(57)【要約】【課題】  温度に対しての高速応答性を有し、かつ動作温度時のＯＮ／ＯＦＦ比が大きいサーミスタ素子の提供。【解決手段】  正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がｐｎ障壁へと変化する、上記サーミスタ素子により、上記課題を解決する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
正又は負の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性又は半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子。
【請求項２】
前記第１の物質は、正の抵抗温度係数を有し、動作温度以下で１００ｍΩｃｍ以下の物質である請求項１記載の素子。
【請求項３】
正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がｐｎ障壁へと変化する、上記サーミスタ素子。
【請求項４】
正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がショットキー障壁へと変化する、上記サーミスタ素子。
【請求項５】
前記第１の物質は、強相関電子系物質から選ばれる請求項１〜４のいずれか１項記載の素子。
【請求項６】
前記第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）、ＮｉＳ（２−ｙ）Ｓｅｙ（０．５≦ｙ≦１．６７）、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン（以下、「ＢＥＤＴ−ＴＴＦ」と略記する場合がある）塩、及びマンガン酸化物（Ｍ’（１−ｚ）Ｍ”ｚ）ＭｎＯ３（Ｍ’はアルカリ土類元素、Ｍ”は希土類元素、０≦ｚ≦０．６）からなる群から選ばれる請求項１〜４のいずれか１項記載の素子。
【請求項７】
前記第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）である請求項１〜６のいずれか１項記載の素子。
【請求項８】
前記第２の物質は、ｎ型半導性酸化物、ｐ型半導性酸化物、及びｐ型又はｎ型元素半導体からなる群から選ばれる請求項１〜７のいずれか１項記載の素子。
【請求項９】
前記第２の層は、その厚さが１０００ｎｍ以下である請求項１〜８のいずれか１項記載の素子。
【請求項１０】
サーミスタ素子；及び該サーミスタ素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有するサーミスタ装置であって、前記サーミスタ素子は、正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性又は半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなることを特徴とするサーミスタ装置。
【請求項１１】
サーミスタ素子；及び該サーミスタ素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有するサーミスタ装置であって、前記サーミスタ素子は、正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がｐｎ障壁あるいはショットキー障壁へと変化することを特徴とするサーミスタ装置。
【請求項１２】
サーミスタ素子；及び該サーミスタ素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有するサーミスタ装置であって、前記サーミスタ素子は、正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がｐｎ障壁あるいはショットキー障壁へと変化することを特徴とするサーミスタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気又は電子機器の制御に利用される、温度センサ、赤外線センサ、過電流防止素子、温度調節素子、及び温度スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温で絶縁性及び低温で伝導性を示す、正の抵抗温度特性（いわゆる「ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）」特性）を示す素子として、１）強誘電体であるＢａＴｉＯ３にＬａ、Ｇｄなどの希土類元素をドープした半導性ＢａＴｉＯ３  ＰＴＣサーミスタ素子や２）マトリクスとしての有機ポリマー材料にフィラーとしての導電性カーボンブラックを分散させたＰＴＣ素子が提案され（特許文献１参照）、各種の電気・電子機器に用いられている。
