(57)【要約】  【課題】  有機双安定材料中に導電性微粒子を分散させることなく、安定な双安定特性を実現するスイッチング素子を提供する。  【解決手段】  電極間に印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つスイッチング素子であって、基板上に第１電極層２１ａ、有機双安定材料層３０、第２電極層２１ｂの順に薄膜として形成されている。有機双安定材料層３０は、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含有し、有機双安定材料層３０の表面粗さＲａは１．０ｎｍ以上であり、かつ、Ｒａが有機双安定材料層３０の膜厚の７０％以下である。  【選択図】  図２
2005123394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つスイッチング素子において、基板上に第１電極層、有機双安定材料層、第２電極層の順に薄膜として形成され、
前記有機双安定材料層が、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含有し、
前記有機双安定材料層における、前記第１電極層及び／又は前記第２電極層と対向する面の表面粗さＲａが１．０ｎｍ以上であり、かつ、Ｒａが前記有機双安定材料層の膜厚の７０％以下であることを特徴とするスイッチング素子。
【請求項２】
前記有機双安定材料層が多結晶膜である請求項１に記載のスイッチング素子。
【請求項３】
前記第１電極層及び／又は前記第２電極層が、金、銀、白金、クロム、チタンより選択される少なくとも1種からなる請求項１又は２に記載のスイッチング素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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、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、いわゆる有機双安定材料は、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、高密度メモリなどへの適用が検討されている。
【０００３】
図１２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。
【０００４】
図１２に示すように、有機双安定材料は、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ち、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。
【０００５】
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（非特許文献１参照）。
【０００６】
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（非特許文献２参照）。
【０００７】
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（非特許文献３参照）。
【０００８】
また、Yang Yangらは、メモリ素子として、アミノイミダゾールジカーボニトリル（ＡＩＤＣＮ）、アルミキノリンやポリスチレン、ポリメチルメタクレート（ＰＭＭＡ）等の低導電率材料中に、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、マグネシウム、インジウム、カルシウム、リチウム等などの高導電率材料を薄膜形成、もしくは分散微粒子として存在させることにより、双安定特性が得られるとともに、印加する電圧をゼロとしても、その前のｏｎ／ｏｆｆ状態を記憶できることを開示している（特許文献１参照）。
【非特許文献１】R.S.Potember et al. Appl. Phys. Lett. 34, (1979) 405
【非特許文献２】熊井等 固体物理 35 (2000) 35
【非特許文献３】安達等 応用物理学会予稿集  ２００２年春  第３分冊  1236
【特許文献１】国際公開第０２／３７５００号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の従来技術におけるＴＣＮＱを用いたスイッチング素子では、図１２で示されるｏｆｆ状態からｏｎ状態への遷移電圧Ｖth2は約１０Ｖと高いものの、繰返し性能が充分でないという問題点があった。
【００１０】
また、国際公開第０２／３７５００号パンフレットのように、導電性微粒子を分散したスイッチング素子については以下の問題点があった。
【００１１】
すなわち、低導電率材料中に、高導電率材料を薄膜形成、もしくは分散微粒子として存在させる方法として真空蒸着法を用いる方法は、それぞれ微粒子の寸法を制御するのが困難であり、また共蒸着が必要であるなどの理由から大面積に均一に形成できず、量産性に問題がある。
