(57)【要約】【課題】電界プログラマブルフィルムをベースにしたメモリデバイス【解決手段】電気活性部分に結合したポリマーを含む電界プログラマブルフィルムを本明細書において開示する。ポリマーおよびそのポリマーに結合している電気活性部分を含む組成物を基板上へ堆積する工程を含む電界プログラマブルフィルムの製造方法も本明細書において開示する。命令を実行するためのプロセッサ；および電界プログラマブルフィルムを含むメモリデバイスを含むデータ処理機であって、前記電界プログラマブルフィルムが電気活性部分に結合したポリマーを含み、さらに、前記メモリデバイスがその前記プロセッサと電気および／または光通信しているデータ処理機も本明細書において開示する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気活性部分に結合したポリマーを含む電界プログラマブルフィルム。
【請求項２】
電気活性部分が、電子供与体および／または電子受容体および／または供与体−受容体錯体である、請求項１に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項３】
電気活性部分が、ピレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ペンタセン、トリフェニレン、トリプチセン、フルオレノン、フタロシアニン、テトラベンゾポルフィン、２−アミノ−１Ｈ−イミダゾール−４，５−ジカルボニトリル、カルバゾール、フェロセン、ジベンゾカルコフェン、フェノチアジン、テトラチアフルバレン、ビスアリールアゾ基、クマリン、アクリジン、フェナジン、キノリン、イソキノリン、ペンタフルオロアニリン、アントラキノン、テトラシアノアントラキノジメタン、テトラシアノキノジメタン、または前記電気活性部分の少なくとも一つを含む組合せである、請求項１に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項４】
電気活性部分が、官能基、分子、ナノ粒子または粒子である、請求項１に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項５】
電気活性部分が、金属、金属酸化物、メタロイド原子、半導体原子、または前記の少なくとも一つを含む組合せを含むナノ粒子である、請求項１に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項６】
ポリマーが、２〜１０００の誘電率を有する、請求項１に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項７】
ポリマーが、ポリアセタール、ポリ（メタ）アクリルもしくはポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリオレフィン、ポリアリーレート、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾシクロブテン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアジノフェノチアジン、ポリベンゾチアゾール、ポリピラジノキノキサリン、ポリピロメリットイミド、ポリキノキサリン、ポリベンズイミダゾール、ポリオキシインドール、ポリオキソイソインドリン、ポリジオキソイソインドリン、ポリトリアジン、ポリピリダジン、ポリピペラジン、ポリピリジン、ポリピペリジン、ポリトリアゾール、ポリピラゾール、ポリカルボラン、ポリオキサビシクロノナン、ポリジベンゾフラン、ポリフタリド、ポリアセタール、ポリ無水物、ポリビニルエーテル、ポリビニルチオエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルケトン、ポリビニルハライド、ポリビニルニトリル、ポリビニルエステル、ポリスルホネート、ポリスルフィド、ポリチオエステル、ポリスルホン、ポリスルホンアミド、ポリウレア、ポリホスファゼン、ポリシラザン、ポリシロキサン、または前記ポリマーの少なくとも一つを含む組合せである、請求項１または２に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項８】
ポリマーが、架橋されている、請求項１に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項９】
電極が電界プログラマブルフィルムと電気的に接触しており、かつ電極位置が電界プログラマブルフィルムに対して固定されているか、または電極が電界プログラマブルフィルムに対してその位置を変えることができる、請求項１から８のいずれか一項に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の電界プログラマブルフィルムを含むメモリデバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のメモリデバイスを含む機械。
【請求項１２】
ポリマーおよびそのポリマーに結合している電気活性部分を含む組成物を基板上に堆積させることを含む、電界プログラマブルフィルムの製造方法。
【請求項１３】
ポリマーを架橋させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
命令を実行するプロセッサ、および
電界プログラマブルフィルムを含むメモリデバイス
を含むデータ処理機であって、前記電界プログラマブルフィルムが、電気活性部分に結合したポリマーを含み、さらに、前記メモリデバイスが、前記プロセッサと電気的におよび／または光学的に通信しているデータ処理機。
【請求項１５】
接合ダイオード、接触ダイオード、ＭＯＳトランジスタのソース、ＭＯＳトランジスタのドレーン、ＭＯＳトランジスタのゲート、バイポーラトランジスタのベース、バイポーラトランジスタのエミッタ、またはバイポーラトランジスタのコレクタである分離素子を介して、電極が電界プログラマブルフィルムと電気的に接触している、請求項９に記載の電界プログラマブルフィルム。
【請求項１６】
書き込みパルスに対するパルスのバイアスが順方向バイアスまたは逆方向バイアスから選択されることを特徴とする、充分な大きさと持続時間のパルスによって、電界プログラマブルフィルムが「オフ」に切り替えられる、請求項９に記載の電界プログラマブルフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界プログラマブルフィルム（電気フィールドプログラマブルフィルム）をベースにした電子メモリデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子メモリおよびスイッチングデバイスは、結晶珪素などの無機材料から現在製造されている。これらのデバイスは、技術的にも商業的にも成功しているが、複雑なアーキテクチャおよび高い製造コストを含む多数の欠点を有する。揮発性半導体メモリデバイスの場合、回路に絶えず電流を供給して、記憶情報を維持しなければならない。これは、結果として加熱および高い電力消費を生ずる。不揮発性半導体デバイスによってこの問題は回避されるが、回路設計がより複雑になる結果としてデータ記憶容量が低下してしまい、その結果、より高い生産コストを生じることとなる。
【０００３】
別の電子メモリおよびスイッチングデバイスは、そのデバイスに電流または他のタイプのインプットを適用することにより高インピーダンス状態と低インピーダンス状態の間の変換ができる双安定素子を用いている。有機と無機、両方の薄膜半導体材料、たとえば、アモルファスカルコゲナイド半導体有機電荷移動錯体の薄膜、たとえば銅−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｃｕ−ＴＣＮＱ）薄膜、および有機マトリックス中の一定の無機酸化物、を電子メモリおよびスイッチングデバイスに用いることができる。これらの材料は、不揮発性メモリの潜在的候補として提案されている。
【０００４】
多数の異なるアーキテクチャが、半導体材料をベースにした電子メモリおよびスイッチングデバイスについて実施されている。これらのアーキテクチャは、タスク別に特殊化する傾向を反映している。たとえば、薄膜などの単一平面に位置するメモリのマトリックスアドレスの指定は、電気的アドレス指定に妥当な数のラインを利用しながら、アクセス可能なメモリ位置を多数獲得する簡単で有効な方法である。従って、二つの所定の方向にｎ本のラインを有する平方グリッドについてのメモリ位置の数は、ｎ２である。この原理は、多数の固体半導体メモリにおいて実施されている。そうしたシステムでは、各メモリ位置が外部と通信する専用電子回路を有する。そうした通信は、２ｎ本のラインのいずれか二本の交差点により決定されるメモリ位置経由で達成される。この交差点は、一般に、グリッド交点と呼ばれ、揮発性メモリ素子を有してもよいし、または不揮発性メモリ素子を有してもよい。グリッド交点は、目標とするメモリ位置と目標としないメモリ位置の間およびそれらの中でのアドレス指定を、低減されたクロストークで可能にする分離ダイオードなどの分離デバイスをさらに含むことができる。そうしたグリッド交点は、Ｇ．Ｍｏｏｒｅ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、９月２８日（１９７０）、５６頁により詳述されている。
【０００５】
いくつかの揮発性および不揮発性メモリ素子は、様々な双安定性材料を用いてグリッド交点に実装されている。しかし、双安定性フィルムとして現在知られているものの多くは、費用がかかり、かつ、制御するのが難しい蒸着法により製造される不均質な多層複合材である。加えて、これらの双安定性フィルムは、コンフォーマルからプレーナまでの範囲にわたるトポグラフィーでフィルムを製造する機会を与えない。ポリマーマトリックスおよび粒状物質を用いて製造された双安定性フィルムは、一般に不均質であり、従って、マイクロメートル未満およびナノメートルのスケールの電子メモリおよびスイッチングデバイスの製造には適さない。さらに他の双安定性フィルムを標準的な工業的方法によって制御可能に製造することはできるが、それらの操作は、グリッド交点における高温溶融およびアニーリングを必要とする。そうしたフィルムは、一般に、熱管理上の問題を被り、電力消費要求量が高く、また「伝導性」状態と「非伝導性」状態の間の差別化がわずかな程度しかできない。さらに、そうしたフィルムは、高温で動作するため、高密度メモリ記憶を可能にする積層デバイス構造の設計が難しい。
【０００６】
【非特許文献１】Ｇ．Ｍｏｏｒｅ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、９月２８日（１９７０）、５６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、電子メモリおよびスイッチングデバイスにおけるサブシステムとして有用であり、様々な基板に適用することができ、様々な定義可能トポグラフィーを備えて生産することができる改善された電界プログラマブル双安定性フィルムが、依然として必要とされている。さらに、公知のデバイスより簡単、かつ、安価に生産することができ、低伝導性状態と高伝導性状態の間のより有用な差別化をもたらし、電力および熱要求量が低減されており、様々な構成で積層して、より高密度の電子デバイスを製造することができる電界プログラマブル双安定性フィルムを含む電子メモリおよびスイッチングデバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
電気活性部分に結合したポリマーを含む電界プログラマブルフィルムを本明細書において開示する。
【０００９】
架橋ポリマーに共有結合した電子供与体および／または電子受容体および／または供与体−受容体錯体を有する架橋ポリマーを含む、電界プログラマブルフィルムも、本明細書において開示する。
【００１０】
ポリマー、およびポリマーに共有結合した電気活性部分、を含む電界プログラマブルフィルムであって；前記ポリマーが、９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマー、キノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマー、９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマー、キノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマー、９−アントラセンメチルメタクリレート、キノリン−８−イルメタクリレート、または前記ポリマーの少なくとも一つを含む組合せであり；および前記電気活性部分が、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ペンタセン、トリフェニレン、トリプチセン、フルオレノン、フタロシアニン、テトラベンゾポルフィン、２−アミノ−１Ｈ−イミダゾール−４，５−ジカルボニトリル、カルバゾール、フェロセン、ジベンゾカルコフェン、フェノチアジン、テトラチアフルバレン、ビスアリールアゾ基、クマリン、アクリジン、フェナジン、キノリン、イソキノリン、ペンタフルオロアニリン、アントラキノン、テトラシアノアントラキノジメタン、テトラシアノキノジメタン、または前記電気活性部分の少なくとも一つを含む組合せを含む、電界プログラマブルフィルムも、本明細書において開示する。
【００１１】
ポリマーおよびそのポリマーに共有結合した電気活性部分を含む組成物を基板上に堆積させる段階を含む、電界プログラマブルフィルムの製造方法も、本明細書において開示する。
【００１２】
命令を実行するプロセッサ；および電界プログラマブルフィルムを含むメモリデバイスを含むデータ処理機であって、前記電界プログラマブルフィルムが、電気活性部分に共有結合したポリマーを含み、さらに、前記メモリデバイスが、前記プロセッサと電気通信しているデータ処理機も、本明細書において開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一つの実施態様において、本電界プログラマブルフィルムにおいて用いられるポリマーは、電子供与体および／または電子受容体および／または電子供与体−受容体錯体のいずれかに結合している。他の実施態様において、本電界プログラマブルフィルムにおいて用いられるポリマーは、架橋可能であり、電子供与体および／または電子受容体および／または任意の電子供与体−受容体錯体のいずれかに結合している。用語「架橋可能」は、ポリマー鎖が、２より大きい平均官能価を有し、所望される場合には互いに結合させることができることを意味する。
【００１４】
本電界プログラマブルフィルムにおいて用いられるポリマーは、２〜１０００の誘電率を有することができる。一つの実施態様において、ポリマーは、金属、エッチ障壁層、シード層、金属前駆体、フォトレジストおよび反射防止コーティングの堆積を伴う工程に耐えるために充分な耐薬品性および耐熱性を有する。ポリマーが、「オフ」状態では電界プログラマブルフィルムに低レベルの電気伝導率を付与し、「オン」状態では充分高い電子供与体および電子受容体濃度により、充分高い伝導率が可能となり、その結果、「オフ」状態と「オン」状態の間の差が、容易に識別されることも望ましい。ポリマーの電気伝導性は、約１０〜１２Ω−１ｃｍ−１以下である。「オン」状態での電流の「オフ」状態での電流に対する比率は、５以上であることが望ましく、一例では１００以上であり、別の例では５００以上である。
【００１５】
５より大きいオン／オフ比により、電界プログラマブルフィルムの「オン」および「オフ」状態を容易に識別することができるが、１００より大きいオン／オフ比により、その「オン」および「オフ」状態をさらに容易に識別することができ、５００より大きいオン／オフ比により、その「オン」および「オフ」状態を最も容易に識別することができる。オン／オフ比は、そのデバイスの要求に見合うように設計することができる。たとえば、高インピーダンスのセンスアンプを有し、より高速の動作を求められるデバイスには、より大きなオン／オフ比が必要であり、一方、低速の要求性能を有するデバイスでは、より小さなオン／オフ比が許容される。
【００１６】
上で述べたように、２〜１０００の誘電率を有するポリマーを用いることができる。マトリックス材料の誘電率（κによって示される）を選択して、「オン」および「オフ」スイッチング電圧を特定の適用要件に合致するように設計することができる。上述の範囲内での一例は、約４以下の、他の例は、約６以下の、さらに他の例は、約６より大きい誘電率を有するポリマーである。理論に拘束されるものではないが、誘電率がより高いポリマーほど、スイッチング電圧がより低いデバイスを製造するために使用することができると考えられる。しかし、誘電率がより高いポリマーほど、印加された場への刺激に対する応答が遅くなりもする。それにもかかわらず、デバイス速度およびスイッチング電圧は、様々な誘電率および他のデバイスパラメータ（たとえば電界プログラマブルフィルムの厚さならびに頂部の電極と底部の電極によって範囲指定される領域など）を有するポリマーを用いて、個々の用途の要求に見合うように設計することができる。
【００１７】
本電界プログラマブルフィルムにおいて用いることができるポリマーは、オリゴマー、ポリマー、イオノマー、デンドリマー、コポリマー（たとえば、ブロックおよびランダムコポリマー、グラフトコポリマー、スターブロックコポリマー）など、または前記ポリマーの少なくとも一つを含む組合せである。上述したように、ポリマーを、電子供与体および／または電子受容体および／または任意の電子供与体−受容体錯体のいずれかに結合させることができる。前記電子供与体、電子受容体および電子供与体−受容体錯体を総称して「電気活性部分」と呼ぶ。
【００１８】