これらのＰＴＣ素子においては、次のような問題を有していた。即ち、１）においては、低抵抗状態が半導体であるため抵抗が大きい。２）においては、温度上昇と共に、マトリクスである有機ポリマーが膨潤し、フィラーであるカーボンブラック粒子間の距離が離間することにより、高温で抵抗が高くなる原理を用いたものであり、温度変化に対する応答は、有機ポリマーの膨潤に依存するため、温度変化への高速応答性が劣る、などという問題を有していた。
【０００３】
一方、遷移金属酸化物及び硫化物、並びに分子性導体の中には温度とともに、伝導体（金属）から絶縁体へと変化する物質が多数存在する。例えば、（Ｖ，Ｍ）２Ｏ３（Ｍ＝Ｃｒなどの遷移金属元素）、ＮｉＳ２−ｘＳｅｘ、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン（以下、「ＢＥＤＴ−ＴＴＦ」と略記する場合がある）塩などがそのような特性、即ちＰＴＣサーミスタ特性を示す。これらの物質を応用したサーミスタは、繰り返し動作可能、電子スイッチとして高速動作、元素組成の精密制御により動作温度を極低温から高温まで自由に制御、といった優れた特徴が期待される。しかしながら、ｉ）抵抗温度係数が正の転移をする物質系は希であり、またその場合であってもｉｉ）動作温度時のＯＮ／ＯＦＦ比が小さい、即ち動作温度前後の抵抗の差違が小さいことが難点である。
【特許文献１】特開平８−１９１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、温度に対しての高速応答性を有し、かつ動作温度前後のＯＮ／ＯＦＦ比が大きいサーミスタ素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、小型であって、温度に対しての高速応答性を有し、動作温度が可変制御可能であり、且つ動作温度前後のＯＮ／ＯＦＦ比を可変制御可能であるサーミスタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、以下の発明により、上記課題を解決できることを見出した。
＜１＞  正又は負の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性又は半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子。
＜２＞  上記＜１＞において、第１の物質は、正の抵抗温度係数を有し、動作温度以下において１００ｍΩｃｍ以下の物質であるのがよい。
【０００６】
＜３＞  正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がｐｎ障壁へと変化する、上記サーミスタ素子。
【０００７】
＜４＞  正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がショットキー障壁へと変化する、上記サーミスタ素子。
【０００８】
＜５＞  上記＜１＞〜＜４＞のいずれかにおいて、第１の物質は、強相関電子系物質であるのがよい。
＜６＞  上記＜１＞〜＜４＞のいずれかにおいて、第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）、ＮｉＳ（２−ｙ）Ｓｅｙ（０．５≦ｙ≦１．６７）、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ塩、及びマンガン酸化物（Ｍ’（１−ｚ）Ｍ”ｚ）ＭｎＯ３（Ｍ’はアルカリ土類元素、Ｍ”は希土類元素、０≦ｚ≦０．６）からなる群から選ばれるのがよい。
＜７＞  上記＜１＞〜＜６＞のいずれかにおいて、第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）であるのがよい。上記ｘの範囲（０≦ｘ≦０．２）により、前記サーミスタ素子の転移温度ＴＭ−Ｉが２００〜６００Ｋ、好ましくは３００〜４００Ｋ、より好ましくは３４０〜３７０Ｋの範囲内であるのがよい。
【０００９】
＜８＞  上記＜１＞〜＜７＞のいずれかにおいて、第２の物質は、ｎ型半導性酸化物、ｐ型半導性酸化物、及びｐ型又はｎ型元素半導体からなる群から選ばれるのがよい。