【００１２】
一方、塗布法により有機双安定材料層を形成する場合は、塗布溶液中に金属微粒子を分散する事により比較的容易に微粒子分散層を得ることが可能であるが、溶剤に溶解する双安定材料が限られていることや微粒子を分散させた溶液内で微粒子の凝集などによる液劣化の可能性がある。また、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、マグネシウム、インジウム、カルシウム、リチウムなどの微粒子は一般に寸法が２０ｎｍ以上のものしか得られないため、一般に膜厚が１００ｎｍ以下である有機双安定材料層中に均一に分散させることが困難である。
【００１３】
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、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おいて、有機双安定材料中に導電性微粒子を分散させることなく、安定な双安定特性を実現する手段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】
【００１４】
すなわち、本発明のスイッチング素子は、電極間に印加される電圧に対して２種類の安定な抵抗値を持つスイッチング素子において、基板上に第１電極層、有機双安定材料層、第２電極層の順に薄膜として形成され、
前記有機双安定材料層が、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含有し、
前記有機双安定材料層における、前記第１電極層及び／又は前記第２電極層と対向する面の表面粗さＲａが１．０ｎｍ以上であり、かつ、Ｒａが前記有機双安定材料層の膜厚の７０％以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明のスイッチング素子によれば、有機双安定材料層は第１電極層及び／又は第２電極層との界面に空隙を有しており、接触界面が点状になっている。これによって、例えば、有機双安定材料が高抵抗状態においては、電圧印加時に電荷が界面付近に蓄積される。そして、この電荷蓄積の結果、界面での電界が上昇し、一定の電界に達すると、接触点を介しての電荷注入が急激に起こる（ＯＮ状態への転移）ので、有機双安定材料中に導電性微粒子を分散させることなく、安定な双安定特性を実現することができると推定される。
【００１６】
そして、有機双安定材料層と電極層との界面における有機双安定材料層の表面粗さＲａが１．０ｎｍ以上の場合に前記有機双安定材料層と前記第２電極層との界面に充分な空隙を得ることができ、安定な双安定特性を実現することができる。また、Ｒａが前記有機双安定材料層の膜厚の７０％以下であることにより、凹凸の一部が有機双安定材料層を貫通して電気的な短絡が生じるのを防止できる。
【００１７】
本発明においては、前記有機双安定材料層が多結晶膜であることが好ましい。この態様によれば、多結晶膜は微細な結晶粒の集合からなっているので表面凹凸を生じやすく、前記有機双安定材料層と前記第２電極層との界面に充分な空隙を得ることができる。また、上記範囲の有機双安定材料層の表面粗さＲａが得られやすくなる。なお、この多結晶膜を形成するためには、有機双安定材料層は蒸着により成膜され、有機双安定材料層の成膜速度は小さいことが望ましく、５Å／ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明においては、前記第１電極層及び／又は前記第２電極層が、金、銀、白金、クロム、チタンより選択される少なくとも1種からなることが好ましい。この態様によれば、これらの電極材料は薄膜形成した際に粒状の形状をとりやすいので、前記有機双安定材料層と前記第２電極層との界面に空隙を得やすくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、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おいて、有機双安定材料中に導電性微粒子を分散させることなく、安定なメモリ特性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１に示すように、このスイッチング素子は、基板１０上に、第１電極層２１ａ、有機双安定材料層３０、第２電極層２１ｂが順次積層された構成となっている。
【００２２】
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。
【００２３】
基板１０上に形成される第１電極層２１ａとしては、アルミニウム、金、銀、クロム、銅、ニッケル、鉄、チタンなどの金属材料や、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る。
【００２４】