本電界プログラマブルフィルムにおいて用いることができるポリマーの好適な例は、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリールエート、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアジノフェノチアジン、ポリベンゾチアゾール、ポリピラジノキノキサリン、ポリピロメリットイミド、ポリキノキサリン、ポリベンズイミダゾール、ポリオキシインドール、ポリオキソイソインドリン、ポリジオキソインドリン、ポリトリアジン、ポリピリダジン、ポリピペラジン、ポリピリジン、ポリピペリジン、ポリトリアゾール、ポリピラゾール、ポリカルボラン、ポリオキサビシクロノナン、ポリジベンゾフラン、ポリフタリド、ポリアセタール、ポリ無水物、ポリビニルエーテル、ポリビニルチオエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルケトン、ポリビニルハライド、ポリビニルニトリル、ポリビニルエステル、ポリスルホネート、ポリスルフィド、ポリチオエステル、ポリスルホン、ポリスルホンアミド、ポリウレア、ポリベンゾシクロブテン、ポリホスファゼン、ポリシラザン、ポリシロキサンなど、または前記ポリマーの少なくとも一つを含む組合せである。
【００１９】
本電界プログラマブルフィルムにおいて用いることができるコポリマーの好適な例には、コポリエステルカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、スチレンアクリロニトリル、ポリイミド−ポリシロキサン、ポリエステル−ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート−ポリシロキサン、ポリウレタン−ポリシロキサンなど、または前記ポリマーもしくはコポリマーの少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。一つの実施態様において、電子供与体および／または電子受容体は、ブロックコポリマーの少なくとも一つのセグメントに結合させることができる。相分離のため、電子供与体および／または電子受容体は、それらが共有結合しているブロックごとのドメインに分離する場合がある。
【００２０】
ポリマーの混合物を本電界プログラマブルフィルムにおいて用いることもできる。ポリマーの混合物が用いられる場合、電子供与体および／または電子受容体および／または電子供与体−受容体錯体のいずれかに結合している第一ポリマーを、第二ポリマーと混合することが望ましい場合がある。一つの実施態様において、前記第二ポリマーは、電子供与体および／または電子受容体および／または電子供与体−受容体錯体のいずれかに共有結合していてもよいし、していなくともよい。第一および／または第二ポリマーは、架橋可能であってもよい。ポリマーの混合物の好適な例には、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン／ナイロン、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン／ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル／ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル／ナイロン、ポリスルホン／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリカーボネート／熱可塑性ウレタン、ポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート、熱可塑性エラストマーアロイ、ナイロン／エラストマー、ポリエステル／エラストマー、ポリエチレンテレフタレート／ポリブチレンテレフタレート、アセタール／エラストマー、スチレン−無水マレイン酸／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリエーテルエーテルケトン／ポリエーテルスルホン、ポリエチレン／ナイロン、ポリエチレン／ポリアセタールなど、または前記ポリマー混合物の少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。
【００２１】
上述したように、ポリマーは、電子供与体および／または電子受容体および／または任意の電子供与体−受容体錯体のいずれに結合することができる。そうした結合は、たとえば、共有結合またはイオン結合であり得る。電子供与体および／または電子受容体および／または供与体−受容体錯体をポリマーに結合させるために、ポリマーを官能化させる。これらの官能基は、そのポリマーの架橋にも利用される場合がある。ポリマーの主鎖に、ならびに／または電子受容体および／もしくは電子供与体に共有結合している基に、共有結合する官能基の好適な例には、ブロモ基、クロロ基、ヨード基、フルオロ基、第一および第二アミノ基、ヒドロキシル基、チオ基、ホスフィノ基、アルキルチオ基、アミド基、カルボキシル基、アルデヒド基、ケトン基、ラクトン基、ラクタム基、無水カルボン酸基、カルボン酸塩化物基、スルホン酸基、スルホン酸塩化物基、ホスホン酸基、ホスホン酸塩化物基、アリール基、ヘテロシクリル基、フェロセン基、η５−シクロペンタジエニル−Ｍ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ）を含む基、ヘテロアリール基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシシリル基、アルカリール基、アルク−ヘテロ−アリール基、アルアルキル基、ヘテロアルアルキル基、エステル基、カルボン酸基、アルコール基、第一、第二および第三アルコールを含むアルコール基、フルオロ置換カルボン酸基、１，２−ジカルボン酸基、１，３−ジカルボン酸基、１，ｎ−アルカン−ジカルボン酸基（式中、ｎは、２から９の範囲で変化する）、ｍ，ｎ−アルカン−ジオール基（式中、ｍは、１または２であり、ｎは、２から９の量内で変化する）、１，２−ジカルボン酸エステル基、１，３−ジカルボン酸エステル基、ビニル基、エポキシ基、ｎ−ヒドロキシアルカノール酸基（式中、ｎは、１からｍ−１の量内で変化し、ｍは、２から９の量内で変化する）、６から２２個の炭素原子を有するアリールジカルボン酸基、５から２１個の炭素原子を有するヘテロアリールジカルボン酸基、６から２２個の炭素原子を有するアリールジオール基、５から２１個の炭素原子を有するヘテロアリールジオール基、６から２２個の炭素原子を有するヒドロキシアリール−カルボン酸基、５から２１個の炭素原子を有するヒドロキシ−ヘテロアリール−カルボン酸基、１，２−ジカルボン酸エステル基、１，３−ジカルボン酸エステル基、１，ｎ−アルカン−ジカルボン酸エステル基（式中、ｎは、２から９の量内で変化する）、６から２２個の炭素原子を有するアリールジカルボン酸エステル基、５から２１個の炭素原子を有するヘテロアリールジカルボン酸エステル基、６から２２個の炭素原子を有するヒドロキシアリール−カルボン酸エステル基、５から２１個の炭素原子を有するヒドロキシ−ヘテロアリール−カルボン酸エステル基など、または前記の少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。
【００２２】
たとえば、（メタ）アクリル繰返し単位を含むポリマーは、ペンダント方式でエステルとしてポリマー鎖に結合された結合電気活性部分を有することができる。これは、一般に、結合電気活性部分（たとえば、９−アントラセンメタノール基）を有する９−アントラセンメチルメタクリレートを重合させることにより達成することができる。例示的実施態様において、このモノマーは、重合させることができ、および／または（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ８直鎖または分枝鎖）アルコキシアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ８直鎖または分枝鎖）シアノアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）ハロアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）過フルオロアルキル−メチル−（メタ）アクリレート、トリ−（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルコキシシリル（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル（メタ）アクリレート、たとえば３−（トリメトキシシリル）−プロピルメタクリレート、（Ｃ６〜Ｃ２２）アリール（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２２）アリール（メタ）アクリレート、（Ｃ５〜Ｃ２１）ヘテロアリール（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル−（Ｃ５〜Ｃ２１）−ヘテロアリール（メタ）アクリレートなどの不飽和基を有する他のモノマーと共重合させることもできる。あるいは、９−アントラセンメチルメタクリレートまたは９−アントラセンメチルアクリレートは、スチレン系モノマーなどの不飽和部位を有する他のモノマーと共重合させることができ、そうしたモノマーの例は、スチレン、２，３または４アセトキシスチレン、２，３または４ヒドロキシスチレン、２，３または４（Ｃ１〜Ｃ６）アルキルスチレン、２，３または４（Ｃ１〜Ｃ６）アルコキシスチレンなどである。
【００２３】
他の電気活性部分を（メタ）アクリルモノマー上のペンダント基として適切に組み込むことができる。これらには、（Ｃ１０〜Ｃ２２）縮合環アリール（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル（Ｃ１０〜Ｃ２２）縮合環アリール（メタ）アクリレート、（Ｃ９〜Ｃ２１）縮合環ヘテロアリール（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル（Ｃ９〜Ｃ２１）縮合環ヘテロアリール（メタ）アクリレート、メタロセニル（メタ）アクリレート、たとえばフェロセンメタクリレート、ならびにテトラチアフルバレン−イル−メチル−（メタ）アクリレートならびにそのセレンおよびテルル類似体が挙げられる。
【００２４】
電気活性部分に直接結合している不飽和基を含むモノマーは、重合させることができ、および／または（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ８直鎖または分枝鎖）アルコキシアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ８直鎖または分枝鎖）シアノアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）ハロアルキル（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）過フルオロアルキル−メチル−（メタ）アクリレート、トリ−（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルコキシシリル（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル（メタ）アクリレート、たとえば３−（トリメトキシシリル）−プロピルメタクリレート、（Ｃ６〜Ｃ２２）グリシジル（メタ）アクリレート、アリール（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル−（Ｃ６〜Ｃ２２）アリール（メタ）アクリレート、（Ｃ５〜Ｃ２１）ヘテロアリール（メタ）アクリレート、（Ｃ１〜Ｃ７直鎖または分枝鎖）アルキル−（Ｃ５〜Ｃ２１）ヘテロアリール（メタ）アクリレートなどの不飽和基を有する他のモノマーと共重合させることができる。
【００２５】
あるいは、または加えて、ビニル置換された電気活性部分は、スチレン系モノマー、たとえば、スチレン、２、３または４アセトキシスチレン、２、３または４ヒドロキシスチレン、２、３または４アルキル（Ｃ１〜Ｃ６）スチレン、２、３または４アルコキシ（Ｃ１〜Ｃ６）スチレンなどの不飽和部位を有する他のモノマーと共重合させることができる。ビニル置換された電気活性部分、たとえば、ビニル置換縮合環アリールまたは縮合環ヘテロアリールモノマー、Ｎ−ビニル置換ヘテロアリールモノマー、ビニルメタロセンモノマー（たとえば、ビニルフェロセン）、ビニルテトラチアフルバレンなどを前記モノマーの少なくとも一つと共重合させて、好適なポリマーを製造することができる。重合後にアセトキシエステル上のアセトキシ基を除去して、架橋のための部位を生させることが望ましい場合もある。
【００２６】
他のポリマー、たとえばポリエステル、ポリアミド、ポリイミドなどを用いて、そのポリマー鎖の中に電気活性部分を組み込むこともできる。この場合、電気活性部分は、二官能性のモノマーであり、相補的な化学的性質を有するモノマーと共重合するモノマーである。たとえば、少なくとも二つのカルボン酸またはカルボン酸塩化物基を有する電気活性部分をジオールモノマーと適切に反応させて、ポリエステルを生成することができる。あるいは、少なくとも二つのヒドロキシル（−ＯＨ）基を有する電気活性部分をジカルボン酸モノマーまたはジカルボン酸無水物モノマーと反応させて、異なるポリエステルを生成することができる。さらに、少なくとも一つの−ＯＨ基および少なくとも一つのカルボン酸基を有する電気活性部分を適切に単独重合してもよいし、または−ＯＨ基およびカルボン酸基を有する別のモノマー、もしくはラクトンモノマーと共重合させてもよい。電気活性部分での置換は、反応する置換基が、得られるポリマーの電気活性部分の電子構造に影響を及ぼすその及ぼし方に、一部、支配される。
【００２７】
前記の基の組合せから形成される適切な結合は、エステル、アミド、イミド、チオエステル、エーテル、チオエーテル、ホルマール、アセタール、ケタール、フリーデル・クラフツ反応生成物などを含む。以下は、適切な電子供与体および電子受容体の例と、それらをポリマーに結合するための化学部分の例である。
【００２８】
電気活性部分の好適な例を、ポリマーにそれらを共有結合するための置換スキームとともに下に示す。加えて、半経験的ＰＭ３分子軌道近似法（ｓｅｍｉ−ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ＰＭ３  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）におけるイオン化エネルギーおよび電子親和力の計算値を基に、その電気活性部分が、電子供与体（Ｄ）、電子受容体（Ａ）として作用することができるか、あるいは供与体および／または受容体（Ｄ／Ａ）として作用することができるかの指摘もする。
【００２９】
下記構造（Ｉ）および（ＩＩ）の置換ピレン部分をポリマーに共有結合することができる：
【００３０】
【化１】
2005307191.tif 000002
【００３１】
式中、構造（Ｉ）において、Ａは、ビニル、メチロール（−ＣＨ２ＯＨ）、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸である。ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことにより、そのピレン部分をそのポリマーに共有結合させる。メチロール基、ヒドロキシ基、第一アミン基および第二アミン基は、そのピレン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させる。そうした結合の好適な例は、（メタ）アクリレートモノマー基において生じうる。カルボン酸基、カルボン酸塩化物基およびスルホン酸基は、そのピレン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルにおいて説明することができる。
【００３２】
上の構造（ＩＩ）において、ＢおよびＣは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール（−ＣＨ２ＯＨ）、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ＢとＣの両方が、ビニルである場合、ビニル基Ｂを第一ポリマーの主鎖に共有結合させ、一方、第二のビニル基Ｃを第二ポリマーの主鎖に共有結合させて、ポリマーの架橋を促進することができる。Ｂが、ビニルであり、Ｃが、メチロール（−ＣＨ２ＯＨ）、ヒドロキシ、第一アミンまたは第二アミンである場合、そのビニル基はそのピレン部分をポリマーに共有結合させ、一方、そのメチロール、ヒドロキシ、第一アミンまたは第二アミン基は、アミノプラスト樹脂、グリシジルイソシアヌレート樹脂（たとえばトリグリシジルイソシアヌレート）などによる架橋に利用することができる。
【００３３】
さらなる例として、ＢとＣの両方が、カルボン酸またはカルボン酸塩化物である場合、置換ピレン部分は、ジアルコールとの反応によりポリエステルを生成することができ、またはジアミンとの反応によりポリアミドを生成することができる（この場合、前記ジアミン中の個々のアミン基は、第一アミンまたは第二アミンのいずれかである）。さらなる例として、Ｂが、カルボン酸であり、Ｃが、ヒドロキシである場合には、二置換ピレンモノマーを用いることによりポリエステルを生成することができる。
【００３４】
他の置換または官能化縮合環芳香族およびヘテロ芳香族部分、たとえば、ナフタレン（Ａ）、アントラセン（Ｄ／Ａ）、フェナントレン（Ａ）、テトラセン（Ｄ／Ａ）、ペンタセン（Ｄ／Ａ）、トリフェニレン（Ａ）、トリプチセン、フルオレノン（Ａ）、フタロシアニン（Ｄ／Ａ）、テトラベンゾポルフィン（Ｄ／Ａ）などを、上で略述したようなピレンと同様の方式で、ポリマーに共有結合させることができる。
【００３５】
下記構造（ＩＩＩ）で示されるような置換２−アミノ−１Ｈ−イミダゾール−４，５−ジカルボニトリル（ＡＩＤＣＮ）部分は、下に記載するようないくつかの方法で、ポリマーに共有結合することができる：
【００３６】
【化２】
2005307191.tif 000003
【００３７】
式中、構造（ＩＩＩ）において、ＤおよびＥは、水素、またはカルボン酸基（たとえば（メタ）アクリル酸モノマーなど）への直接アミド結合、メチロールまたはビニル基であることができる。ＤまたはＥは、アリール基または、１から２６個の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖もしくは環状アルキル基であり得る。上で詳述したように、ヒドロキシル基は、たとえば（メタ）アクリレートモノマーなどの中にあるカルボン酸基とエステルを生成して、ペンダント基を生ずることができ、またビニル基は、ポリマーの主鎖に直接カップリングすることができる。加えて、アミド−エステル型モノマーを生成することも可能である。
