書き込むための閾値電圧と、消去するための閾値電圧との差を可変できる。また、正バイアス、または負バイアス側のいずれか一方に流れる電流を所定値以上に流れないように制限することにより、誤作動の少ない有機双安定性メモリ装置を実現することができる。
【発明の具体的説明】
【００１２】
以下、本発明による有機双安定性素子およびその素子を用いたメモリ装置、ならびに駆動方法を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の有機双安定性素子の基本的な積層構造を例示する図である。本発明の有機双安定性素子１は、基板２上に第１電極３、積層体４、および第２電極５が順に積層された積層構造を有する。積層体４は、有機薄膜４ａ（以下有機薄膜Ａともいう）、導電性４ｃ、有機薄膜４ｂ（以下、有機薄膜Ｂともいう）がこの順で積層されている。
【００１４】
基板２は、その上に、第１電極３、有機薄膜Ａ、導電性薄膜４ｃ、有機薄膜Ｂ、および第２電極５を順に積層するために用いられるものである。基材２は、ガラス、シリコン、もしくは石英等の無機基材か、または以下に例示する有機基材からなる。基板２はその上に設けられる各層を支持するためものであり省略することもできるが、基板２を有する方が、有機双安定性素子に剛性が付与されるため使用し易く、また、多数の素子を基板上に配列してメモリ装置等とすることが容易である。
【００１５】
有機基材としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、一般的なプラスチックも使用可能である。特に基板２が有機基材である場合、厚みが５μｍ〜３００μｍ程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものを使用すれば、得られる有機双安定性素子をフレキシブルなものとすることもできる。
【００１６】
第１電極３は、双安定性層である有機薄膜４との接合が適切に得られるよう、金属薄膜、比較的導電性の高い有機薄膜、もしくは導電性ペロブスカイト型酸化物薄膜等からなることが好ましい。金属薄膜は、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、またはＴａ等の導電性の高い金属を用いて形成することができる。導電性の高い有機薄膜は、ＰＥＤＯＴ（３、４−ポリエチレンジオキシチオフェニレン／ポリスチレンサルフェイト）、または、適切にドープされた、ポリアニリン、ポリアセチレン、フラーレン、カーボンナノチューブ、もしくはカーボンナノワイヤー等を用いて形成することができる。また、導電性ペロブスカイト型酸化物薄膜により電極を形成することもでき、導電性ペロブスカイト型酸化物としては、ＩｒＯｘ、ＭｎＯｘ、ＮｉＯｘ、ＣｕＯｘ、もしくはＲｕＯｘ等、またはそれらが適切にドーピングされたものが好適に使用できる。第１電極３の厚みは、素材の導電性にもよるが、概ね０．５ｎｍ〜５μｍ程度であることが好ましい。
【００１７】
本発明による有機双安定性素子１においては、第１電極３と第２電極５との間に、第１電極３側から、有機薄膜４ａ、導電性薄膜４ｃ、および有機薄膜４ｂからなる積層体４が積層されている。有機薄膜４ａおよび有機薄膜４ｂは、いずれも誘電性であって、互いに導電性が異なるよう構成されている。導電性を変える具体的な方式としては、（ｉ）互いに導電性の異なる異種の素材を、有機薄膜４ａおよび有機薄膜４ｂの一方と他方にそれぞれ用いる方式、または、（ｉｉ）有機薄膜４ａおよび有機薄膜４ｂの双方ともに同じ素材を用い、各有機薄膜の膜厚を変える方式である。
【００１８】
有機薄膜４ａまたは４ｂとしては、２，４，５−置換イミダゾール、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（ＡｌＱ）、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、Ｎ−３−ニトロベンジリデン−ｐ−フェニレンジアミン（ＮＢＰＤＡ）、ＮＢＰＤＡ誘導体、もしくはアンスラセン等から選択されたる一種または二種以上の組合せた有機物質を好適に使用することができる。
【００１９】
上記（ｉ）の方式においては、有機薄膜４ａと有機薄膜４ｂとは、それぞれを構成する有機物質の選択により各有機薄膜の導電性を変えることができ、その場合は両薄膜の厚みは同じでよいが、導電性の調整の目的で、各薄膜の厚みを変えて、導電性の差を調節してもよい。
【００２０】
上記（ｉｉ）の方式においては、有機薄膜として、下記式（Ｉ）で表されるような、少なくとも一つの電子供与基と、少なくとも一つの電子受容基とを有する有機物質からなることが好ましい。
【化１】
2004304180.tif 000003
【００２１】