なかでも、後述するように、その上に有機双安定材料層３０が成膜されたときに、有機双安定材料層３０との界面が点状に接触するようなモフォロジーが得られるように成膜することが必要であるという点から、結晶成長核密度が大きい材料が好ましく、具体的には、第１電極層２１ａの材料としては、アルミニウム、金、銀、クロム、銅、ニッケル、チタンが好ましい。
【００２５】
第１電極層２１ａの形成方法としては、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。真空蒸着で第１電極層２１ａを形成する場合、蒸着時の基板温度は、使用する電極材料によって適宜選択されるが０〜１５０℃が好ましい。また、膜厚は５０〜２００ｎｍが好ましい。
【００２６】
第１電極層２１ａ上には有機双安定材料層３０が薄膜形成される。この有機双安定材料層３０に用いる有機双安定材料としては、電荷を輸送するための官能基を有するものであり、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含有する化合物を用いる。
【００２７】
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等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
このような、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、例えば、アミノイミダゾール系化合物、ジシアノ系化合物、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、キノメタン系化合物、ブタジエン系化合物等の従来公知の化合物が挙げられる。  有機双安定材料層３０の形成方法としては、真空蒸着法、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）、ディップ法、バーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法等が用いられる。また、有機双安定材料層３０の膜厚は２０〜１５０ｎｍが好ましい。
【００２９】
有機双安定材料層３０の塗布法による形成における塗布溶剤としては、ハロゲン系のジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、エーテル系のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、エチレングリコールジメチルエーテル、芳香族のトルエン、キシレン、アルコール系のエチルアルコール、エステル系の酢酸エチル、酢酸ブチル、ケトン系のアセトン、ＭＥＫ、その他アセトニトリル等が用いられるがそれに限定されない。
【００３０】
これらの溶剤中に質量比で０．００１〜３０％の範囲で双安定材料を溶解させ、また必要に応じてバインダー樹脂を加えて塗布液とする。バインダー樹脂としてはポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニールアルコール、ポリスチレン等、多くの材料が適用可能である。スピンコート条件としては通常、目標膜厚に応じて回転数２００〜３６００ｒｐｍの範囲で選定されるが、それに限定されるものでは無い。
【００３１】
また、真空蒸着で有機双安定材料層３０を形成する場合、蒸着時の基板温度は、使用する有機双安定材料によって適宜選択されるが０〜１００℃が好ましい。
【００３２】
有機双安定材料層３０の上には第２電極層２１ｂが蒸着等によって形成される。第２電極層２１ｂの材質としては、上記の第１電極層２１ａと同様の材質が使用可能であり限定されないが、後述するように、直径１０〜２０ｎｍの粒状の形状をとりやすく、有機双安定材料層３０との界面が点接触になりやすい点から、金、銀、白金、クロム、チタンより選択される少なくとも1種からなることが好ましい。第２電極層２１ｂの膜厚は５０〜２００ｎｍが好ましい。
【００３３】
そして、本発明においては、有機双安定材料層３０と、第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂとの接触界面が点状に接触し、有機双安定材料層３０における、前記第１電極層及び／又は前記第２電極層と対向する面の表面粗さＲａが１．０ｎｍ以上であり、かつ、Ｒａが前記有機双安定材料層の膜厚の７０％以下であることを特徴としている。  このように、有機双安定材料層３０と電極層との間に空間的な隙間を形成し、点接触の状態を得るためには、有機双安定材料層３０の成膜条件を最適化する方法が挙げられる。
【００３４】
具体的には、例えば、有機双安定材料層３０を多結晶膜とすることにより、上記の点接触の状態を得ることができる。一般に、薄膜の結晶状態が非結晶質である場合は材料は特定の方向性を持たないので、膜の粗さは小さくなりやすい。一方、多結晶の膜は微細な結晶粒の集合体であり、必然的に表面粗さは大きくなる。
【００３５】