【００３８】
下記構造（ＩＶ）で示されるものなどの置換カルバゾール部分は、電子供与体であり、ポリマーに共有結合させることができる：
【００３９】
【化３】
2005307191.tif 000004
【００４０】
式中、Ｆは、水素、またはカルボン酸基（たとえば、（メタ）アクリル酸モノマーなどの中にある）への直接アミド結合、メチロールまたはビニル基であることができ、Ｇは、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことによりそのカルバゾール部分をそのポリマーに共有結合させることができ、一方、メチロール、ヒドロキシ、第一アミンおよび第二アミン基は、そのカルバゾール部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させることができる。カルボン酸、カルボン酸塩化物およびスルホン酸基は、そのカルバゾール部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させることができ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルで説明することができる。
【００４１】
下記構造（Ｖ）、（ＶＩ）および（ＶＩＩ）において示されるような置換フェロセンは、電子供与体として機能し、ポリマーに共有結合させることができる：
【００４２】
【化４】
2005307191.tif 000005
【００４３】
式中、構造（Ｖ）において、Ｉは、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸である。ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことによりそのフェロセン部分をポリマーに共有結合させる。一方、メチロール、ヒドロキシ、第一アミンおよび第二アミン基は、そのフェロセン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、（メタ）アクリレートモノマー基の場合であり得る。カルボン酸、カルボン酸塩化物およびスルホン酸基は、そのフェロセン部分をペンダント方式でポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルの場合であり得る。
【００４４】
構造（ＶＩ）および（ＶＩＩ）において、ＪおよびＫは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。
【００４５】
下記構造（ＶＩＩＩ）および（ＩＸ）に見ることができるような置換ジベンゾカルコフェン部分もポリマーに共有結合させることができる：
【００４６】
【化５】
2005307191.tif 000006
【００４７】
構造（ＶＩＩＩ）および（ＩＸ）において、Ｘは、カルコゲンであることができ、Ｌは、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことによって、そのジベンゾカルコフェン部分をポリマーに結合させる。一方、メチロール、ヒドロキシ、第一アミンおよび第二アミン基は、そのジベンゾカルコフェン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、（メタ）アクリレートモノマー基で説明することができる。カルボン酸、カルボン酸塩化物およびスルホン酸基は、そのジベンゾカルコフェン部分をペンダント方式でポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルにおいて見ることができる。上に示した構造（ＶＩＩＩ）および（ＩＸ）において、Ｘが硫黄である場合、その部分は、供与体として機能し、一方、Ｘがセレンである場合、その構造は、受容体として機能する。
【００４８】
ＭおよびＮは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上に略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。Ｍおよび／またはＮがそのジベンゾカルコフェン部分をポリマーに共有結合させるためには、Ｍが水素の場合、Ｎは水素であることができず、またその逆もやはりできない。
【００４９】
下記構造（Ｘ）で示されるような置換フェノチアジン（Ｄ／Ａ）部分もポリマーに共有結合させることができる：
【００５０】
【化６】
2005307191.tif 000007
【００５１】
式中、Ｑは、水素、メチロールまたはビニル基であることができ、Ｒは、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことによって、そのフェノチアジン部分をポリマーに共有結合させる。一方、メチロール、ヒドロキシ、第一アミンおよび第二アミンは、そのフェノチアジン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、アミドまたはエステルを（メタ）アクリレートモノマー基に共有結合させる場合に見られる。カルボン酸、カルボン酸塩化物およびスルホン酸基は、そのフェノチアジン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルにおいて見ることができる。
【００５２】
ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニルポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。Ｑおよび／またはＲがそのフェノチアジン部分をポリマーに共有結合させるためには、Ｑが水素の場合には、Ｒが水素であることはできず、またその逆もやはりできない。フェノチアジンと同様の方式で用いることができる他の分子は、供与体−受容体錯体として機能する１，４−ジヒドロ−キノキサリン、供与体として機能する５，１０−ジヒドロ−フェナジン、および供与体として機能する５，７，１２，１４−テトラヒドロ−キノキサリノ［２，３−ｂ］フェナジンである。
【００５３】
下記構造（ＸＩ）で示される置換テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）を、ポリマーに共有結合させることができる：
【００５４】
【化７】
2005307191.tif 000008
【００５５】
式中、Ｙは、硫黄またはセレンであり、Ｔは、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことにより、そのテトラチアフルバレンまたはテトラセレナフルバレン部分をポリマーに共有結合させる。一方、メチロール、ヒドロキシ、第一アミンおよび第二アミン基は、そのテトラチアフルバレンまたはテトラセレナフルバレン部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、（メタ）アクリレートモノマー基において見ることができる。カルボン酸、カルボン酸塩化物およびスルホン酸基は、そのテトラチアフルバレンまたはテトラセレナフルバレン部分をペンダント方式でポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルにおいて見ることができる。
【００５６】
下記構造（ＸＩＩ）、（ＸＩＩＩ）または（ＸＶＩ）において見ることができるような置換ビスアリールアゾ部分は、一般に、供与体−受容体錯体として機能し、またポリマーに共有結合させることもできる：
【００５７】
【化８】
2005307191.tif 000009
【００５８】
上記構造（ＸＩＩ）、（ＸＩＩＩ）または（ＸＶＩ）は、シン形異性体であってもよいし、またはアンチ形異性体であってもよい。上記構造（ＸＩＩ）、（ＸＩＩＩ）または（ＸＶＩ）において、Ｔは、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができ、式中ビニル基は、そのビニル基をポリマーの主鎖に組み込むことにより、そのビスアリールアゾ部分をポリマーに共有結合させる。一方、メチロール、ヒドロキシ、第一アミンおよび第二アミン基は、そのビスアリールアゾ部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、（メタ）アクリレートモノマー基において見ることができる。カルボン酸、カルボン酸塩化物およびスルホン酸基は、そのビスアリールアゾ部分をペンダント基としてポリマーに共有結合させ、これは、たとえば、ビニルアルコールカルボン酸エステルまたはビニルアルコールスルホン酸エステルにおいて見ることができる。上記構造（ＸＩＩＩ）および（ＸＶＩ）において、ＵおよびＶは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。Ｕおよび／またはＶがそのビスアリールアゾ部分をポリマーに共有結合させるためには、Ｕが水素である場合、Ｖは水素であることができず、またその逆もやはりできない。
【００５９】
下記構造（ＸＶ）で示されるような置換クマリン部分は、電子受容体として機能し、またポリマーに共有結合させることもできる：
【００６０】
【化９】
2005307191.tif 000010
【００６１】
式中、ＡＡ、ＢＢおよびＣＣは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。ＡＡおよび／またはＢＢおよび／またはＣＣがそのクマリン部分をポリマーに共有結合させるためには、ＡＡ、ＢＢまたはＣＣのうちの少なくとも一つは、水素とはなりえない。
【００６２】
下記構造（ＸＶＩ）および（ＸＶＩＩ）で示されるような置換フェナジンおよびアクリジン部分もポリマーに共有結合させることができる：
【００６３】
【化１０】
2005307191.tif 000011
【００６４】
上記構造（ＸＶＩ）および（ＸＶＩＩ）において、ＤＤおよびＥＥは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。ＤＤおよび／またはＥＥがそのフェナジンまたはアクリジン部分をポリマーに共有結合させるためには、ＤＤが水素である場合、ＥＥが水素であることはできず、またその逆もやはりできない。
【００６５】
下記構造（ＸＶＩＩＩ）または（ＸＩＸ）で示されるような置換キノリンまたはイソキノリン部分は、両方とも、電子受容体として機能し、またポリマーに共有結合させることができる：
【００６６】
【化１１】
2005307191.tif 000012
【００６７】
上記構造（ＸＶＩＩＩ）および（ＸＩＸ）において、ＦＦおよびＧＧは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。ＦＦおよび／またはＧＧがそのキノリンまたはイソキノリン部分をポリマーに共有結合させるためには、ＦＦが水素である場合、ＧＧが水素であることはできず、またその逆もやはりできない。
【００６８】
下記構造（ＸＸ）で示されるような置換ペンタフルオロアニリン部分は、電子受容体として機能し、またポリマーに共有結合させることができる：
【００６９】
【化１２】
2005307191.tif 000013
【００７０】
上記構造（ＸＸ）において、ＪＪは、ビニルまたはメチロールであることができる。
【００７１】
下記構造（ＸＸＩ）で示されるような置換アントラキノン部分も電子受容体として機能し、またポリマーに共有結合させることができる：
【００７２】
【化１３】
2005307191.tif 000014
【００７３】
上記構造（ＸＸＩ）において、ＫＫおよびＬＬは、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。ここで略述する化学によってポリエステルおよびポリアミド、上で略述したものに類似したビニル置換ポリマーおよび架橋ポリマーの生成も可能であることが理解される。ＫＫおよび／またはＬＬがそのアントラキノン部分をポリマーに共有結合させるためには、ＦＦが水素である場合、ＫＫが水素であることができず、またその逆もやはりできない。テトラシアノアントラキノジメタン（ＴＣＮＡ）などの一方または両方の酸素原子が置換されているジシアノメチレン基を有する化合物（一般に、電子受容体）も、上に記載したものに類似した方式でポリマーに共有結合させることができる。
【００７４】
下記構造（ＸＸＩＩ）で示される置換テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）部分は、一般に、電子受容体として機能し、ポリマーに共有結合させることができる：
【００７５】
【化１４】
2005307191.tif 000015
【００７６】
上記構造（ＸＸＩＩ）において、ＭＭは、ビニル、メチロール、ヒドロキシ、第一アミン、第二アミン、カルボン酸、カルボン酸塩化物またはスルホン酸であることができる。これらの官能基は、そのＴＣＮＱ部分をビニル置換などでポリマー骨格にそれを組み込むことによって、または上に記載したようにペンダント基としてそれを組み込むことによって、ポリマーに共有結合させるために役立つ。
【００７７】
本来的に導電性または半導電性のポリマーも電気活性部分として有用である。本来的に電気活性部分であるそうした導電性または半導電性ポリマーの例には、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリセレノフェン、ポリベンゾチオフェン、ポリベンゾセレノフェン、ポリ（２，３−ジヒドロ−チエノ［３，４−ｂ］［１，４］ジオキシン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリフェニレン−ビニレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−ピリジルフェニレン）、ポリアセチレン、熱分解ポリアクリロニトリルなど、または前記導電性もしくは半導電性ポリマーのうちの少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。これらの本来的に導電性または半導電性のポリマーは、一般に、電子供与体としての機能を果たし、また１以上の電子受容体と（それらの電子受容体が別のポリマーに共有結合していようと、そうでなかろうと）、配合することができる。電子受容体としての使用に好適なポリマーは、ポリ［（７−オキソ−７Ｈ，１２Ｈ−ベンズ［ｄｅ］−イミダゾ［４’，５’：５，６］ベンズイミダゾ［２，１−ａ］イソキノリン−３，４：１１，１２−テトラ−イル）−１２−カルボニル］（ＢＢＬ）である。
【００７８】
前述ならびに後述の第一および第二アミン基は、−ＮＨＲと表され、式中、Ｒは、水素、１から２０個の炭素原子を有するアルキル、６から２６個の炭素原子を有するアリール、第一セグメントに１から１２個の炭素原子を有し、第二セグメントに１から１２個の炭素原子を有するジアルキルエーテル基、７から２４個の炭素原子を有するアルキルアリール基、７から２４個の炭素原子を有するアリールアルキル基、１から２０個の炭素原子を有するヒドロキシ基末端アルキル基、３から２０個の炭素原子を有するケト置換アルキル基、カルボン酸セグメントに１から１２個の炭素原子を有し、アルコール性またはフェノール性セグメントに１から１２個の炭素原子を有するアルキルまたはアリールカルボン酸エステル、第一のアルコールセグメントに１から１２個の炭素原子を有し、第二のアルコールセグメントに１から１２個の炭素原子を有する炭酸エステルなどであることができる。さらに、ポリマーへの共有結合に関与していてもよいし、またはしていなくともよい他の置換、たとえば、１から２０個の炭素原子を有するアルキル基、１から２０個の炭素原子を有するアルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステルおよびエーテルなど、７から２０個の炭素原子を有するアルキルアリール化合物、７から２０個の炭素原子を有するアリールアルキル化合物または他の置換を行って、溶解度、ポリマーの相溶性、被膜形成特性、熱的性質などを改善することができる。たとえば、６−ヒドロキシ−４−メチルクロメン−２−オンを置換クマリンとして用いることができる。
【００７９】
ポリマーは、５００から１，０００，０００グラム／モルの数平均分子量を有する。一つの実施態様において、ポリマーは、３，０００から５００，０００グラム／モルの数平均分子量を有する。他の実施態様において、ポリマーは、５，０００から１００，０００グラム／モルの数平均分子量を有する。さらに他の実施態様において、ポリマーは、１０，０００から３０，０００グラム／モルの数平均分子量を有する。ポリマーの分子量は、ゲル透過クロマトグラフィーによって決定することができる。
【００８０】
架橋は、一般に、ポリマーの主鎖に共有結合している官能基によって引き起こされる。しかし、ポリマーに共有結合していない他の架橋剤によって架橋を増進させることもできる。架橋剤は、約２以上の官能価を有することが、一般に望ましい。そうした架橋剤の好適な例は、シラン、エチレン性不飽和樹脂、アミノプラスト樹脂、フェノール類、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、エポキシなど、または前記の少なくとも一つの組合せである。
【００８１】
シランの好適な例は、テトラアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリクロロアルキルシランなど、または前記の少なくとも一つを含む組合せである。エチレン性不飽和樹脂の好適な例には、オレフィン（エチレン、プロピレン）、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル（メタ）アクリレート、アクリロニトリル、アルファ−オレフィン、ブタジエン、イソプレン、エチレン性不飽和シロキサン、無水物、およびエーテルが挙げられる。本明細書における用語「（メタ）アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを包含し、用語「（メタ）アクリロニトリル」は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルを包含する。
【００８２】