式中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それらのうちの一つまたは二つが、それぞれ独立して、−Ｈ、−ＮＨ２、−ＮＨＲ、−ＮＲ２、−ＳＲ、−Ｘ、−ＣＸ３、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＯＲ、および−Ｒからなる群から選ばれる電子供与基（ここでＲは、炭素数が１〜２４の直鎖あるいは分岐状のアルキル基を示し、このアルキル基中の一つまたは二つ以上のメチレンが、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ−（ここで、Ｗは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、または−ＣＦ３を表す）、−ＣＨ=ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−の置換基によって置換されていてもよく（但し、これら置換基同士が隣接することはない）、Ｘは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、もしくは−Ｉを表す）であり、
それ以外のＲ１、Ｒ２、またはＲ３が、それぞれ独立して、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＣＯＲ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲ、および−ＳＯ３Ｈからなる群から選らばれる電子受容基である。
【００２２】
上記（ｉｉ）の方式においては、有機物質として上記の化合物を用い、有機薄膜の、一方が１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚を有し、他方が前記膜厚の１．１〜１０倍の膜厚を有してなることが好ましい。各有機薄膜の膜厚を上記範囲にすることにより、両薄膜の導電性の差が導電性の小さい方の値の１０％〜１００％程度となる。
【００２３】
有機薄膜４ａおよび４ｂは、上記有機物質を用いて真空蒸着法等の気相法により形成したり、または、これらの有機物質を適当な溶剤で溶解して得られた溶液を用いてのスピンナーコーティング等の塗布方法により形成することができる。有機薄膜４の厚みとしては、５ｎｍ〜１０００ｎｍが適当であり、特に１０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。
【００２４】
第２電極５は、第１電極３と同様、金属薄膜、比較的導電性の高い有機薄膜、または導電性ペロブスカイト型酸化物薄膜等からなり、電極の厚みも第１電極３と同様である。
【００２５】
本発明の有機双安定性素子は、メモリ装置好適に使用できる。メモリとして使用する際には、微小時間、有機双安定性素子に正もしくは負のパルス電圧を印加して書き込み（ＯＮ状態）、もしくは消去（ＯＦＦ状態）とした後、微小時間、書き込み、もしくは消去のパルス電圧の絶対値よりも小さい定電圧を印加することにより、有機双安定性素子１がＯＮ状態にあるか、もしくはＯＦＦ状態にあるかを判定できる。素子特性は、第１電極３と第２電極５との間に、正もしくは負の電圧を印加することにより、両電極間に流れる電流を測定するか、もしくは両電極間に、正もしくは負の電流を流し、両電極間の電圧を測定することにより確かめることができる。
【００２６】
本発明においては、有機双安定性素子に情報を書込む際に、正バイアス、または負バイアス側のいずれか一方に流れる電流が、所定値以上に流れないように制限する。このように有機双安定素子に一定値以上の電流が流れないようにすることにより、ＯＮ／ＯＦＦのスイッチングを確実に行うことができ、誤作動の少ないメモリ装置を実現できる。正バイアス、または負バイアス側の電流は、測定器で電流制御したり、定電流ダイオードを用いることにより所定値以上に流れないように電流を制限することができる。
【００２７】
本発明の有機双安定性素子を用いて、図２に模式図で示すような有機双安定性メモリ装置を作製することができる。図３は、図２に示す有機像安定素子のメモリセルアレイの一部を拡大して示す平面図であり、図４は、図３中のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。
【００２８】
有機双安定性メモリ装置７は、図２に示すように、有機双安定性素子１が単純マトリックス状に配列されたメモリセルアレイ８と、有機双安定性素子１に対して選択的に情報の書き込みまたは読み出しを行うための電極と、各種の回路とを備えたものである。各種回路には、例えば、第１電極３およびそれを選択的に制御するための第１駆動回路９や、第２電極５およびそれを選択的に制御するための第２駆動回路１０、や信号検出回路（図示せず。）等が含まれる。
【００２９】
メモリセルアレイ８は、行選択のための第１電極（ワード線）３と、列選択のための第２電極（ビット線）５とが直交するように配列されたものである。すなわち、Ｘ方向に沿って第１電極３が所定ピッチで配列され、Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って第２電極５が所定ピッチで配列されている。なお、信号電極は、上記の逆でもよく、第１電極がビット線、第２電極がワード線でもよい。