＜９＞  上記＜８＞において、ｎ型半導性酸化物は、ＺｎＯ、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ）、及びＳｒＴｉＯ３からなる群から選ばれるのがよい。
＜１０＞  上記＜８＞において、ｐ型半導性酸化物は、ＳｒＣｕ２Ｏ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＬａｘＳｒ２−ｘＣｕＯ４（０＜ｘ＜０．２）、及びＥｕＴｉＯ３からなる群から選ばれるのがよい。
＜１１＞  上記＜８＞において、ｐ型又はｎ型元素半導体は、Ｓｉであるのがよい。
＜１２＞  上記＜１＞〜＜１１＞のいずれかにおいて、第２の層は、その厚さが１０００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下であるのがよい。
【００１０】
＜１３＞  サーミスタ素子；及び該サーミスタ素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有するサーミスタ装置であって、前記サーミスタ素子は、正又は負の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性又は半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなることを特徴とするサーミスタ装置。
＜１４＞  上記＜１３＞において、第１の物質は、正の抵抗温度係数を有する物質であるのがよい。
【００１１】
＜１５＞  サーミスタ素子；及び該サーミスタ素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有するサーミスタ装置であって、前記サーミスタ素子は、正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がｐｎ障壁へと変化することを特徴とするサーミスタ装置。
【００１２】
＜１６＞  サーミスタ素子；及び該サーミスタ素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有するサーミスタ装置であって、前記サーミスタ素子は、正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性を有する第２の物質からなる第２の層とからなるサーミスタ素子であって、第１の物質が転移温度ＴＭ−Ｉ前後において導電性から半導性又は絶縁性へと変化するに伴い、前記第１の層と第２の層との界面がショットキー障壁へと変化することを特徴とするサーミスタ装置。
【００１３】
＜１７＞  上記＜１３＞〜＜１６＞のいずれかにおいて、強相関電子系物質であるのがよい。
＜１８＞  上記＜１３＞〜＜１６＞のいずれかにおいて、第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）、ＮｉＳ（２−ｙ）Ｓｅｙ（０．５≦ｙ≦１．６７）、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ塩、及びマンガン酸化物（Ｍ’（１−ｚ）Ｍ”ｚ）ＭｎＯ３（Ｍ’はアルカリ土類元素、Ｍ”は希土類元素、０≦ｚ≦０．６）からなる群から選ばれるのがよい。
＜１９＞  上記＜１３＞〜＜１８＞のいずれかにおいて、第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）であるのがよい。上記ｘの範囲（０≦ｘ≦０．２）により、前記サーミスタ素子の転移温度ＴＭ−Ｉが２００〜６００Ｋ、好ましくは３００〜４００Ｋ、より好ましくは３４０〜３７０Ｋの範囲内であるのがよい。
【００１４】
＜２０＞  上記＜１３＞〜＜１９＞のいずれかにおいて、第２の物質は、ｎ型半導性酸化物、ｐ型半導性酸化物、及びｐ型又はｎ型元素半導体からなる群から選ばれるのがよい。
＜２１＞  上記＜２０＞において、ｎ型半導性酸化物は、ＺｎＯ、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ）、及びＳｒＴｉＯ３からなる群から選ばれるのがよい。
＜２２＞  上記＜２０＞において、ｐ型半導性酸化物は、ＳｒＣｕ２Ｏ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＬａｘＳｒ２−ｘＣｕＯ４（０＜ｘ＜０．２）、及びＥｕＴｉＯ３からなる群から選ばれるのがよい。