他のタイプの架橋剤の好適な例には、フェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、フェノールホルムアルデヒドレゾール樹脂、フランターポリマー、フラン樹脂、フェノール樹脂とフラン樹脂（たとえば、レゾール樹脂とノボラック樹脂）の組合せ、エポキシ変性ノボラック樹脂、尿素−アルデヒド樹脂、メラミン−アルデヒド、エポキシ変性フェノール樹脂、グリシジル置換イソシアヌレート、たとえばトリグリシジルイソシアヌレート、他のエポキシ樹脂など、または前記架橋剤の少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。
【００８３】
アミノプラスト樹脂は、アルキル化メチロールメラミン樹脂、アルキル化メチロールウレアなど、または前記の少なくとも一つを含む組合せであることができる。アルコールおよび／またはアルデヒドとメラミン、グリコールウリル、ウレアおよび／またはベンゾグアナミンとの反応から誘導されるアミノプラスト樹脂が、一般に好ましい。
【００８４】
アミノプラスト樹脂の製造に用いることができるアルコールの好適な例は、一価アルコール、たとえばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノールなど；芳香族アルコール、たとえばベンジルアルコール、レゾルシノール、ピロガロール、ピロカテコール、ヒドロキノンなど；環状アルコール、たとえば、シクロヘキサノール、グリコールのモノエーテル、たとえばセロソルブ、カルビトールなど；ハロゲン置換もしくは他の置換アルコール、たとえば３−クロロプロパノール、ブトキシエタノールなど、または前記アルコールの少なくとも一つを含む組合せである。アミノプラスト樹脂の製造に用いることができるアルデヒドの好適な例は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、ベンズアルデヒド、フルフラール、グリコールなど、または前記アルデヒドの少なくとも一つを含む組合せである。
【００８５】
他のアミンおよびアミドの縮合生成物も架橋剤として利用することができる。トリアジン、ジアジン、トリアゾール、グアナジン、グアナミンならびにそうした化合物のアルキル置換およびアリール置換誘導体（アルキル置換およびアリール置換ウレアならびにアルキル置換およびアリール置換メラミンを含む）のアルデヒド縮合体も架橋剤として利用することができる。そうした化合物の好適な例は、Ｎ，Ｎ’−ジメチルウレア、ベンゾウレア、ジシアノジアミド、ホルムグアナミン、アセトグアナミン、アメリン、２−クロロ−４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン、６−メチル−２，４−ジアミノ−１，３，５−トリアジン、３，５−ジアミノトリアゾール、トリアミノピリミジン、２−メルカプト−４，６−ジアミノピリミジン、３，４，６−トリス（エチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）テトラヒドロ−イミダゾ［４，５−ｄ］イミダゾール−２，５−ジオン（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．が商品名Ｐｏｗｄｅｒｌｉｎｋ  １１７４で販売）、１，３，４，６−テトラキス（ブトキシメチル）テトラヒドロ−イミダゾ［４，５−ｄ］イミダゾール−２，５−ジオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ヘキサキス（メトキシメチル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ヘキサキス（ブトキシメチル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、３ａ−ブチル−１，３，４，６−グリコールウリル、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）、３ａ−ブチル−１，３，４，６−テトラキス（ブトキシメチル）６ａ−メチル−テトラヒドロ−イミダゾ［４，５−ｄ］イミダゾール−２，５−ジオンなどである。
【００８６】
一つの実施態様では、アルキロール基を有するアミノプラスト樹脂の使用が望ましい。これらのアルキロール基の一部をエーテル化して、溶媒溶解性樹脂を生じることが、一般に望ましい。さらに好ましいアミノプラスト樹脂は、メタノールまたはブタノールでエーテル化されているものである。
【００８７】
本電界プログラマブルフィルムの全重量を基準にして０．０１から２０重量％の量での架橋剤の使用が、一般に、望ましい。一つの実施態様では、前記フィルムの全重量を基準にして０．１から１５重量％の量での架橋剤の使用が望ましい。他の実施態様では、前記フィルムの全重量を基準にして０．５から１０重量％の量での架橋剤の使用が望ましい。さらに他の実施態様では、前記フィルムの全重量を基準にして１から７重量％の量での架橋剤の使用が望ましい。架橋剤量の一例は、本電界プログラマブルフィルムの全重量を基準にして６重量％である。
【００８８】
本電界プログラマブルフィルム組成物は、フィルム組成物の硬化中に架橋を触媒または促進するために、酸および／または酸発生剤をさらに含むことができる。好適な酸には、芳香族スルホン酸、たとえばトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−ドデシルベンゼンスルホン酸；フッ素化アルキルまたは芳香族スルホン酸、たとえば、ｏ−トリフルオロメチルベンゼンスルホン酸、トリフリン酸、過フルオロブタンスルホン酸、過フルオロオクタンスルホン酸など、または前記酸の少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。一つの実施態様において、酸発生剤は、熱的酸発生剤である。他の実施態様において、熱的酸発生剤は、活性化するとスルホン酸を発生する。好適な熱的酸発生剤は、有機スルホン酸のアルキルエステル、たとえば２，４，４，６−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２−ニトロベンジルトシレート、４−ニトロベンジルトシレートなど、または前記の少なくとも一つを含む組合せである。
【００８９】
本電界プログラマブルフィルムに、フィルムの全重量を基準にして０．０１から１０重量％の量の酸および／または酸発生剤を用いることが、一般には望ましい。一つの実施態様において、本電界プログラマブルフィルムに、フィルムの全重量を基準にして０．１から８重量％の量の酸および／または酸発生剤を用いることが、望ましい。他の実施態様において、本電界プログラマブルフィルムに、フィルムの全重量を基準にして０．５から５重量％の量の酸および／または酸発生剤を用いることが、望ましい。さらに他の実施態様において、本電界プログラマブルフィルムに、フィルムの全重量を基準にして１から３重量％の量の酸および／または酸発生剤を用いることが、望ましい。酸および／または酸発生剤の量の一例は、本電界プログラマブルフィルムの全重量を基準にして２重量％である。
【００９０】
上で述べたように、ポリマーは、電子供与体および／または電子受容体および／または供与体−受容体錯体でありうる電気活性部分に官能基を介して結合している。その電気活性部分は、所望される場合には保護シェルを有してもよい。その電気活性部分は、たとえば、官能基、分子、ナノ粒子または粒子であることができる。
【００９１】
電子供与体は、有機電子供与体であってもよいし、または無機電子供与体であってもよい。電子供与体は、たとえば、１００ナノメートル（ｎｍ）以下の平均サイズを有することができ、また有機および／または無機系保護シェルを任意に有してもよい。電子供与体は、金属、金属酸化物、メタロイド原子、半導体原子、または前記の少なくとも一つを含む組合せを含むことができる。有機および／または無機系保護シェルは、電子供与体の凝集を防止する。用いられる電子供与体は、好ましくは直径１０ｎｍ以下である。そのナノ粒子の粒径は、個々のデバイスおよび操作温度の要求に見合うように設計することができる。金属原子を含み、かつ、所定の粒径を有するナノ粒子のバンドギャップ、δは、下記のクボの公式（Ｋｕｂｏ  ｆｏｒｍｕｌａ）（Ｉ）によって概算することができる：
【００９２】
【数１】
2005307191.tif 000016
【００９３】
式中、ＥＦは、バルク金属のフェルミエネルギー（通常、約５ｅＶ）であり、Ｎは、その電子供与体の原子から形成される粒子中の原子数である。その電子供与体の原子から形成される粒子は、温度に依存して金属性挙動、半導体挙動または絶縁挙動を示しうる。粒子の粒径は、一般には温度依存性であり、温度に逆比例する。金属性挙動を示すためには、温度が低いほど、一般に粒径が大きく、一方、温度が高いほど小さい粒径で、それらの粒子は金属性挙動を示すことができる。
【００９４】
電子供与体の粒子は、半導体粒子の特徴であるクーロン遮断効果を示すことがある。これは、デバイスの操作に少数の電荷担体しか必要としない状況下では望ましい。そうした状況では、１ｎｍオーダーのナノ粒子が室温での操作に望ましい。
【００９５】
上で述べたように、電子供与体は、約１００ｎｍまでの平均粒径を有することが望ましい。この範囲内で、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、および５ｎｍ以上の有機電子供与体を有することが、一般に望ましい。同じく望ましいこととして、この範囲内で、９０ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、および６０ｎｍ以下の有機電子供与体を有することが、一般に望ましい。電子供与体および電子受容体の粒径は、小角Ｘ線散乱、走査型もしくは透過型電子顕微鏡または原子力顕微鏡によって測定することができる。
【００９６】
任意の保護シェルは、通常、電子供与体粒子を好適な溶媒に可溶性にする。保護シェルの厚さは、発生しうる電子トンネリングの量も変化させうる。それゆえ、保護層の厚さは、その系に望まれる電子トンネリングおよび溶解特性に依存して変化させることができる。たとえば、蓄積電荷が長寿命であることが望まれるメモリデバイスでは、電荷供与体の周囲のより厚い保護シェルによって電子の組換えが防止され、その結果、蓄積電荷が保護されることとなる。保護シェルの厚さは、個々の部分ならびにその溶液中の溶媒および溶質に依存する。有機電子供与体の平均的な保護シェルは、厚さが約１０ｎｍまでである。この範囲内で、１．５ｎｍ以上、および２ｎｍ以上の保護シェルを有することが、一般に望ましい。同じく望ましいこととして、この範囲内で、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下、および６ｎｍ以下の保護シェルを有することが、一般に望ましい。
【００９７】
有機電子供与体部分の好適な例には、テトラチアフルバレン、４，４’，５−トリメチルテトラチアフルバレン、ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン、ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−エチルカルバゾール、テトラチオテトラセン、ヘキサメチルベンゼン、テトラメチルテトラセレノフルバレン、ヘキサメチレンテトラセレノフルバレンなど、または前記の少なくとも一つを含む組合せが挙げられるが、それらに限定されない。
【００９８】
無機電子供与体は、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）などの遷移金属の金属−ハロゲン化物塩または金属−ハロゲン化物錯体を還元することによって、一般に生成される。一般に、ハロゲン化物錯体および塩は、ＮａＢＥｔ３ＨもしくはＮＲ４＋Ｅｔ３Ｈ−、ＮａＢＨ４、アスコルビン酸、クエン酸または他の好適な還元剤で、ＲＳＨ、ＲＲ’Ｒ”Ｎ、ＲＲ’Ｒ”Ｒ”’Ｎ＋、ＲＲ’Ｒ”Ｐなどの存在下、還元される。式中、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’は、各々、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、４から２０個の炭素原子を有するアルキル、６から２６個の炭素原子を有するアリールまたは縮合環アリール、第一セグメントに１から１２個の炭素原子を有し、第二セグメントに１から１２個の炭素原子を有するジアルキルエーテル基、７から２４個の炭素原子を有するアルキルアリール基、７から２４個の炭素原子を有するアリールアルキル基、１から２０個の炭素原子を有するヒドロキシ末端アルキル基、４から２０個の炭素原子を有するケト置換アルキル基、カルボン酸セグメントに１から１２個の炭素原子を有し、アルコール性もしくはフェノール性セグメントに１から１２個の炭素原子を有するアルキルまたはアリールカルボン酸エステル、第一のアルコールセグメントに１から１２個の炭素原子を有し、第二のアルコールセグメントに１から１２個の炭素原子を有する炭酸エステルなどを表す。前記において、アルキル基は、直鎖であってもよいし、環状であってもよいし、分枝鎖であってもよい。その還元は、テトラヒドロフラン、２，２’ビピリジン、８−ヒドロキシキノリン、または電子供与体に対する保護シェルの形成を促進する他の好適なリガンドの存在下で一般に行われる。
【００９９】
一つの実施態様において、保護シェルは、酸化ケイ素；ＲＳ−基（式中、Ｒは、１から２４個の炭素原子を有するアルキル、１から２４個の炭素原子を有するシクロアルキル、７から２４個の炭素原子を有するアリールアルキル、７から２４個の炭素原子を有するアルキルアリール、１から２４個の炭素原子を有するエーテル、１から２４個の炭素原子を有するケトン、１から２４個の炭素原子を有するエステル、１から２４個の炭素原子を有するチオエーテル、または１から２４個の炭素原子を有するアルコールである）、ＲＲ’Ｎ−基（式中、ＲおよびＲ’は、同じであっても、または異なっていてもよく、水素、１から２４個の炭素原子を有するアルキル、１から２４個の炭素原子を有するシクロアルキル、７から２４個の炭素原子を有するアリールアルキル、７から２４個の炭素原子を有するアルキルアリール、１から２４個の炭素原子を有するエーテル、１から２４個の炭素原子を有するケトン、１から２４個の炭素原子を有するエステル、１から２４個の炭素原子を有するチオエーテル、または１から２４個の炭素原子を有するアルコールであることができる）、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェンまたは前記の少なくとも一つを含む組合せを含む。
【０１００】
テトラヒドロチオフェンを用いて、マンガン（Ｍｎ）、パラジウム（Ｐｄ）および白金（Ｐｔ）含有電子供与体を安定化することができる。これらの無機電子供与体は、金属塩、たとえば臭化マンガン（ＭｎＢｒ２）、塩化白金（ＰｔＣｌ２）および塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）を、トリエチル水素化ホウ素カリウム（Ｋ＋ＢＥｔ３Ｈ−）または水素化ホウ素テトラアルキルアンモニウム（ＮＲ４＋ＢＥｔ３Ｈ−）（式中、Ｒは、６から２０個の炭素原子を有するアルキルである）で、テトラヒドロチオフェンの存在下、還元することによって、製造される。ベタイン界面活性剤を安定剤として用いて、電子供与体粒子上に保護シェルを形成することもできる。
【０１０１】
他の実施態様において、無機および／または有機金属ナノ粒子電子供与体は、遷移金属、たとえばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰｔおよびＡｕから、それらのハロゲン化物塩、ハロゲン化物錯体またはそれらのアセチルアセトネート（ＡＣＡＣ）錯体を、還元剤、たとえばＮａＢＥｔ３Ｈ、ＮＲ４＋ＢＥｔ３Ｈ−、ＮａＢＨ４、アスコルビン酸、クエン酸などで還元することによって誘導される。さらに他の実施態様において、遷移金属ハロゲン化物塩、それらのハロゲン化物錯体およびそれらのＡＣＡＣ錯体の混合物を還元することによって、混合型金属無機電子供与体を得ることができる。さらに他の実施態様において、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰｔおよびＡｕのハロゲン化物塩、ハロゲン化物錯体またはＡＣＡＣ錯体の電気化学的還元も、様々な安定剤、たとえばＴＨＦ、テトラヒドロチオフェン、１から２０個の炭素原子を有するアルカンチオール、１から２０個の炭素原子を有するアルキルアミンまたはベタイン界面活性剤、を用いる無機電子供与体の調製に利用される。
【０１０２】
電子供与体は、一般に、本電界プログラマブルフィルム中に１から３０重量パーセント（重量％）の量で存在する。この場合の重量パーセントは、電界プログラマブルフィルムの全重量を基準にしている。一つの実施態様において、電子供与体は、本電界プログラマブルフィルム中に５から２８重量％の量で存在しうる。他の実施態様において、電子供与体は、本電界プログラマブルフィルム中に１０から２６重量％の量で存在しうる。さらに他の実施態様において、電子供与体は、本電界プログラマブルフィルム中に１５から２５重量％の量で存在しうる。
【０１０３】
最適な電子受容体の選択は、その電子親和力による影響を受ける。１以上の電子受容体を用いて、閾値電圧を最小にすると同時に改善された環境安定性を提供することができる。多数の異なる電子供与体、受容体および／または供与体／受容体錯体を用いて、多重スイッチング特性を提供し、それによってフィルムの一つの素子に複数のビットの記憶を実装することもできる。電子受容体の好適な例には、８−ヒドロキシキノリン、フェノチアジン、９，１０−ジメチルアントラセン、ペンタフルオロアニリン、フタロシアニン、過フルオロフタールシアニン、テトラフェニルポルフィン、銅フタロシアニン、銅過フルオロフタロシアニン、銅テトラフェニルポルフィン、２−（９−ジシアノメチレン−スピロ［５．５］ウンデセ−３−イリデン）−マロノニトリル、４−フェニルアゾ−ベンゼン−１，３−ジオール、４−（ピリジン−２−イルアゾ）−ベンゼン−１，３−ジオール、ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール−４，７−ジカルボニトリル、テトラシアノキノジメタン、キノリン、クロルプロマジンなど、または前記電子受容体の少なくとも一つを含む組合せが挙げられる。
【０１０４】