【００３０】
有機双安定性メモリ装置７は、具体的には、図３および図４に示すように、基板２上に第１電極３が図の左右方向を長手方向として配置され、その基板２上に第２電極５が図の上下方向を長手方向として配置されている。第１電極と第２電極の交差領域には、第１電極と第２電極の間に有機薄膜４（特にハッチで示す。）積層されている（図３の中央の第２電極５の下方を除去して示す）。
【００３１】
本発明の有機双安定性素子は、図５に示すような有機双安定性メモリ装置に好適に使用することもできる。図５は、本発明の有機双安定素子を用いた有機双安定性メモリ装置１０を模式的に示した断面図であり、この有機双安定性メモリ装置１０は、有機双安定性メモリ装置の制御を行うトランジスタ形成領域を有する。
【００３２】
トランジスタ形成領域を構成するトランジスタとしては、公知の構成のものを適用でき、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、あるいはＭＯＳＦＥＴを用いることができる。図示の例ではＴＦＴを用いており、トランジスタは、ドレイン電極１２およびソース電極１３、およびゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、活性層１６ととから構成されている。ドレイン電極１２およびソース電極１３のいずれか一方（図ではドレイン電極１２）には、取出電極１７が接続されている。取出電極１７は、下層側から第１電極３、有機薄膜４、および第２電極５が順に積層された本発明の有機双安定性素子１の第１電極３に接続されている。トランジスタなどが形成された基板２上には、取出電極１７の部分を除いて層間絶縁膜１８が設けられている。以上のように示したトランジスタ形成領域上に、本発明の有機双安定性素子１が形成されている。
【００３３】
以上に述べたように、本発明の有機双安定性素子は、その特性を応用し、電気的に書き込み、読み出し、消去可能な有機双安定性メモリ装置やその他の用途に使用できる。
【実施例】
【００３４】
以下に示す手順で図１に示されるような構造の有機双安定性素子を作製した。まず、清浄なガラス基板を準備し、その上に、下部電極（第１電極）として厚みが１００ｎｍのアルミニウムの薄膜を、真空蒸着機（（株）真空機工製、品番；ＶＰＣ−４１０）を用い、約０．３ｎｍ／秒の蒸着レートにて形成した。形成したアルミニウムの薄膜上に、同様に真空蒸着機を用い、厚みが４０ｎｍの２−アミノ−４，５−ジシアノイミダゾール（東京化成（株）製）の第１有機薄膜を、約０．０３ｎｍ／秒の蒸着レートで形成した。この第１有機薄膜上に、上記と同様にして厚みが２０ｎｍのアルミニウム薄膜を蒸着して導電性薄膜を形成した。その後、さらに導電性薄膜上に、上記と同様にして厚みが５０ｎｍの２−アミノ−４，５−ジシアノイミダゾールの第２有機薄膜を形成した。最後に第２有機薄膜上に、上部電極（第２電極）として、厚みが１００ｎｍのアルミニウムの薄膜を、上記と同様にして形成し、有機双安定性素子１を得た。
【００３５】
また、下部電極側の第１有機薄膜の厚みを４０ｎｍとし、上部電極側の第２有機薄膜の厚みを７０ｎｍとした以外は実施例１と同様にして、有機双安定性素子２を得た。さらに、下部電極側の第１有機薄膜の厚みを４０ｎｍとし、上部電極側の第２有機薄膜の厚みを１００ｎｍとした以外は実施例１と同様にして、有機双安定性素子３を得た。
【００３６】
また、比較例として、第１有機薄膜の厚みを４０ｎｍ、第２有機薄膜の厚みを４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして有機双安定性素子４を得た。
【００３７】
上記の下部電極、有機薄膜、および上部電極の形成する際には、真空蒸着機のチャンバー内の真空度を約３×１０−６Ｔｏｒｒに保って行ない、アルミニウムの成膜の際には、対象となる基板の温度を室温に保ち、有機薄膜の成膜の際には、対象となる基板の温度を５０℃〜６０℃に保った。蒸着膜の厚み、および蒸着レートは、いずれも水晶式膜厚計（（株）アルバック製、品番；ＣＲＴＭ６０００）を用いて制御した。
【００３８】
以上のようにして作製した有機双安定性素子１の両電極間に電圧を印加し、両電極間を流れる電流を電流計（米国ケースレー社製、品番；２３７、電流電圧計および直流電源を兼ねる。）を用いて測定した。なお、電流電圧特性を測定する際、素子に対する過大電流を防止するため、負電圧側のリミッターを±５０μＡに設定した。測定結果を図６および図７に示す。なお、電流値は、測定された電流値の絶対値を表す。
【００３９】
電圧を印加し、第１電極の電位を０Ｖから下げて、負のバイアススキャンを行うと、図６に示すように、電流値が徐々に増加し、約−２Ｖで最大値に達し、その後、−４Ｖまで下がったが、電流値は一定であった（図中、矢印１で示す。）。このことは、有機双安定性素子が、高抵抗状態（ＯＦＦ状態）から低抵抗状態（ＯＮ状態）へスイッチング（転移）したことを示すものであり、仮に電圧を印加する前の素子の状態を「０」の情報を有する状態とすると、「１」の情報の電気的な書込みが行われたことになる。