＜２３＞  上記＜２０＞において、ｐ型又はｎ型元素半導体は、Ｓｉであるのがよい。
＜２４＞  上記＜１３＞〜＜２３＞のいずれかにおいて、第２の層は、その厚さが１０００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下であるのがよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、温度に対しての高速応答性を有し、かつ動作温度時のＯＮ／ＯＦＦ比が大きいサーミスタ素子を提供することができる。
また、本発明により、小型であって、温度に対しての高速応答性を有し、動作温度が可変制御可能であり、且つ動作温度時のＯＮ／ＯＦＦ比を可変制御可能であるサーミスタ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のサーミスタ素子は、正又は負の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層と、該第１の層に直接積層される第２の層であって導電性又は半導性を有する第２の物質からなる第２の層とからなる。
【００１７】
本発明のサーミスタ素子の代表的な構成例を図１に示す。図１において、サーミスタ素子１は、正又は負の抵抗温度係数を有する第１の物質からなる第１の層２、及び該第１の層２上に直接積層される第２の層３のみからなる。
本発明のサーミスタ素子において、第１の層は、正又は負の抵抗温度係数を有する第１の物質からなり、好ましくは正の抵抗温度係数を有する第１の物質からなるのがよい。
【００１８】
第１の物質は、強相関電子系物質から選ばれるのがよい。ここで「強相関電子系物質」とは、物質内を伝導する電子同士の相互作用が強い系で、その効果により金属−絶縁体の相転移を生じる物質群を意味する。例えば、第１の物質は、バナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）、ＮｉＳ（２−ｙ）Ｓｅｙ（０．５≦ｙ≦１．６７）、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ塩、及びマンガン酸化物（Ｍ’（１−ｚ）Ｍ”ｚ）ＭｎＯ３（Ｍ’はアルカリ土類元素、Ｍ”は希土類元素、０≦ｚ≦０．６）からなる群から選ばれるのがよく、好ましくはバナジウム酸化物（Ｖ（１−ｘ）Ｍｘ）２Ｏ３（ＭはＣｒ又はＴｉ、０≦ｘ≦０．２）であるのがよい。これらの物質は、焼結体（多結晶体）であっても単結晶であっても、その形態には限定されない。第１の層はその厚さが特性に与える影響は少ないが、素子内部における電力損を抑えるために好ましくは１０００ｎｍ以下であるのがよい。
【００１９】
第１の物質は、従来の方法、例えばアーク溶融法により調製することができる。また、第１の物質の単結晶は、化学気相輸送法により調製することができる。ここで、「化学気相輸送法」とは、第１の物質の多結晶粉末を塩化テルル（ＴｅＣｌ４）などの輸送剤と共に、石英管などに真空封管し、温度勾配をつけることにより、第１の物質の単結晶を得る方法である。
【００２０】
例えば、第１の物質として（Ｖ（１−ｘ）Ｃｒｘ）２Ｏ３を用い、輸送剤として塩化テルル（ＴｅＣｌ４）を用いる場合、以下の化学式に示す平衡可逆反応により、（Ｖ（１−ｘ）Ｃｒｘ）２Ｏ３の単結晶を得ることができる。即ち、以下の化学式の右方向の反応に示すように、塩化テルル（ＴｅＣｌ４）と反応した固体の（Ｖ（１−ｘ）Ｃｒｘ）２Ｏ３は、気体状の（Ｖ（１−ｘ）Ｃｒｘ）Ｃｌ３となり、石英管内を移動する。移動した気体状の（Ｖ（１−ｘ）Ｃｒｘ）Ｃｌ３は、温度勾配を付けて低温とした箇所で、左方向の反応が生じ、（Ｖ（１−ｘ）Ｃｒｘ）２Ｏ３が再結晶化される。このように、気化・固化を繰り返しながら、結晶がゆっくりと成長し、１〜１０ｍｍサイズの単結晶を得ることができる。なお、得られる単結晶の大きさ及び質は、輸送剤の種類、密度、温度勾配の設定、調製時間などに依存する。
【００２１】
【化１】
2005268578.tif 000002
【００２２】
本発明のサーミスタ素子において、第２の層は、導電性又は半導性を有する第２の物質からなるのがよい。第２の物質として、例えばＺｎＯ、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ）、ＳｒＴｉＯ３などのｎ型半導性酸化物；ＳｒＣｕ２Ｏ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＬａｘＳｒ２−ｘＣｕＯ４（０＜ｘ＜０．２）、ＥｕＴｉＯ３などのｐ型半導性酸化物；及びＳｉなどのｐ型あるいはｎ型元素半導体を挙げることができるが、これらに限定されない。