電子受容体は、好ましくはナノ粒子であり、一般に１から１００ｎｍの粒径を有する。この範囲内で、１．５ｎｍ以上、２ｎｍ以上の電子受容体を有することが、一般に望ましい。同じく望ましいこととして、この範囲内で、５０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、および１５ｎｍ以下の電子受容体を有することが、一般に望ましい。好適な受容体ナノ粒子には、アンチモン錫酸化物、酸化銅および針鉄鉱（ＦｅＯＯＨ）が挙げられるが、それらに限定されない。
【０１０５】
電子受容体は、一般に、本電界プログラマブルフィルム中に、フィルムの全重量を基準にして１から３０重量％の量で存在する。一つの実施態様において、電子受容体は、本電界プログラマブルフィルム中に５から２８重量％の量で存在しうる。他の実施態様において、電子受容体は、本電界プログラマブルフィルム中に１０から２６重量％の量で存在しうる。さらに他の実施態様において、電子受容体は、本電界プログラマブルフィルム中に１５から２５重量％の量で存在しうる。
【０１０６】
それらがポリマーに結合していようと、いなかろうと、電子供与体および電子受容体を同じ配合物中で併用しなければならない場合、一部の供与体と受容体が反応して、供与体−受容体錯体を形成するか、あるいは電荷移動塩を形成すると考えられる。反応の程度は、その電子供与体の電子親和力、その電子受容体のイオン化ポテンシャル、動力学的因子、たとえば活性化エネルギー、活性化エントロピーおよび活性化ボリューム、ならびにマトリックス効果に寄与できるエネルギーに依存する。電子供与体と電子受容体の間の反応の結果としての自発的形成に加えて、供与体−受容体錯体を配合物に任意に添加して、「オン」および「オフ」閾値電圧、「オン」状態の電流、「オフ」状態の電流などを調整することができる。それらがポリマーに結合していようと、していなかろうと、供与体−受容体錯体をそのフィルムに別々に添加して、閾値オンおよびオフ電圧を調整することができることも考えられる。供与体−受容体錯体の供与体部分と受容体部分の両方がそのポリマーに結合されうることが、さらに考えられる。
【０１０７】
広範な多数の供与体−受容体錯体を用いることができる。そうした錯体には、テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン；ヘキサメチレンテトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン；テトラセレナフルバレン−テトラシアノキノジメタン；ヘキサメチレンテトラセレナフルバレン−テトラシアノキノジメタン；メチルカルバゾール−テトラシアノキノジメタン；テトラメチルテトラセレノフルバレン−テトラシアノキノジメタン；金、銅、銀もしくは鉄を含む金属ナノ粒子−テトラシアノキノジメタン錯体フェロセン−テトラシアノキノジメタン錯体；テトラチオテトラセン、テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、もしくはヘキサメチルベンゼン−テトラシアノキノジメタン錯体；テトラチアフルバレン、ヘキサメチレンテトラチアフルバレン、テトラセレナフルバレン、ヘキサメチレンテトラセレナフルバレン、もしくはテトラメチルテトラセレノフルバレン−Ｎ−アルキルカルバゾール（Ｃ１〜Ｃ１０直鎖または分枝鎖）錯体；テトラチオテトラセン、テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、もしくはヘキサメチルベンゼン−バックミンスターフラーレンＣ６０錯体；テトラチアフルバレン、ヘキサメチレンテトラチアフルバレン、テトラセレナフルバレン、ヘキサメチレンテトラセレナフルバレン、もしくはテトラメチルテトラセレノフルバレン−Ｎ−アルキルカルバゾール（Ｃ１〜Ｃ１０、直鎖または分枝鎖）錯体；テトラチオテトラセン、テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、もしくはヘキサメチルベンゼン−テトラシアノベンゼン錯体、テトラチアフルバレン、ヘキサメチレンテトラチアフルバレン、テトラセレナフルバレン、ヘキサメチレンテトラセレナフルバレン、もしくはテトラメチルテトラセレノフルバレン−Ｎ−アルキルカルバゾール（Ｃ１〜Ｃ１０、直鎖または分枝鎖）錯体；テトラチオテトラセン、テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、もしくはヘキサメチルベンゼン−テトラシアノエチレン錯体；テトラチアフルバレン、ヘキサメチレンテトラチアフルバレン、テトラセレナフルバレン、ヘキサメチレンテトラセレナフルバレン、もしくはテトラメチルテトラセレノフルバレン−Ｎ−アルキルカルバゾール（Ｃ１〜Ｃ１０、直鎖または分枝鎖）錯体；テトラチオテトラセン、テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、もしくはヘキサンチルベンゼン−ｐ−クロラニル錯体；または前記供与体−受容体錯体の少なくとも一つを含む組合せが挙げられるが、それらに限定されない。
【０１０８】
供与体−受容体錯体が用いられる場合、それらは、一般に、本電界プログラマブルフィルム中に、フィルムの全重量を基準にして０．０５から５重量％の量で存在する。一つの実施態様において、供与体−受容体錯体は、本電界プログラマブルフィルム中に、フィルムの全重量を基準にして０．５から４重量％の量で存在する。他の実施態様において、供与体−受容体錯体は、本電界プログラマブルフィルム中に、フィルムの全重量を基準にして１から３．５重量％の量で存在する。さらに他の実施態様において、供与体−受容体錯体は、本電界プログラマブルフィルム中に、フィルムの全重量を基準にして１．５から３重量％の量で存在する。
【０１０９】
本電界プログラマブルフィルムは、いくつかの異なる方法によって製造することができる。本フィルムを製造する一つの方法では、電子受容体および／または電子供与体および／または供与体−受容体錯体に共有結合したポリマーを含む組成物を基板に堆積させる。その後、その組成物を乾燥または硬化させて、電界プログラマブルフィルムを形成する。本フィルムを製造する他の方法では、ポリマーを、任意の溶媒の存在下で、望ましい電子受容体および／または電子供与体および／または供与体−受容体錯体と反応させることができる。その後、溶液からフィルムをキャストし、溶媒を適温で蒸発させる。フィルムは、多数の異なる方法によってキャストすることができる。好適な例は、スピンコーティング、スプレーコーティング、静電コーティング、浸漬コーティング、ブレードコーティング、スロットコーティングなどである。本電界プログラマブルフィルムは、射出成形、真空成形、ブロー成形、圧縮成形、パッチダイコーティング、押し出しコーティング、スライドもしくはカスケードコーティング、カーテンコーティング、ロールコーティング、たとえば、正転および反転ロールコーティング、グラビアコーティング、メニスカスコーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、シルクスクリーン印刷法、感熱式印刷法、インクジェット印刷法、直接転写、たとえば担体からのレーザーアシスト融蝕、自己組立または直接成長、電着、無電解めっき、電解重合などの方法によって製造することもできる。
【０１１０】
他の製造方法では、ポリマーの反応性前駆体をまず、望ましい電子受容体および／または電子供与体および／または供与体−受容体錯体と反応させることができる。その後、その反応性前駆体を反応させて、ポリマーを生成する。所望される場合には、そのポリマーをさらに架橋してもよい。
【０１１１】
その製造工程中に用いられる溶媒は、ポリマーおよび／または電子受容体および／または電子供与体および／または任意の供与体−受容体錯体を可溶化することができることが、一般に望ましい。好適な溶媒には、１，２−ジクロロ−ベンゼン、アニソール、混合キシレン異性体、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン、Ｒ１−ＣＯ−Ｒ２、Ｒ１−ＣＯＯ−Ｒ２、およびＲ１−ＣＯＯ−Ｒ３−ＣＯＯＲ２が挙げられる。式中、Ｒ１およびＲ２は、同じであっても、または異なっていてもよく、ならびに１から１０個の炭素原子を有する直鎖、環状または分枝鎖アルキルアルキレン、アルキン、ベンジルまたはアリール部分を表し、Ｒ３は、１から６個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖二価アルキレンである。さらに、他の好適な溶媒系は、前記のいずれかのブレンドを含むことができる。
【０１１２】
本電界プログラマブルフィルムは、任意に、加工剤、たとえば、界面活性剤、離型剤、促進剤、酸化防止剤、熱安定剤、オゾン割れ防止剤、充填剤、繊維なども含有することができる。
【０１１３】
電界プログラマブルフィルムは、そのデバイスの要求性能に依存して、５から５０００ナノメートルの厚さを有することが望ましい。一般に、スイッチング電圧は、そのフィルム厚の一次関数である。約１０Ｖより低いスイッチング電圧を必要とするメモリデバイスについては、約１０から１００ｎｍのフィルム厚（任意硬化後）が望ましい。約５Ｖより低いスイッチング電圧を必要とするデバイスについては、５から５０ｎｍのフィルム厚（任意硬化後）が、一般に望ましい。
【０１１４】
本電界プログラマブルフィルムは、クロスポイント型アレイで用いることができる。クロスポイント型アレイで本フィルムを用いる場合、電極をその電界プログラマブルフィルムに電気的に連結させることができる。有利には、クロスポイント型アレイは、電気連結素子を含むことができる。電気連結素子は、電界プログラマブルフィルムまたは電界プログラマブルフィルム素子と電極の間に挿入される構成要素である。電気連結素子の例は、金属アロイフィルム、金属複合フィルム、金属カルコゲナイドフィルム（この場合、カルコゲナイドは、酸化物、硫化物、セレン化物もしくはテルル化物またはそれらの組合せである）、金属プニクタイトフィルム（この場合、プニクタイトは、窒化物、リン化物、砒化物、アンチモン化物またはそれらの組合せである）であり、これはビット線またはワード線と接触している。具体例としての連結素子は、イリジウムまたはタングステン電極に連結している酸化、硫化およびセレン化銅、たとえば、酸化イリジウムまたは酸化トリウムであり得る。電気連結素子は、オーム接触、導電プラグを介した接触、容量接触、介在トンネル接合を介した接触、もしくは介在分離デバイス（接合ダイオード、ショットキーダイオードまたはトランジスタ）を介した接触、または他の電気デバイスを介した接触を提供することができる。電気連結素子のさらなる機能は、電極とフィールドプログラマブルフィルムの間に化学的または物理的障壁を生じ、それによってそのフィールドプログラマブルフィルムの電子移動または他の物理的汚染を緩和することであり得る。
【０１１５】
他の実施態様には、光学現象に応答するデバイスが挙げられる。一つの実施態様において、本電界プログラマブルフィルムは、電界を適用することによってプログラムし、読み出すことができ、好適な波長を有する光線をあてることによって消去することができる。たとえば、金ナノ粒子を有する電界プログラマブルフィルムは、約４００ｎｍより短い波長の光線をあてることによって有効に消去することができ、約３６５ｎｍより短い波長の光線をあてることによってさらに有効に消去することができる。電気的プログラミングは、消去光源をシールドしない電極配置、たとえば、いずれかの側面に対して垂直に伸びる電極を有するトレンチ配置、またはその電界プログラマブルフィルムに電気的に連結しており、その電界プログラマブルフィルムと光源の間に挿入された透明電極を有する水平積層配置での電極構造を利用することにより、有利に達成することができる。
【０１１６】
他の実施態様において、本電界プログラマブルフィルムはプログラムし、および好適な波長を有する光線をあてることにより、任意に消去することができ、また電気的に読み出すことができる。光学的にプログラムおよび、任意に、消去することは、プログラミング光源をシールドしない電極構造、たとえばいずれかの側面に対して垂直に伸びる電極を有するトレンチ配置、または電界プログラマブルフィルムに電気的に連結し、電界プログラマブルフィルムと光源の間に置かれた透明電極を有する水平積層配置での電極構造を利用することにより、有利に達成することができる。たとえば、金ナノ粒子を有する電界プログラマブルフィルムは、約５４０ｎｍより短い波長の光線をあてることにより有効にプログラムすることができ、約５００ｎｍより短い波長の光線をあてることにより、さらに有効にプログラムすることができ、また４００ｎｍより短い、さらに有効には約３６５ｎｍより短い波長の光線をあてることにより、任意に、消去することができる。ビッド単位の光学アドレス指定は、コアの屈折率がそのクラッディングより高い、任意に先細にした光ファイバーまたはナノピペットからの光線をその電界プログラマブルフィルムに直接向ける近距離場光学を用いることにより、または構成されてパターン形成された発光ダイオードにより、達成することができる。
【０１１７】
透明電極は、ＳｎＯ２が、Ｉｎ２Ｏ３に対して１〜２０重量％、とりわけ５〜１２重量％の範囲でＩｎ２Ｏ３にドープされているインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、またはＺｎＯが、Ｉｎ２Ｏ３に対して１〜２０重量％、とりわけ５〜１２重量％の範囲でＩｎ２Ｏ３にドープされているインジウム亜鉛酸化物を含むことができる。ＩＴＯは、酸化物を基準にして約１重量％までのレベルで他の金属酸化物、たとえばＴｉＯ２、ＰｂＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２ＺｎＯなどを、含有することができる。インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）は、酸化物を基準にして約１重量％までのレベルで他の金属酸化物、たとえばＴｉＯ２、ＰｂＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｎＯ２などを含有することができる。導電性有機透明電極も用いることができる。これらには、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、導電性ポリエステル、たとえば、Ａｇｆａ−Ｇｅｖａｅｒｔ  ＮＶ，Ｂｅｌｇｉｕｍから入手可能なＯＲＧＡＣＯＮ（商標）透明導電性フィルムなどが挙げられる。透明電極フィルムは、約３６５ｎｍ以下の波長で約４０％より高い、さらに有効には約５０％より高い透明度を示すべきである。
【０１１８】
本電界プログラマブルフィルム組成物から得られた電界プログラマブルフィルムは、電子メモリおよびスイッチングデバイスまたはデータ記憶デバイスに用いることができる。これらのデバイスは、単一のフィルムを有することができ、または複数のフィルムを有することができる。複数のフィルムを有するデバイスは、一般に積層デバイスと呼ばれる。後続の図は、本電界プログラマブルフィルムを用いることができる多数の例示的実施態様を図示するものである。図１は、メモリデバイスとして用いることができるクロスポイント型アレイの一例を図示するものである。このクロスポイント型アレイは、第一電極３、第二電極４に連結された単一の電界プログラマブルフィルム２、第一電極に接続された可変プログラム／読み出し電圧源５、および第二電極に接続された対照またはアース６を含む。電極は、その電界プログラマブルフィルムの表面に、それと密接した状態で配置されている。後で論じるような他の実施態様では、電極は、電界プログラマブルフィルムの表面を基準にして移動することができる。図２（ａ）は、７によって表される連続電界プログラマブルフィルム、ワード線のアレイ（その一例が８である）、ビット線のアレイ（その一例が９である）、および電界プログラマブルフィルム７を挿入することによってワード線８とビット線９の交点に形成された電界プログラマブルフィルム素子１０を備えたクロスポイント型アレイ・メモリデバイスの断面図を図示するものである。図２（ｂ）は、１１によって表される多数のピクセル化電界プログラマブルフィルム素子を備えたクロスポイント型アレイ・データ記憶デバイスの断面図を図示するものである。各電界プログラマブルフィルム素子は、ワード線（１２により例示）およびビット線（１３により例示）に電気的に連結している。加えて、電界プログラマブルフィルムとワード線の間には、多数の電気連結素子（１４により例示）が挿入されている。
【０１１９】
図３（ａ）は、具体例としての連結部１９および２０、それぞれを介して、具体例としてのビット線１７および具体例としてのワード線１８に電気的に連結している、１６によって表される電界プログラマブルフィルム素子を含む、クロスポイント型アレイメモリデバイスの略図を図示するものである。ブロック線図形で検出電子部品２１およびポーリング電子部品２２も示す。図３（ｂ）は、具体例としてのビット線２４および具体例としてのワード線２５に電気的に連結している電界プログラマブルフィルム素子（その一例を２３によって示す）を含む、クロスポイント型アレイデバイスの略図を図示するものである。その電界プログラマブルフィルム素子は、分離ダイオード（その一例は、２７によって示される）を介して、それらのそれぞれのビット線（２４での接続により例示）に電気的に連結しており、また２８でそれらのそれぞれのワード線にさらに電気的に連結している。個々のビットをアドレス指定し、それらから得られるシグナルを増幅するために用いられるポーリング電子部品２９および検出電子部品３０も、ブロック図形で示す。
【０１２０】
図４は、基板３１上の積層データ記憶デバイスの断面部分分解図を図示するものであり、多数の導電性もしくは半導電性電極（３２により例示）および誘電率を有する絶縁材３３からなる垂直線アレイと、前記導電性もしくは半導電性電極（３２により例示）に電気的に連結している電界プログラマブルフィルム３４と、水平線アレイの導電性もしくは半導電性電極（３５により例示）であって各電極が誘電率を有する絶縁材（３６により例示）によってその最隣接電極と分離されているものと、を有する第一デバイス層、ならびに誘電体絶縁層３７によって第一デバイス層と分離されている、多数の導電性もしくは半導電性電極（３８により例示）および誘電率を有する絶縁材３９からなる垂直線アレイと、前記導電性もしくは半導電性電極（３８により例示）に電気的に連結している電界プログラマブルフィルム４０と、水平線アレイの導電性もしくは半導電性電極（４１により例示）であって各電極が誘電率を有する絶縁材（４２により例示）によってその最隣接電極と分離されているものと、を有する第二デバイス層を含む。