図２は、第１電極層２１ａ上に有機双安定材料層３０、第２電極層２１ｂを形成した場合の拡大断面図であって、有機双安定材料層３０が多結晶膜である場合の模式図である。有機双安定材料層３０は、微細な結晶粒３１の集合体となっており、その表面粗さが大きくなっている。このように、有機双安定材料層３０を多結晶膜とすることによって、有機双安定材料層３０の表面に凹凸を形成することができる。一方、例えば、シリコン基板等の結晶性の基板に単結晶をエピタキシャル成長させた単結晶膜の場合は、結晶方向が揃い極めて平坦な膜が形成される。
【００３６】
このように、粗さと結晶性の関係は単純に表現することは困難であるが、多結晶膜のような適度な結晶性を具備することで、有機双安定材料層３０を形成した後の表面粗さを所定の値に調整することが可能である。
【００３７】
有機双安定材料層３０を形成した後の表面粗さＲａは１．０ｎｍ以上であり、かつ、有機双安定材料層３０の膜厚の７０％以下である。
【００３８】
Ｒａが１．０ｎｍ以下の場合、有機双安定層と電極との接触が密となり、所望の効果を得ることができなくなる。また、Ｒａが有機双安定材料層３０の膜厚の７０％を超えると、部分的に有機双安定材料層を貫通する凹みが認められるようになり、電気的な短絡が認められて所定の特性を得ることができなくなる。
【００３９】
上記のような多結晶膜は、例えば、有機双安定材料層３０を特定の条件下で真空蒸着で形成することにより得ることができる。具体的には、成膜速度を５Å／ｓｅｃ以下と遅くしてもよく、基板温度を有機双安定材料のガラス転移点以上の高温とすることによっても多結晶膜を得ることができる。
【００４０】
また塗布法により形成する場合は、溶剤乾燥時の温度を結晶化温度より高温にすることにより可能である。具体的には、有機双安定材料のガラス転移点以上の高温で乾燥することによって多結晶膜を得ることができる。
【００４１】
また、別の手段として、第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂの材料の選択により結晶形態を制御することも可能である。すなわち、結晶成長の起点となる成長核の密度が異なる材料を第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂに用いることにより、結晶粒の形態や粗さを制御することができる。すなわち、結晶成長核密度が大きい材料を用いれば多結晶膜が得られやすく、結晶成長核密度が小さい材料を用いれば多結晶膜が得られ難くなる。このような結晶成長核密度が大きい第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂの材料としては、上記のアルミニウム、金、銀、クロム、銅、ニッケル、チタン等が挙げられ、結晶成長核密度が小さい第１電極層２１ａの材料としてはシリコン等が挙げられる。
【００４２】
例えば、第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂの材料として金を選択した場合、金は表面が１０〜２０ｎｍ直径の粒状の形状をとることが知られている。したがって、図３に示すように、有機双安定材料層３０と第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂとの接触はほぼ点接触となる。この場合、第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂの表面粗さＲａは１〜２０ｎｍであることが好ましい。同様な効果は白金、クロム、チタン、銀などの金属でも認められる。
【００４３】
なお、金は有機材料中へ拡散しやすい材料として知られているが、例えば蒸着成膜速度を小さくするなど、熱的負荷を抑制することにより所望の膜を得ることができる。この場合、第１電極層２１ａ及び／又は第２電極層２１ｂの成膜速度は小さい程よいが、５Å／ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００４４】
なお、上記のように有機双安定材料層３０が多結晶状態である場合は、アルミニウムのような比較的平坦な金属電極を形成しても点接触状態を得ることは可能である。
【００４５】
上記の方法によって得られる本発明のスイッチング素子が、金属微粒子の分散なしでも安定な双安定特性が得られる理由は、以下のように考えられる。
【００４６】
即ち、図４に示すように、高抵抗状態においては第１電極２１ａから有機双安定材料層３０に注入された電荷４２は、図４の矢印の方向に有機双安定材料層３０中を移動して第２電極２１ｂに対抗する界面に到達する。
【００４７】
ここで、有機双安定材料層３０と第２電極２１ｂとは点状に接触しており、接触点４１の近傍では電流が第２電極２１ｂに流れるが、接触点４１の面積比が小さく電流は抑制されている。
【００４８】