第２の層は、その厚さが１０００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下であるのがよい。
【００２３】
図２は、図１の本発明のサーミスタ素子１の抵抗を測定する際の模式図を示す。図２中、サーミスタ素子１の第１の層２及び第２の層３上に、それぞれオーミック電極を形成する。第１の層２上にはＩｎからなるオーミック電極５を形成し、且つ第２の層３上にはＡｕからなるオーミック電極６を形成する。７及び８は、電極又は電線である。
第１の層２を構成する第１の物質が、正の抵抗温度特性（ＰＴＣ特性）を有する場合を以下に説明する。
【００２４】
第１の層２を構成する第１の物質が、いわゆる転移温度ＴＭ−Ｉより低温である場合、第１の物質は金属状態であるため、第１の層２と第２の層３との間に電位障壁は形成されず、オーミック電極５及び６間の抵抗は、第２の層の抵抗に依存し、ほぼ第２の層の抵抗と同じ値となる。第２の層の膜厚を調節することにより、ＯＮ状態（低抵抗状態）でのサーミスタ素子１の抵抗が制御できる。
【００２５】
一方、温度上昇により転移温度ＴＭ−Ｉより高温となると、第１の層２を構成する第１の物質（サーミスタ物質）が導電性から絶縁性へと変化する。第１の層と第２の層との界面における抵抗（界面抵抗）は、サーミスタ物質の抵抗変化よりもはるかに増幅されたＯＮ／ＯＦＦ比を示す。なぜならば、つぎのような状況が生じるからである。即ち、界面において第１の物質（サーミスタ物質）が半導性又は絶縁性となると、界面から数百〜数千Åの範囲で、第２の物質が半導体である場合にはｐｎ障壁が形成されるか、又は第２の物質が金属の場合にはショットキー障壁が形成される。界面を通過する電子にとって高さ０．５〜２ｅＶ程度の非常に高い電位障壁が形成されるため、キャリアの移動が阻害され、みかけの抵抗は増大するからである。
【００２６】
図３は、第２の物質が半導体である場合であって、転移温度ＴＭ−Ｉより高温となり第１の物質が絶縁性又は半導体を示す場合に、ｐｎ障壁が形成されることを示す図である。図３に示す状態において、逆バイアス印加下では、Ｃ−Ｂ間の電子移動は困難となり、これが全体抵抗を支配する。したがって、上述のように、界面抵抗が本発明のサーミスタ素子の抵抗となり、該抵抗の動作温度前後の変化（ＯＮ／ＯＦＦ比）は、第１の物質単独のＯＮ／ＯＦＦ比よりも遙かに大きくなる。
【００２７】
図３に示すようなｐｎ接合の場合、電位障壁高は、印加電圧に依存し、それが実抵抗と正の相関がある。したがって、本発明のサーミスタ素子と該素子に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有する装置を形成した場合、該装置によって、電位障壁高、即ち該装置のＯＮ／ＯＦＦ比を制御することができる。
【００２８】
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
第２の層としてＺｎＯ（厚さ：４００ｎｍ）を用い、該ＺｎＯ上に第１の層として（Ｖ．９８８Ｃｒ０．０１１）２Ｏ３多結晶体をアーク溶融法により作製・形成し、（Ｖ．９８８Ｃｒ０．０１１）２Ｏ３／ＺｎＯ接合型サーミスタ素子Ａ−１を得た。この素子Ａ−１について、電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の温度変化を測定した。
素子Ａ−１のＩ−Ｖ特性は、（Ｖ．９８８Ｃｒ０．０１１）２Ｏ３の相転移点（ＴＭ−Ｉ＝２９０Ｋ）以下で線形であり、２９０Ｋ以上では非線形性を示す。図４は、２９０Ｋ以下の素子Ａ−１のＩ−Ｖ特性として２５０Ｋでの結果と、２９０Ｋ以上でのＩ−Ｖ特性として３０６Ｋの結果とを示す。これらのことから、素子Ａ−１の第１及び第２の層の界面に電位障壁が形成されていることがわかる。素子Ａ−１のＩ−Ｖ特性は、２９０Ｋ以上の温度において（例えば図４の３０６Ｋでの結果）は、０．７Ｖ付近まで界面を通過する電流がオーミック特性から外れ、Ｉ＝Ｖαで表される非線形性を示す。この系の相転移点（ＴＭ−Ｉ）以上の温度において印加電圧０．７Ｖ付近まで電流が電圧に対して指数関数的に増大し、界面に０．７ｅＶ程度の電位障壁が形成されていることがわかる。