【０１２１】
一般に、その水平線と垂直線は、直接物理的および電気的な接触をすることなく、互いに交差しており、この場合、水平線と垂直線の各規定交点で、水平線は、電界プログラマブルフィルム素子の第一表面に電気的に連結しており、垂直線は、電界プログラマブルフィルム素子の第二表面に電気的に連結しており、また前記積層データ記憶デバイスは、下記式から選択される構成を含む：
【０１２２】
【数２】
2005307191.tif 000017
【０１２３】
式中、ｎ−１およびｍは、繰り返し層の数を表し、ｎ＝１〜３２、ｍ＝１〜１６であり、Ｈは、水平線アレイであり、Ｖは、垂直線アレイであり、Ｐは、本質的に同一平面方式で配列された一組の電界プログラマブルフィルム素子であり、Ｄは、誘電体絶縁層である。  
【０１２４】
上で説明した単層メモリ構造に加えて、図４、５および６に示されているものような多層構造も構築することができる。それらの図には、簡略化のために二、三のデバイスしか示していないが、より多くの数が添付の特許請求の範囲に従って想定される。
【０１２５】
図４および５は、誘電体絶縁層によって分離された積層構造を示している。そうした層は、実質的に平面層様構造を成し、そのため、そうした平面層様構造の積層を可能にし、それ故、体積メモリデバイスが形成される。本発明の分離層は、様々な層を互いに、電気的に、容量的に、および、任意に、光学的に分離するためのものである。加えて、その材料は、ビアホール（ｖｉａ  ｈｏｌｅ）が様々な層を相互接続するために連絡することができるように、エッチングすることができるものでなければならない。テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）または他のケイ酸オルトエステル、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、二酸化チタン（チタニア）、アルミニア、ジルコニア、トリア、イリジアなど分解から化学蒸着によって生成される、無機分離材料、たとえば酸化ケイ素などが、このために用いられる。加えて、有機および有機ケイ素分離材料、たとえば、Ｃ１〜Ｃ１０アルカン置換を有するシロキサン、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル、アリールまたはアルキルアリール置換を有する置換シルセスキオキサンを含むスピン−オンガラス配合物、テトラフルオロエチレンを含むフルオロポリマー、ポリイミドなどが、好適な分離材料である。
【０１２６】
たとえばワード線に沿った、個々のビットの分離は、図５において説明および示されてる種類の接触ダイオード構造を用いて達成される。電極がデバイス層間で共有されている積層デバイスを図６に例示する。これらの積層デバイスは、それらが分離層を用いない点で区別される。その代わり、ワード線が、隣接するフィールドプログラマブルフィルム層間で共有される。
【０１２７】
図５は、基板４３、第一デバイス層および第二デバイス層を有する積層データ記憶デバイスの断面部分分解図を図示している。第一デバイス層は、導電性もしくは半導電性ライン（４４により例示）、これは４４とは異なる仕事関数を有する導電性または半導電性材料（４５により例示）と接触し故に接触ダイオードを形成し、および誘電率を有する絶縁体（４７により例示）を有する垂直線アレイと、電界プログラマブルフィルム４６と、導電性もしくは半導電性ライン（４８により例示）および誘電率を有する絶縁体（４９により例示）を含む水平線アレイと、を含む。そのダイオードは、２．７ｅＶと４．９ｅＶの間の仕事関数を有する金属と４．５ｅＶより大きい仕事関数を有する導電性ポリマーとを含むアノードを含む。４６の底面の部分は、４４および４５により形成された接触ダイオードによってライン４４に電気的に連結している。４６の上面の部分は、ライン４８に電気的に連結している。
【０１２８】
図５は、誘電率を有する分離フィルム５０によって第一デバイス層と分離されている第二デバイス層を断面図形式でさらに図示するものである。第二デバイス層は、導電性もしくは半導電性ライン（５１により例示）、これは５１とは異なる仕事関数を有する導電性または半導電性材料（５２により例示）と接触し故に接触ダイオードを形成し、および誘電率を有する絶縁体（５４により例示）を有する垂直線アレイと、電界プログラマブルフィルム５３と、導電性もしくは半導電性ライン（５５により例示）および誘電率を有する絶縁体（５６により例示）を含む水平線アレイと、を含む。５３の底面の部分は、５１および５２により形成された接触ダイオードによってライン５１に電気的に連結している。４６の上面の部分は、ライン５５に電気的に連結している。図５には第一および第二デバイス層を、互いに整列させて示されているが、内部接続を助長するためにオフセットにしてもよい。
【０１２９】
基板５７および三つのデバイス層を含むさらに他の積層データ記憶メモリデバイスの部分分解断面図を図６に提供する。第一デバイス層は、導電性もしくは半導電性ライン（５８により例示）、これは５８とは異なる仕事関数を有する導電性または半導電性材料（５９により例示）と接触し故に接触ダイオードを形成し、および誘電率を有する絶縁体（６１により例示）を有する垂直線アレイと、電界プログラマブルフィルム６０と、導電性もしくは半導電性ライン（６２により例示）、および誘電率を有する絶縁体（６３により例示）を含む水平線アレイと、を含む。６０の底面の部分は、５８および５９によって形成された接触ダイオードによりライン５８に電気的に連結している。６０の上面の部分は、ライン６２の底側に電気的に連結している。
【０１３０】
図６における第二デバイス層は、導電性または半導電性ライン（６２により例示）および誘電率を有する絶縁体（６３により例示）を有する第一デバイス層と同じ水平線アレイと、電界プログラマブルフィルム６４と、導電性もしくは半導電性ライン（６６により例示）、これは６６とは異なる仕事関数を有する導電性または半導電性材料（６５により例示）と接触し故に接触ダイオードを形成し、および誘電率を有する絶縁体（６９により例示）を含む垂直線アレイと、を含む。６４の底面の部分はライン６２の上表面と電気的に連結している。６４の上面の部分は、６５および６６により形成された接触ダイオードによってライン６６に電気的に連結している。導電性または半導電性ライン６２と絶縁体６３を含む水平線アレイは、第一および第二デバイス層によって共有されている。
【０１３１】
図６における第三デバイス層は、導電性もしくは半導電性ライン（６６により例示）、これは６６とは異なる仕事関数を有する導電性または半導電性材料（６７により例示）と接触し故に接触ダイオードを形成し、および誘電率を有する絶縁体（６９により例示）を有する垂直線アレイと、電界プログラマブルフィルム６８と、導電性または半導電性ライン（７０により例示）および誘電率を有する絶縁体（７１により例示）を含む水平線アレイを含む。６８の底面の部分は、６６および６７により形成された接触ダイオードによりライン６６に電気的に連結している。図６における第三デバイス層は、６７を介して電極（６６により例示）を第二デバイス層と共有している。６８の上面の部分は、ライン７０の底側に電気的に連結している。
【０１３２】
図７は、メモリ素子が接合形ダイオードによって分離されているデータ記憶メモリデバイスの断面連続図７（ａ）および断面分解図（７ｂ）を提供するものである。ｐ型半導体７２が基板として用いられ、垂直ｎ＋ビット線アレイ（７３により例示）と、各ビット線内にドープされた多数のｐ＋ゾーン（７４により例示）と、電界プログラマブルフィルム素子を分離するのためのパターン化マトリックス７５と、電界プログラマブルフィルム素子（７６により例示）と、それぞれ電界プログラマブルフィルム素子の列と接触している導電性または半導電性ワード線７７とを伴う。ｐ＋領域７４およびｎ＋ビット線７３は、読み出し、書き込みおよびアドレス指定のために所定のビットを電気的に分離する分離ダイオードのアレイを形成する。
【０１３３】
図２および３におけるものなどのクロスポイント型アレイ内の個々のビットのアドレス指定には、選択されたビットと、隣接のビットならびに同じワード線に沿ったビットとの分離が必要である。一般に、この分離は、「オン」および「オフ」閾値電圧の大きさが有意に異なるそのデバイスに「オン」および「オフ」閾値電圧の非対称性を誘導することに効果を果たす。
【０１３４】
そうした非対称性を生じさせる一つの方法は、電界プログラマブルフィルムの堆積前に一方の電極上に無機酸化物を形成させることによる。これは、その電極の金属に、空気中で自然酸化物を形成させることによって、またはさらに積極的にはオゾン中でその金属電極を酸化することによって、達成することができる。このように、二つの電極の表面を異なる方法で電界プログラマブルフィルムと電気的に連結させる：一方は、容量結合により電気的に連結させ一方で、他方は、直接接触させる。その電極上の酸化物コーティングは、トンネリング、ホットキャリヤ注入または電子ホッピングによる電界プログラマブルフィルムへの電荷注入を可能ならしめるに足る薄さでなければならい。たとえば、酸化アルミニウムでは、０．５から３．０ｎｍの厚さが用いられる。
【０１３５】
そうした非対称性を生じさせる他の方法は、仕事関数が異なる金属の使用による。仕事関数は、金属の表面から無限遠に電子を移動させるために必要なエネルギーと定義される。金属および他の元素の結晶面が異なることは、異なる仕事関数を示すが、電界プログラマブルフィルム上で用いられる電極は、多結晶質である。従って、仕事関数は、電界プログラマブルフィルムと接触している結晶形態の平均を含む。例として、一方がアルミニウム電極と接触しており（Φ〜４．２電子ボルト（ｅＶ））、他方がニッケル電極と接触している（Φ〜５．２ｅＶ）電界プログラマブルフィルムを考える。アルミニウム電極がアノードであり、順方向バイアスをアルミニウム電極からニッケル電極への進行と定義しするならば、その「オン」状態を開始させるために必要な順方向バイアス電圧の大きさは、「オフ」状態にするために必要な逆方向バイアス電圧の大きさより大きいであろう。遷移金属の中で、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、ＷおよびＺｒはすべて、５ｅＶより小さい仕事関数を示し、Ｒｈは、約５ｅＶの仕事関数を示し、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＰｄおよびＰｔは、５ｅＶより大きい仕事関数を示す。
【０１３６】
フィールドプログラマブルフィルムを含むデバイスを非対称性にさせるさらに他の方法は、有機導体および半導体を用いる接触ダイオードを導入する方法である。そうしたダイオードは、Ｌ．Ｓ．Ｒｏｍａｎ  ａｎｄ  Ｏ．Ｉｎｇａｎａｓ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌｓ、１２５、（２００２）、４１９に記載されており、また図２（ｂ）および５を参照することによりさらに理解することができる。簡単に言えば、これらのダイオードは、一方がＡｌ電極（Φ〜４．２ｅＶ）と接触しており、他方がポリ（４−スチレンスルホネート）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）（Φ〜５．２ｅＶ）と接触し、そしてまたそれがアルミニウム電極と接触している、ポリ（３−（２’−メトキシ−５’−オクチルフェニル）チオフェン）（ＰＯＭｅＯＰＴ）（Φ〜３ｅＶ）などの低仕事関数の導電性ポリマーを含む。そのデバイスにおいて、ＰＯＭｅＯＰＴは、電界プログラマブルフィルムと金属電極の間に挿入される。銅＜１１０＞（Φ〜４．５ｅＶ）などの同様の仕事関数の電極を有するアルミニウムまたは他の何らかの金属が、その電界プログラマブルフィルムの反対側に適用される。本発明に用いられる他の有機導体および半導体は、ドープされたポリアニリン、ドープされたポリピロール、ポリチオフェンおよびポリフェニレンビニレンである。加えて、上の例と同様の方式で、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）を用いて「オン」および「オフ」電圧の非対称性を導入することができる。
【０１３７】
「オン」および「オフ」電圧の非対称性を導入するさらに他の方法は、図７に示されている種類の半導体ダイオードと接触した状態にデバイスを配置する方法である。「オン」および「オフ」電圧を分離するさらに他の方法は、電界効果隔離トランジスタと電気的に接触した状態にデバイスを置く方法である。これは、電界プログラマブルフィルムを、金属「プラグ」電極を介して、または直接にそのトランジスタのソースまたはドレーンに電気的に連結させて、ゲートが「開放」状態にある時にのみそのデバイスをプローブまたはプログラムすることができるように、することができる。
【０１３８】
メモリまたはデータ記憶モードでのそのメモリセルのプログラミング、読み出しおよび消去は、その閾値電圧より上でそのセルにパルス入力して「オン」条件下に置き、閾値下電圧でパルス入力してそのセルを読み出して、それが「オン」であるか「オフ」であるかを判定し、充分に負の電圧でそのセルにパルス入力してそのセルを「オフ」にすることによって、達成させることができる。加えて、第二正電圧閾値より上の充分に正の電圧でパルス入力することによりセルを「オフ」にすることができ、従って負のパルスの必要性を回避できることが判明した。
【０１３９】
別の用途では、本明細書に記載のフィールドプログラマブルフィルムを大量データ記憶用の媒体として用いることができる。一つの実施態様において、そのフィールドプログラマブルフィルムは、５から５００ｎｍの厚さ有する。一つの実施態様において、そのフィールドプログラマブルフィルムは、１０から２００ｎｍの厚さを有する。さらに他の実施態様において、そのフィールドプログラマブルフィルムは、１０および１００ｎｍの厚さを有する。そのフィルムを導電性または半導電性基板上に配置する。半導体基板の例は、ドープシリコンウェハ、炭化ケイ素、シリコンゲルマニウム、シリコン・オン・シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、インジウムガリウムヒ化物、窒化ガリウム、リン化ガリウム、アンチモン化ガリウム、ヒ化インジウム、窒化インジウム、リン化インジウム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化鉛、テルル化鉛、ヒ化アルミニウム、窒化アルミニウム、リン化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、窒化ホウ素、リン化ホウ素、ゲルマニウム、または約０．０５ｅＶと約２．５ｅＶの間のバンドギャップを有する任意の半導体材料であり、一方、導電性基板の例は、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、錫、ゲルマニウム、鉛など、または上記の少なくとも一つを有する組合せである。
【０１４０】
一つの実施態様において、データ記憶は、フィルムを導電性またはオン状態にするために充分な振幅の交流（ＡＣ）、直流（ＤＣ）またはＤＣバイアスＡＣ電気信号を印加することによって達成される。電気信号は、走査型プローブ顕微鏡において用いられるものなどの導電性チップを用いて、通常、約−１０Ｖから約１０Ｖである。ＡＣ信号が用いられる場合、そのＡＣ信号は、約０．５ｋＨｚから約１００ＭＨｚ、通常は約１０ｋＨｚから約１ＭＨｚである。接触モードまたは非接触モードでチップによって電界を適用することができ、その結果、電界プログラマブルフィルム内に、約０．５ｎｍから約５００ｎｍの直径、さらに多くの場合、約０．５から約５０ｎｍの直径を有する導電性ドメインを生じさせる。ドメインは、電流、インピーダンス、電圧降下、キャパシタンス、タッピング位相シフトまたは前記のあらゆる組合せをモニターしながら、接触または非接触モードで約−１０Ｖから約１０ＶのＡＣ、ＤＣまたはＤＣバイアスＡＣ信号を用いて走査型力顕微鏡チップによって読み出すことができる。加えて、フィールドプログラマブルフィルムは、光学的手段または光学的手段と前記電気信号の１以上との併用により、書き込む、消去するまたは読み出すことができる。導電性ドメインのサイズは、所望の用途に最適化することができる。たとえば、走査型プローブ顕微鏡チップで読み出し可能なドメインは、約１ｎｍから約１００ｎｍであり得、一方、ＣＤプレーヤーなどに見られるようなレーザープローブで読み出し可能なドメインは、約１００ｎｍから約５００ｎｍの直径を有する。このように、フィールドプログラマブルフィルムは、少なくとも一つの電極が、そのフィールドプログラマブルフィルムの表面に対して固定された位置に保持されていない構造でプログラムすることができる。このように情報を記憶する装置の例は、国際特許出願公開第ＷＯ０２／０７７９８６号に記載されている。
【０１４１】