一方、第２電極２１ｂに接触せず、かつ第２電極２１ｂに向かって突き出ている部分である頂点部４０は、電界によって電荷４２が界面に向かって押し付けられているため接触点へ移動することができない。このように頂点部４０が空間的に第２電極２１ｂと離れているか、エネルギー準位的に電荷が注入できない構成となっている場合、電荷は頂点部４０に蓄積することとなる。この電荷蓄積の結果、界面での電界が上昇し、一定の電界に達すると電荷注入が急激に起こると推定される（ＯＮ状態への転移）。
【００４９】
そして、電荷注入が電荷蓄積された頂点部４０の少なくとも一部を除いた部分（例えば接触点４１からの逆極性電荷の注入等）で起こる場合には、注入を起こした電界はＯＮ電球が流れても頂点部４０の電荷は保持されているので、ＯＮ状態は持続する。
【００５０】
このような電荷蓄積は、従来の導電性微粒子や有機双安定材料の電荷トラップ準位でも起こるものであるが、本発明においては、これを有機双安定材料層と電極との界面における点接触で行うことにより、工程を簡便にするとともに、双安定特性を安定化することができる。なお、有機双安定材料層３０と第１電極２１ａと界面においても上記と同様の理由で双安定特性を安定化することができる。
【実施例】
【００５１】
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。
【００５２】
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成した。
【００５３】
基板１０としてガラス基板を用い、第１電極層２１ａとしてアルミニウム、有機双安定材料層３０としてカーボニトリル系化合物、第２電極層２１ｂとして金をそれぞれ真空蒸着法により、順次薄膜を形成し、実施例１のスイッチング素子を形成した。カーボニトリル系化合物としては下記の構造式（Ｉ）の化合物を用いた。
【００５４】
【化１】
2005123394.tif 000003
【００５５】
なお、第１電極層２１ａ、有機双安定材料層３０、第２電極層２１ｂは、それぞれ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、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、カーボニトリル系化合物の蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度は３Å／ｓｅｃ、基板温度３０℃で行い、アルミニウム、金の蒸着は、抵抗加熱方式により成膜速度は０．３Å／ｓｅｃ、基板温度３５℃で行った。
【００５６】
実施例２
有機双安定材料層３０として構造式（ＩＩ）のジシアノ系化合物を厚さ８０ｎｍとした以外は、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。
【００５７】
【化２】
2005123394.tif 000004
【００５８】
実施例３  有機双安定材料層３０として構造式（ＩＩＩ）のキノメタン系化合物を厚さ８０ｎｍとし、第２電極層２１ｂの材料をチタンとした以外は、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。
【００５９】
【化３】
2005123394.tif 000005
【００６０】
比較例１
基板１０としてｎ型シリコン基板を用い、第１電極層２１ａを設けない他は、実施例１と同様にして比較例１のスイッチング素子を形成した。
【００６１】
比較例２
有機双安定材料層３０として、上記の構造式（Ｉ）のカーボニトリル系化合物をエチルアルコールに重量比３％の濃度で溶解させた後、基板１０上にスピンコート法で成膜して形成した他は、実施例１と同様にして比較例２のスイッチング素子を形成した。なお、スピンコート時の回転数は３６００ｒｐｍ、塗布後の乾燥は９０℃、６０分とした。
【００６２】
試験例１
（電流−電圧特性の測定）
上記の実施例１〜３、及び比較例１、２の各スイッチング素子について、室温環境において以下の手順で電流−電圧特性の測定を行った。すなわち、電圧をゼロから、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への転移が観測されるVth2まであげた後、電圧を-Vth2まで低下させて挙動を測定した。ただし、転移が観測されないものについては、正バイアスのみでの測定とした。なお、測定条件としては、各スイッチング素子には、１ＭΩ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。表１には実施例１〜３のVth1、Vth2の測定結果をまとめて示す。
【００６３】
また、図５、６には、それぞれ実施例１、比較例１のスイッチング素子についての電流−電圧特性を示す。図５、６において５１ａ、５１ｂは高抵抗状態を示し、５２ａ、５２ｂは低抵抗状態を示す。また、図５のマイナス電圧領域での電流値はマイナス値であるが、対数表示のため絶対値を示したものである。
【００６４】
【表１】
2005123394.tif 000006
【００６５】