【００４０】
この後、電圧を−４Ｖから０Ｖまで一様に増加させるスキャンを行なうと、電流値の測定値は、電圧が０Ｖになる直前まで、上記の低抵抗状態へ転移した後の電流値のままであった（図中、矢印２で示す。）。このことは、有機双安定性素子が高抵抗状態から低抵抗状態にスイッチングすると、その状態が安定であるという双安定性を有していることを示すものである。なお、印加電圧が１Ｖにおける低抵抗状態の電流値は、高抵抗状態の電流値の約１０３倍であった。
【００４１】
次に、０Ｖから電圧を一様に増加させるスキャンを行なうと、図７に示すように、約１．５Ｖまでは電流値が一定であり（図中、矢印３で示す。）、１．５Ｖ以上で電流値の絶対値が急激に低下した（図中、矢印４で示す。）。このことは、有機双安定性素子が、低抵抗状態（ＯＮ状態）から高抵抗状態（ＯＦＦ状態）へスイッチングしたことを示すものであり、先に書きこまれた「１」の情報が消去され、「０」の情報を有する状態に戻ったことになる。
【００４２】
また、実施例において低抵抗状態（ＯＮ状態）にスイッチングした素子は電圧を０Ｖにしても低抵抗状態（ＯＮ状態）のままであり、この低抵抗状態が維持されることが確認できた。このことは、この有機双安定性素子が不揮発性であり、書きこまれた「１」の情報が失われること無く、読み出せることを示している。
【００４３】
有機双安定性素子２および３についても、上記と同様の測定を行った。いずれも、実施例１で得られたものと同様な傾向の電流／電圧特性を有していた。また、これらの結果から、高抵抗状態（ＯＦＦ状態）から低抵抗状態（ＯＮ状態）へのスイッチング（転移）の際の閾値電圧、および低抵抗状態（ＯＮ状態）から高抵抗状態（ＯＦＦ状態）へのリセットする際の閾値電圧を求め、両閾値電圧の差（ΔＶ）と、第２有機薄膜と第１有機薄膜との膜厚差（Δｄ）との関係を求めた。結果は図８に示される通りであった。膜厚差０ｎｍから４０ｎｍの範囲で、膜厚差１０ｎｍにつき、両閾値電圧の差が約０．４Ｖ増加することがわかる。
【００４４】
次に、有機双安定性素子１〜３の駆動に際して、電流計（米国ケースレー社製、品番；２３７）により電流値を８０μｍに制限して、電圧を印加して情報の書込みを行った。そのときの電流電圧特性を図９に示す。また、電流値に制限を設けなかったものについても電流電圧特性を測定した。結果を図１０に示す。リミッターを設けなかったものは高抵抗状態（ＯＦＦ状態）から低抵抗状態（ＯＮ状態）へのスイッチングは可能であったが、低抵抗状態（ＯＮ状態）から高抵抗状態（ＯＦＦ状態）へはスイッチングできす、素子の誤作動を引き起こした。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の有機双安定性素子の基本的な積層構造一例を示した断面概略図。
【図２】本発明の有機双安定性素子が単純マトリックス状に配置された有機双安定性メモリ装置を模式的に示す図である。
【図３】図２の有機双安定性メモリ装置のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図４】図３のメモリセルアレイをＡ−Ａ’線で切断した断面図である。
【図５】本発明の有機双安定性素子を薄膜トランジスタと組合せた有機双安定性メモリ装置を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の有機双安定性素子に負の電圧をかけたときの特性のグラフである。
【図７】本発明の有機双安定性素子に正の電圧をかけたときの特性のグラフである。
【図８】有機双安定性素子の有機薄膜の膜厚差と閾値電圧差との関係を示すグラフである。
【図９】リミッター設けて有機双安定性素子を駆動させた際の電流電圧特性を示すグラフである。
【図１０】リミッター設けずに有機双安定性素子を駆動させた際の電流電圧特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１    有機双安定性素子
２    基板
３    第１電極
４    積層体
４ａ  有機薄膜Ａ
４ｂ  導電性薄膜
４ｃ  有機薄膜Ｂ
５    第２電極
６    電気信号印加手段
７、１１    有機双安定性メモリ装置
８    メモリセルアレイ
９    第１駆動回路
１０    第２駆動回路
１２    ドレイン電極
１３    ソース電極
１４    ゲート電極
１５    ゲート絶縁膜
１６    活性層
１７    取出電極
１８    層間絶縁膜
【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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