上で詳述したものなどのメモリデバイスは、従来のメモリデバイスが利用されている任意の用途を含む様々な用途に用いることができる。一つの実施態様では、不揮発性ポリマーメモリを、従来の揮発性メモリ、たとえばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭまたは他の揮発性メモリとともに集積する。これは、電界プログラマブルフィルムを有する１以上のメモリデバイスとともに１以上の従来のメモリデバイスを実装することを含む様々な方法で行うことができる。あるいは、電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスを１以上のタイプの従来のメモリデバイスとともに単一のチップ上に集積することができる。たとえば、携帯電話などは、実行メモリとして揮発性ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭと、ならびにコードおよびデータ記憶用メモリとして不揮発性ＦＬＡＳＨとを用いる。従って、携帯電話では、多くの場合、ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭチップが、ＦＬＡＳＨチップとともに実装されており、単一ユニットとして販売されている。携帯電話用途では、電界プログラマブルフィルムは、ＦＬＡＳＨの代わりに用いることができるメモリデバイスにおいて用いることができ、マルチチップパッケージ内の一つの電界プログラマブルメモリデバイスとして、または従来の（たとえば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ）チップ上に集積された電界プログラマブルメモリデバイスとして、用いることができる。電界プログラマブルフィルムメモリデバイスは、不揮発性メモリ、バッキングストア、またはシャドウＲＡＭとして用いることができる。別の実施態様では、電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスを、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭまたは他の実質的に読み出し専用のメモリとともに集積または実装することができる。これらの実施態様において、電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスは、読み出し／書き込み可能であるため、修正可能な作業用または実行メモリとして役立つ。さらなる実施態様には、他の不揮発性メモリに貢献する機能性を提供するため、電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスと他の不揮発性メモリとの集積；たとえば、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ、ＦｅＲＡＭまたはＭＲＡＭとの集積が含まれる。他の実施態様は、状態情報の永久記憶を提供するための、従来のメモリ素子回路への電界プログラマブルフィルムメモリ素子の集積である。
【０１４２】
他の実施態様において、電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスは、他のタイプのメモリよりむしろロジック（ｌｏｇｉｃ）とともに集積することができる。ロジックとともに集積された電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスの第一の例では、メモリデバイスは、ロジックチップ上に集積されたメモリアレイとして用いられる。これにより、チップ上の、従来のメモリタイプで以前に達成することができなかった位置にメモリを組み立てること、たとえば、ロジックチップより高いＭ１以上のレベルに埋め込むことができる。従来のメモリと比較して、メモリサイズも増大する。チップ上にメモリを直接配置することによって、ピン／配線待ち時間が回避されるのでメモリアクセス速度が改善され、またチップ数および実装コストが減少されることによりコストが低下する。電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスをオン−チップキャッシュ（ｃａｓｈｅ）として用いて、シリコン領域の低下を保ちながら、また同時にそのキャッシュに不揮発性を持ち込みながら、キャッシュのサイズを増大させることができる。ロジックと電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスとの集積のそうした使用の適用例は、ＳＯＣおよびＣＰＵアプリケーションにおけるメモリアレイ、バッファ、ラッチ（ｌａｔｃｈ）、およびレジスタなどとしてのものであろう。
【０１４３】
電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスとロジックの集積は、メモリチップ上にコントローラ、インターフェースまたはメモリ支援機能の集積技術をもたらし、待ち時間および／またはコストを減少させる。メモリデバイス上に集積させることができるロジック機能の例には、ハイパートランスポートプロトコルロジックまたはメモリコントローラ、たとえば、高性能メモリ装置用のもの；キャッシュコントローラまたはクロスバースイッチ、たとえば、高性能キャッシュ用のもの；ネットワークまたはバスインターフェースなどのインターフェース、たとえば、ネットワーク記憶装置、ＩＯインターフェース、ＤＭＡコントローラ、またはルーター用のもの；ビデオインターフェース、たとえば、ＲＡＭＤＡＣ用のもの、またはビデオメモリ；ＵＳＢ「サムドライブ」用の集積ＵＳＢコントローラおよびファームウェアデバイスドライバなどの集積コントローラ；変換索引バッファ、変換索引バッファ用のページ枠テーブルなどのメモリ管理または索引ロジック；セグメント索引バッファが挙げられる。電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスを用いることにより、他の構成要素をオンチップ集積できることが理解される。
【０１４４】
電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスは、ロジックセルレベルならびにそれより高いレベルで支援ロジック回路と集積することもできる。そうした集積によって、再構成可能なロジックユニットが生じ、この場合、その論理ユニットの連結性、状態または機能は、そのメモリデバイスの状態により制御または規定される。そうしたデバイスには、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）が挙げられる。さらに、電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスは、内容参照可能メモリ装置の一部として機能することができる。
【０１４５】
本電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスの実施態様を用いて、多種多様なデータ構造を支持することができる。そのメモリデバイスを用いて、データ構造を実行、記憶、表示、送信または処理することもできる。そうしたデータ構造には、ブーリアン、バイト、整数（符号付および符合のない整数）、浮動小数点、文字；文字列；複合タイプ（たとえば、基本要素から成るもの）；スカラ、ポインタ、ベクトル、マトリックス；サブタイプおよび誘導型のオブジェクトベースの記述子などのオブジェクト指向記述子；順序テーブル、リンクリスト、待ち行列、ヒープおよびスタック；２分ツリーおよびより高次の順序ツリー；ハッシュテーブル；リレーショナルデータベースおよびそれらのキー；グラフなどが挙げられる。
【０１４６】
本電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスは、複雑な機械において利用することもでき、また記憶素子、プロセッサの部品、またはそれら両方としての機能を果たすこともできる。ポリマーメモリの一つの用途は、チューリング機械または万能チューリング機械の内部にある。ポリマーメモリは、ステートマシーン、たとえば、有限状態遷移機械、ムーア型順序機械、ミーリー型順序機械、ラビンもしくはブッチ型オートマトン、またはツリーオートマトンに含めることができる。ポリマーメモリは、神経回路網、たとえば、単一または多重レベルパーセプトロンマシン、反回性回路網、ホップフィールド・ネットワーク、ボルツマン・マシン、コホーネン・マップまたはＫａｋネットワークに含めることができる。ポリマーメモリは、ノイマン型アーキテクチャマシン（データおよびコード共用）またはハーバード型アーキテクチャマシン（データおよびコード分離）に含めることができる。これにより、実際にはノイマン型素子のクラスタとして実装される並列式計算機のアーキテクチャを含むことがわかるだろう。本メモリデバイスは、並列式、非連続型、非確定的、またはデータフロー利用処理コンピュータアーキテクチャの実行にも含めることができる。
【０１４７】
様々なタイプの計算デバイスが、本電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスを利用することができる。異なる種類の計算デバイスを定義する一つの方法は、文法として知られている数学的規則による方法である。たとえば、ある機械は、タイプ３の文法によって生成される言語を理解するものとして分類されることができ、そうした機械は、タイプ３の文法に応答するものとして定義される。この種類の機械の例には、ムーア型順序機械、ミーリー型順序機械、ラビン型オートマトン、ブッチ型オートマトン、Ｓｔｒｅｅｔｔ型オートマトンまたはツリーオートマトンを含む確定的有限状態遷移機械（またはオートマトン）が挙げられる。ある機械は、タイプ２の文法によって生成される言語を理解するもの、すなわちタイプ２の文法に応答するものとして分類することができる。この種類の機械の例には、計数オートマトンおよび確定的または非確定的プッシュダウンオートマトンが挙げられる。
【０１４８】
ある機械は、タイプ０または１の文法によって生成される言語を理解するもの、すなわちタイプ０または１の文法に応答するものとして分類することができる。この種類の機械の例には、線形拘束形オートマトン、チューリング機械または万能チューリング機械、１以上の「テープ」または一次元より大きな次元の「テープ」を備えたチューリング機械が挙げられる。
【０１４９】
本電界プログラマブルフィルムを有するメモリデバイスを利用する機械は、その命令およびデータ処理アーキテクチャに基づいて分類することもできる。ある機械は、単一命令単一データ機械、たとえば、ノイマン型アーキテクチャマシンまたはハーバード型アーキテクチャマシンであり得る。ある機械は、単一命令多重データ機械、たとえば、メモリマシン内のプロセッサまたはベクトルもしくはアレイプロセッサであり得る。ある機械は、多重命令多重データ機械、たとえば、データフロー利用プロセッサまたは他の非確定的プロセッサであり得る。ある機械は、多重命令単一データ機械であり得る。そうした機械の中のプロセッサは、ビットなどの公知の２進表示、または２より多い別の値を有する表示（ｑｕｂｉｔなどの代替表示を含む）などを用いることができる。
【０１５０】
本メモリデバイスは、上のタイプの１以上のハイブリッドを含むシステム、たとえば、データフロープロセッサの側面とノイマン型アーキテクチャの側面を併せ持つハイパースレッディングもしくは命令レベル並列化（ＩＬＰ）ノイマン型アーキテクチャ、または複数のノイマン型機械を用いるＭＩＭＤ機械の実施に利用することができる。そうした併用機械は、逐次、並行して、または複合材として操作することができる。
【０１５１】
本メモリデバイスは、より複雑でない構成要素、たとえば、カウンタ、バッファ、レジスタなどにも用いることができる。本メモリデバイスは、消費者製品、たとえば、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）、セットトップボックスなどに用いることができる。さらに本メモリデバイスは、マルチプロセッササーバーなどの複雑なコンピュータシステムに用いることができる。
【０１５２】
本電界プログラマブルフィルムは、電子供与体および／または電子受容体および／または供与体−受容体錯体が、ポリマーに結合していない他のフィルムを越える非常に多数の利点を有する。たとえば、揮発性電気活性部分は、ベークの間にフィルムには残存しなくなる。これは、特に厚さ５００ｎｍ未満のフィールドプログラマブルフィルムの組成の制御を難しくする。厚さが約１００ｎｍに達するような８−ヒドロキシキノリン、ペンタフルオロアニリン、ジメチルアントラセンなどの受容体材料については、その受容体材料の実質的に完全な消失を避けるために、１００℃未満のベーク温度が望ましい。加えて、ベーク時間は、一般には約３０分である。キャスティング溶媒の有意な部分を低温で除去するには、そうした長いベーク時間を要する。その上、揮発性固体材料は、薄膜または結晶質堆積物を形成してコーティング装置を汚染する。そうした汚染は、半導体デバイスの粒子誘導欠陥に有意に寄与する。
【０１５３】
本電界プログラマブルフィルムは、架橋形の場合、１２０から２５０℃の高温で熱および寸法安定性である。他の実施態様において、本電界プログラマブルフィルムは、１５０から２００℃の高温で熱および寸法安定性である。さらに、デバイスを作るために必要な後続の加工段階は、そのフィールドプログラマブルフィルムを損傷することなく行うことができる。そうした段階には、溶媒利用フォトレジスト塗布、エッチング、スパッタコーティング、真空蒸着、接着増進、化学機械研摩、別のフィールドプログラマブルフィルムの適用などが挙げられる。
【０１５４】
ここで、本発明の一部の実施態様を以下の実施例で詳細に説明する。配合物の実施例におけるすべての重量パーセントは、別様に明示されていない限り、その電界プログラマブルフィルムの全重量を基準にしたものである。
【実施例】
【０１５５】
実施例１
この実施例は、電子供与体として用いられる金ナノ粒子の合成を説明するものである。金ナノ粒子は、Ｍ．Ｊ．Ｈｏｓｔｅｔｌｅｒら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、１４（１９９８）１７によって詳細に説明されている二相成長抑止法を用いて室温で合成した。典型的な合成では、５０ミリリットル（ｍＬ）の水中の０．７９４グラム（ｇ）（２ミリモル（ｍｍｏｌ））のテトラクロロ金酸（ＨＡｕＣｌ４・３Ｈ２Ｏ）を含有する水溶液を、３．０ｇ（５．５ｍｍｏｌ）の臭化テトラオクチルアンモニウムを含有するトルエン溶液８０ｍＬに添加した。その混合物を１時間激しく撹拌した。分離したトルエン溶液に、０．８１ｇ（４ｍｍｏｌ）のドデカンチオール（ＤＳＨ）を添加した。得られた混合物を室温で１０分間撹拌した。その後、激しく撹拌しながら四水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）（２０ｍｍｏｌ）の水溶液５０ｍＬをその混合物に１０秒かけて添加し、得られた混合物を１時間、室温で、さらに撹拌した。暗色のトルエン相を回収し、分液漏斗を用いて水で洗浄して、真空下でその容積を約９０％減少させた。トルエン溶液を減少させたら、２０から４０ミリリットルのエタノールと混合することにより金ナノ粒子を沈殿させ、遠心分離を用いて分離した。その後、生成物をエタノールで、そして次にアセトンで交互に数回洗浄し、真空下で乾燥させた。この手順によって、小角Ｘ線散乱により測定して、ヘキサン溶媒中約１．３７ナノメートル（ｎｍ）の回転半径を有する金ナノ粒子を生じた。
【０１５６】
実施例２〜１８
ＮａＢＨ４溶液の添加およびその後の撹拌の間、低下させる温度を変えることによって、サイズが異なるナノ粒子を得た。ＮａＢＨ４溶液の添加時間またはＤＳＨ対ＨＡｕＣｌ４・３Ｈ２Ｏのモル比を変えることによっても、サイズが異なるナノ粒子を得た。結果を下の表２に要約する。
【０１５７】
【表１】
2005307191.tif 000018
【０１５８】
実施例１９
この実施例は、９−アントラセンメチルメタクリレートの合成を説明するものである。２リットルの三つ口丸底フラスコに、凝集器、滴下添加漏斗、メカニカルスターラーおよびガス挿入管を装備した。そのフラスコに、９−アントラセンメタノール（４８．９グラム、０．２３５ｍｏｌ）を装填し、１０分間、窒素でパージした。無水テトラヒドロフラン（３００ｍＬ）、ピリジン（３３ｍＬ）、およびトリエチルアミン（５０ｍＬ）をそのフラスコに添加し、得られた溶液を０℃に冷却した。シリンジを用いて塩化メタクリロイル（工業グレード、３７．５ｍＬ、４０．１グラム、０．３４５ｍｏｌ）を添加漏斗に添加し、激しく撹拌されている溶液に１時間かけてゆっくりと一滴ずつ添加した。茶色がかった沈殿が生成し、凝集してグミ状の塊になり、それが、定期的に撹拌を妨げた。反応を０℃の温度で２時間保持し、その後、一晩かけて徐々に室温に温めた。水（４００ｍＬ）で反応を停止させた。エチルエーテル（３００ｍＬ）をフラスコに添加し、２リットルの分液漏斗の中で相を分離させた。有機相を、２０％の塩酸（ＨＣｌ）水溶液（４００ｍＬ）、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）飽和水溶液（８００ｍＬ）、および塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）飽和水溶液（４００ｍＬ）で順次洗浄した。有機相を硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）で乾燥させて、濾過し、真空下で溶媒を除去した。得られた粗製生成物を、メタノール（ＭｅＯＨ）（４００ｍＬ）を用いて二回分式で再結晶させた。
【０１５９】
実施例２０
この実施例は、キノリン−８−イルメタクリレートの合成を説明するものである。典型的な合成は、９−アントラセンメタノールの代わりに８−ヒドロキシキノリン（３４．１グラム、０．２３５ｍｏｌ）を用いたこと以外、実施例１９と同様の方式で行った。
【０１６０】
実施例２１
この実施例は、９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマーの合成を説明するものである。５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに凝集器およびガス挿入管を装着し、１５分間、窒素でパージした。その後、そのフラスコに１２０ｍＬの脱気したテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、９−アントラセンメチルメタクリレート（ＡＮＴＭＡ）（１０．０グラム、３６．２ｍｍｏｌ）、および２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）（９．３ｍＬ、１０．０グラム、７６．８ｍｍｏｌ）を装填した。この混合物に、１，１’−アゾビス−（シクロヘキサンカルボニトリル）（ＶＡＺＯ  ８８としてＤｕ  Ｐｏｎｔから市販されているもの）（０．５７グラム、２．３３ｍｍｏｌ、２．８５重量％）を添加し、溶液を加熱して還流させた。２４時間後、追加分のＶＡＺＯ  ８８開始剤（０．８９グラム、３．６４ｍｍｏｌ、４．４５重量％）を添加し、混合物をもう２４時間還流させた。その後、反応を室温に冷却し、ＴＨＦ溶液を、エチルエーテル中２０容量パーセントのヘキサンを含有するヘキサン／エチルエーテル溶液５００ｍＬに注いで、ポリマーを沈殿させた。固体ポリマーを吸引濾過によって回収し、真空下で乾燥させて、１９．５ｇ（９８％）を飛散性白色固体として生じた。
【０１６１】
実施例２２