【００３０】
（比較例１）
実施例１で用いた（Ｖ．９８８Ｃｒ０．０１１）２Ｏ３（厚さ：０．３ｍｍ）を単体として用い、サーミスタ素子Ａ−２とした。素子Ａ−２の抵抗測定は、通常のレジスタンスブリッジを用いる交流２端子法を用いた。図５に、実施例１の素子Ａ−１（図５中、「●」で示す）と比較例１の素子Ａ−２（図５中、「○」で示す）との抵抗−温度曲線を比較した図を示す。
【００３１】
図５からわかるように、素子Ａ−２は、２９０〜２９３Ｋ付近においての抵抗変化がわずかである。一方、素子Ａ−１は、約１桁の抵抗変化を示している。また、その抵抗変化も従来のＢａＴｉＯ３系ＰＴＣサーミスタと比較して、狭い温度範囲（２〜３Ｋの範囲）で急激に生じている。これから、本発明のサーミスタ素子が、有用であることがわかる。
【実施例２】
【００３２】
＜原料粉末の調製＞
市販Ｖ２Ｏ３粉末は保存中に酸化され組成がずれているため、還元雰囲気下（Ａｒ：Ｈ２＝９５：５（体積比））で９００℃、５時間、加熱還元処理し正規組成に戻した。組成をＸ線回折で確認した。
【００３３】
＜多結晶粉末の合成＞
硝酸クロム九水和物を化学量論量（１ｍｏｌ％）秤量し、Ｖ：Ｃｒ＝９９：１（ａｔｏｍ％）となるように、アセトンを用いた湿式混合で還元済Ｖ２Ｏ３粉末と良く混ぜた。混合後、還元雰囲気下（同上）で９００℃、１０時間焼成し、固相反応により多結晶粉末を得た。その後、再び良く混合した。
【００３４】
＜単結晶の育成＞
全長２００ｍｍ、径１２．５ｍｍの石英管に、得られた多結晶粉末０．６ｇ及び輸送剤としての塩化テルル（ＴｅＣｌ４）を添加し、真空封管（１×１０−２Ｐａ程度）した。なお、塩化テルルの量は、石英管容積１ｃｃ当り５ｍｇとした。石英管の一端が１０５０℃、他端が９５０℃となるように管状炉の温度を設定し、温度勾配により単結晶を育成した。一週間かけて育成した単結晶を石英管から取り出し、表面に付着した塩化テルルを除くために希塩酸で洗浄し、（Ｖ０．９９Ｃｒ０．０１）２Ｏ３の単結晶を得た。
【００３５】
＜Ｓｉ薄膜の作製＞
上記で得られた単結晶を真空チャンバーのサンプルステージにセットし、余計なところに薄膜がつかないようにアルミホイルでマスクを作った。チャンバーを真空（１×１０−５Ｐａ程度）にし、サンプルを４００℃で１時間加熱した。温度を保ったまま、高周波マグネトロンスパッタ（Ａｒ圧：１Ｐａ；出力：１００Ｗ）によりｎ−Ｓｉ薄膜を、上記で得られた単結晶上に、形成し、ヘテロ構造を有する素子Ａ−３を得た。
【００３６】
＜評価＞
上記で得られたヘテロ構造を有する素子Ａ−３に銀ペーストを用いて金線をつけ、測定用試料を調製した。測定用システムに該試料を固定し、システムごと液体窒素ベッセルに入れ、自然温度勾配を利用して、Ｉ−Ｖ特性の温度依存性評価を行った。なお、Ｉ−Ｖ特性評価はアジレント社の半導体パラメータアナライザを用いて行った。得られた結果を図６及び図７、並びに表１に示す。なお、図７及び表１は、図６で得られたＩ−Ｖ特性曲線を多項式近似でフィッティングした結果である。
【００３７】
【表１】
2005268578.tif 000003
【００３８】
図７からわかるように、素子Ａ−３は、動作温度が約２４０Ｋ付近であり、この温度前後における抵抗比が６×１０４であることがわかる。したがって、本実施例により、動作温度時のＯＮ／ＯＦＦ比が大きいサーミスタ素子を提供できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のサーミスタ素子の代表的な構成例を示す図である。
【図２】図１の本発明のサーミスタ素子１の抵抗を測定する際の模式図である。
【図３】本発明の一態様によってｐｎ障壁が形成されることを説明する図である。
【図４】実施例１の素子Ａ−１の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の温度変化を示す図である。
【図５】実施例１の素子Ａ−１と比較例１の素子Ａ−２との抵抗−温度曲線を比較した図である。
【図６】実施例２の素子Ａ−３の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の温度変化を示す図である。
【図７】実施例２の素子Ａ−３の抵抗−温度曲線を示す図である。
【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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