表１より明らかなように、実施例１〜３においては、平均低閾値電圧Vth1として−1.0〜-1.4Ｖ、平均高閾値電圧Vth2として2.4〜4.8Ｖ、及び低抵抗状態／高抵抗状態の比として１０００以上の値が得られており、双安定特性として良好な結果が得られていた。
【００６６】
また、図５において、正電圧でＯＮ状態の低抵抗状態５２ａから電圧を低下させて負電圧としたとき、及び負電圧でＯＮ状態から電圧を上昇させて正電圧としたときに、電流の小さなピーク５０が認められているが、これらは頂点部に蓄積されていた電荷が逆バイアス電圧印加により解放されたものと推測される。
【００６７】
これに対し実施例１と同じ材料を成膜した比較例１では粗さが小さく、図６に示すように、ＯＦＦ状態（高抵抗状態５１ｂ）での電流が高く明瞭な転移は認められなかった。また、比較例２では、粗さが過大であり図示していないが有機双安定材料層３０の短絡が認められた。
【００６８】
試験例２
（表面粗さ状態の測定）
実施例１〜３、比較例１、２のスイッチング素子について、有機双安定材料層３０の表面粗さＲａを測定した。なお、Ｒａの測定は第２電極層２１ｂの形成前の状態で行った。その結果を表２にまとめて示す。
【００６９】
【表２】
2005123394.tif 000007
【００７０】
また、実施例１における有機双安定材料層３０、実施例１における第２電極２１ｂ、実施例３における第２電極２１ｂの表面観察写真(原子間力顕微鏡)をそれぞれ図７〜９に示す。また、比較例１における有機双安定材料層３０の表面観察写真(原子間力顕微鏡)を図１０に、比較例２における有機双安定材料層３０の表面観察写真(光学顕微鏡)を図１１に示す。
【００７１】
表２、図７より、実施例１の有機双安定材料層３０は多結晶構造であり、微細な凹凸が観測された。また、図８、９より、金電極及びチタン電極は、それぞれ１５〜２０ｎｍ程度の粒状形状をしていることがわかる。したがって、有機双安定材料層３０と第２電極２１ｂとは点接触状態であると推定される。
【００７２】
一方、比較例１においては、有機双安定材料層を、結晶成長核密度が低いシリコン基板上に直接形成したため、一つの結晶サイズが大きくなり、全体に平坦になって表面粗さが小さくなっている。すなわち、表２よりＲａが０．８ｎｍと小さく、図１０からも、有機双安定材料層３０が実施例１に比して極めて平坦であることがわかる。
【００７３】
また、有機双安定材料層を塗布法で形成した比較例２においては、蒸着法と比較して基板との相互作用が小さいため、極端に結晶粒が大きくなっている。すなわち、表２よりＲａが６０ｎｍと大きく、図１１からも、有機双安定材料層３０は結晶粒が大きく粗さも大きいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】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】同スイッチング素子における第１電極層、有機双安定材料層、第２電極層の拡大断面図であって、有機双安定材料層が多結晶膜である場合の模式図である。
【図３】同スイッチング素子の拡大断面図であって、第１電極層及び第２電極層が粒状に形成された場合の模式図である。
【図４】同スイッチング素子における有機双安定材料層と第２電極層の拡大断面図である。
【図５】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６】比較例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７】実施例１における有機双安定材料層の表面観察写真(原子間力顕微鏡)である。
【図８】実施例１における第２電極層の表面観察写真(原子間力顕微鏡)である。
【図９】実施例３における第２電極層の表面観察写真(原子間力顕微鏡)である。
【図１０】比較例１における有機双安定材料層の表面観察写真(原子間力顕微鏡)である。
【図１１】比較例２における有機双安定材料層の表面観察写真(光学顕微鏡)である。
【図１２】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。
【符号の説明】
【００７６】
１０：基板
２１ａ：第１電極層
２１ｂ：第２電極層
３０：有機双安定材料層
３１：結晶粒
４０：頂点部
４１：接触点
４２：電荷
５０：ピーク
５１、５１ａ、５１ｂ：高抵抗状態
５２、５２ａ、５２ｂ：低抵抗状態
Vth１：低閾値電圧
Vth２：高閾値電圧 
【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１２】
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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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【図１１】
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