この実施例は、キノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマーの合成を説明するものである。この合成は、９−アントラセンメチルメタクリレートの代わりにキノリン−８−イルメタクリレート（７．７１グラム、３６．２ｍｍｏｌ）を添加すること以外、実施例２１と同様の方式で行う。
【０１６２】
実施例２３
この実施例は、９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーの合成を説明するものである。この合成では、５００ｍＬの丸底枝付きフラスコ（「反応体レザバー」）にプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）（１１７．５グラム）、９−アントラセンメチルメタクリレート（４６．０グラム、１６６ｍｍｏｌ）、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（６．８２グラム、５２．４ｍｍｏｌ）、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（２２．２グラム、８９．４ｍｍｏｌ）、およびｔ−アミルペルオキシピバレート（７．５グラム、３９．８ｍｍｏｌ）を装填した。フラスコにゴム製セプタムキャップをした。電子制御ポンプに接続した排出管を、セプタムキャップを通して挿入した。底にバルブが付いた１リットルの三つ口フラスコ（「反応容器」）に加熱マントル、加減抵抗器（スライダック）、フリードリッヒ・凝集器、メカニカルスターラー、クライゼンヘッド、サーマルプローブ（出力制御装置に接続した熱電対）、および窒素挿入口を装備した。そのフラスコにＰＧＭＥＡ（２７５グラム）を装填し、その後、温度を８５℃に上昇させて、平衡させた。約１２０分の全反応体供給時間が達成されるようにＰＧＭＥＡで予め流量を較正した電子制御ポンプ（ＳｃｉＬｏｇ製）を用いて、上記モノマー−開始剤溶液を約１．６９ｍＬ／分の反応体供給速度で反応体レザバーから反応容器に供給した。供給が完了したら、反応を８５℃の温度で３０分間撹拌し、この時、脱気したｔ−アミルペルオキシピバレート（７．５グラム、２７．５ｍｍｏｌ）、およびＰＧＭＥＡ（２５グラム）を約１．１４ｍＬ／分の速度で反応に供給した。脱気したｔ−アミルペルオキシピバレートおよびＰＧＭＥＡは、チェースとして供給したものであり、３０分にわたって反応器に供給する。脱気したｔ−アミルペルオキシピバレートおよびＰＧＭＥＡの供給が完了した後、反応を８５℃の温度でもう１時間撹拌し、その後、室温に冷却して、好適な容器に移した。
【０１６３】
実施例２４
この実施例は、キノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーを合成するために行われた。典型的な合成は、９−アントラセンメチルメタクリレートの代わりにキノリン−８−イルメタクリレート（３５．４グラム、１６６ｍｍｏｌ）を用いたこと、および全添加時間が１２０分になるように、反応体供給速度が約１．６０ｍＬ／分であったこと以外は、実施例２３と同様の方式で行った。
【０１６４】
実施例２５
この実施例の配合物は、実施例２１から得た９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマー（０．３グラム）を、実施例１からの金ナノ粒子（０．０７５グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量５０／５０のブレンド（１４．６３グラム）と反応させることによって調製した。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。１００ミリメートルの直径を有するシリコンウェハ上に配合物をスピンコーティングすることによって、試験メモリセルを製造した。シリコンウェハは、約０．０００１〜約０．１Ω−ｃｍの固有抵抗を有するｐ型ウェハであった。その後、そのシリコンウェハを１１０℃のホットプレートで６０秒間ベークして、約２０から約１００ｎｍの厚さを有するフィルムを得た。平均厚は、約５０ｎｍであった。その後、直径約０．５ｍｍ、厚さ約４５ｎｍのアルミニウムドットを、約１０−６から５×１０−５トールの圧力でシャドーマスクを通してそのフィルムの上面に熱で蒸着させた。アース端子として構成されたシリコンウェハおよび作業電極として構成されたアルミニウム電極を備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ  ６５１７Ａ電位計を用いて、電流電圧特性を測定した。全測定は、０．０Ｖから約７．０Ｖ、７．０Ｖから０．０Ｖ、および０．０から−７．０Ｖをスイープするように初期プログラムされたＬａｂ  Ｖｉｅｗ  ソフトウエア（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐ．）を用いて制御した。その後、正および負電圧をスイープする間のセルのオーバードライブを回避するように、電圧範囲を調節した。オフ状態での電流は、一般に、約１０ナノアンペア（ｎＡ）以下であり、一方、オン状態での典型的な電流は、約１マイクロアンペア（μＡ）以上であった。
【０１６５】
実施例２６
この実施例の配合物は、実施例２１からの９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマー（０．３グラム）を、実施例１からの金ナノ粒子（０．１０１グラム）、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）テトラヒドロイミダゾ［４，５−ｄ］イミダゾール−２，５−ジオン（０．１０１グラム）、ｐ−トルエンスルホン酸溶液（メトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量５０／５０のブレンド中、１重量％のｐ−トルエンスルホン酸の溶液、０．２０１ｇ）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量５０／５０のブレンド（１６．１グラム）を併せることによって調製する。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過する。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、ポリマーベースのフィルムを２００℃のホットプレートで６０秒間、２回ベークすること以外、実施例２５におけるように製造し、試験する。
【０１６６】
実施例２７
この実施例の配合物は、実施例２２からのキノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマー（０．３グラム）を、実施例１からの金ナノ粒子（０．０７５グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンのブレンド（１４．６３グラム）と併せることによって調製する。メトキシベンゼンと２−ヘプタノンは、１：１の比率で混合する。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過する。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、実施例２５のものと同様の方式で製造し、試験する。
【０１６７】
実施例２８
この実施例の配合物は、実施例２２からのキノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートコポリマー（０．３グラム）を、実施例１からの金ナノ粒子（０．１０１グラム）、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）テトラヒドロイミダゾ［４，５−ｄ］イミダゾール−２，５−ジオン（０．１０１グラム）、ｐ−ニトロベンジルトシレート溶液（０．２０１グラム）（メトキシベンゼンと２−ヘプタノンの１：１混合物中１重量％のｐ−ニトロベンジルトシレートを含むｐ−ニトロベンジルトシレート溶液）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの１：１混合物（１６．１グラム）を併せることによって調製する。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過する。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、ポリマーベースのフィルムを２００℃のホットプレートで６０秒間、２回ベークすること以外、実施例２５に記載したものと同様の方式で製造し、試験する。
【０１６８】
実施例２９
この実施例の配合物は、ＰＧＭＥＡを含有する溶液中の実施例２３からの９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマー（２．０ｇの溶液）を、実施例１からの金ナノ粒子（０．０７５グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量１：１のブレンド（１２．９３グラム）と併せることによって調製した。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、ポリマーベースのフィルムを２００℃のホットプレートで６０秒間、２回ベークしたこと以外、実施例２５におけるように製造し、試験した。
【０１６９】
実施例３０〜４６
これらの各実施例の配合物は、表３に示されているような計量サイズのナノ粒子をほぼ同数生じるように、実施例２３からの９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーの溶液２．０グラムを、金ナノ粒子（実施例２〜１８から）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量１：１の混合物と併せることによって調製した。９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーの溶液は、ＰＧＭＥＡ中、１５重量％の９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーを構成していた。
【０１７０】
【表２】
2005307191.tif 000019
【０１７１】
各配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、ポリマーベースのフィルムを２００℃のホットプレートで６０秒間、２回ベークしたこと以外、実施例２５におけるように製造し、試験した。
【０１７２】
実施例４７
ＰＧＭＥＡの溶液中の実施例２４のキノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマー２．０グラムを、実施例１からの金ナノ粒子（０．０７５グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量１：１の混合物（１２．９３グラム）と併せた。キノリン−８−イルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーは、ＰＧＭＥＡ中の溶液の１５重量％を構成していた。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、ポリマーベースのフィルムを２００℃のホットプレートで６０秒間、２回ベークしたこと以外、実施例２５におけるように製造し、試験した。
【０１７３】
実施例４８
ＰＧＭＥＡ中に１５重量％の実施例２３の９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーを含む溶液２．０グラムを、フェロセン（０．０７５グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量１：１の混合物（１２．９３グラム）と併せた。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、ポリマーベースのフィルムを２００℃のホットプレートで６０秒間、２回ベークしたこと以外、実施例２５におけるものと同様の方式で製造し、試験した。この配合物の「オン」電流（ＩＯＮ）の電流は約１０μＡ以上であった。
【０１７４】
実施例４９
ＰＧＭＥＡ中に１５重量％の実施例２３の９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーを含む溶液２．０グラムを、４，４’，５，５’−ビス（ペンタメチレン）テトラチアフルバレン（０．１３７グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの１：１混合物（１２．４４グラム）と併せた。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。試験メモリセルは、１００ミリメートルの直径を有するシリコンウェハ上に配合物をスピンコーティングすることによって製造した。シリコンウェハは、約０．０００１〜約０．１Ω−ｃｍの固有抵抗を有するｐ型ウェハであった。その後、そのシリコンウェハを１１０℃のホットプレートで６０秒間ベークして、約２０から約１００ｎｍの厚さを有するフィルムを得た。平均厚は、約５０ｎｍであった。その後、直径約０．５ｍｍ、厚さ約４５ｎｍのアルミニウムドットを、約１０−６から５×１０−５トールの圧力でシャドーマスクを通してそのフィルムの上面に熱で蒸着させた。接地されたシリコンウェハおよび作業電極として構成されたアルミニウム電極を備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ  ６５１７Ａ電位計を用いて、電流電圧特性を測定した。全測定は、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＬａｂ  Ｖｉｅｗ  ソフトウエアによって制御し、０．０Ｖから約７．０Ｖ、７．０Ｖから０．０Ｖ、および０．０から−７．０Ｖをスイープするように初期プログラムした。その後、正および負電圧をスイープする間のセルのオーバードライブを回避するように、電圧範囲を調節した。
【０１７５】
実施例５０
この実施例の配合物は、実施例２３からの９−アントラセンメチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートターポリマーを実施例１からの金ナノ粒子（０．０７５グラム）と併せることによって調製した。実施例３からのターポリマーを先ずＰＧＭＥＡと混合して、１５重量％のターポリマーを含む第一溶液を生成した。第一溶液の２．０グラムを、メトキシベンゼンと２−ヘプタノンの１：１混合物（１２．９３グラム）から成る溶媒中の実施例１からの金ナノ粒子と混合して、第二溶液を生成した。第二溶液を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。試験メモリセルは、１００ｍｍの直径を有するシリコンウェハ上に第二溶液をスピンコーティングすることによって製造した。シリコンウェハは、約０．０００１〜約０．１Ω−ｃｍの固有抵抗を有するｐ型ウェハであった。その後、ウェハを１２０℃のホットプレートで６０秒間ベークして、約２０から約１００ｎｍの厚さを有するフィルムを得た。平均フィルム厚は、約５０ｎｍであった。その後、直径約０．５ｍｍ、厚さ約４５ｎｍのアルミニウムドットを、約１０−６から５×１０−５トールの圧力でシャドーマスクを通してそのフィルムの上面に熱で蒸着させた。アースとして構成されたシリコンウェハおよび作業電極として構成されたアルミニウム電極を備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ  ６５１７Ａ電位計を用いて、電流電圧特性を測定した。全測定は、Ｌａｂ  Ｖｉｅｗ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている）ソフトウエアによって制御し、０．０Ｖから約７．０Ｖ、７．０Ｖから０．０Ｖ、および０．０から−７．０Ｖをスイープするように初期プログラムした。その後、正および負電圧をスイープする間のセルのオーバードライブを回避するように、電圧範囲を調節した。「オフ」状態での電流は、約１０ｎＡ未満であり、一方、「オン」状態での電流は、約１μＡより高かった。セルに約６Ｖで１００ミリ秒間パルス入力し、その後、「オン」電流を測定しながら、４Ｖおよび１０ミリ秒のパルス幅で繰り返しパルス入力した。各々の４Ｖパルスの後、１００ミリ秒間、電圧を切った。約７０００パルスの後、「オン」電流の有意な下落は、観察されなかった。
【０１７６】
実施例５１
この実施例の配合物は、実施例５０のものと同様の方式で調製した。配合物を実施例５０のものと同様の方式で試験した。そのセルに約６Ｖで１００ミリ秒間パルス入力し、その後、約５Ｈｚの０から３Ｖ正弦波を用いてそのセルに「オン」状態で繰り返しストレスを加えた。「オン」電流は、ほぼ１０００サイクルごとに測定する。約５×１０７サイクル後、「オン」電流の有意な下落は、観察されない。
【０１７７】
実施例５２
試験セルは、３０μ秒の立上がり時間、３０μ秒の４Ｖ定電圧、３０μ秒の立下がり時間、および約９０μ秒のオフタイム（約５．５５６ｋＨｚ）を有する０から４Ｖの台形波を用いて、そのセルに「オン」状態で繰り返しストレスを加えること以外、実施例５１におけるように製造し、試験する。「オン」電流は、ほぼ１０００サイクルごとに測定する。フィールドプログラマブルデバイスは、電圧の急激な変化による損傷を受けうる。電圧のそうした急激な上昇は、その項が基本周波数の倍数増加を伴う振幅の減少であるフーリエ級数として説明することができる。たとえば、方形波についてのフーリエ級数のほうが、電圧ランプを有する台形波についてのフーリエ級数よりゆっくりと集束する。所定の振幅については、方形波の高周波数成分のほうが、台形波のものより大きな振幅を有する。フィールドプログラマブルデバイスの容量性リアクタンスは、周波数に逆比例する。従って、高周波数フーリエ成分は、その振幅にほぼ比例する定量でそのデバイスに電流を通す傾向があることとなる。従って、台形波に見られるような、より長い立上がり時間信号を有するフィールドプログラマブルデバイスのプログラミングまたは読み出しでは、デバイスに通される電流が減少し、デバイスの疲労が低下するであろう。
【０１７８】
実施例５３
この実施例の配合物は、実施例３５の配合物を実施例４４の配合物と１：１の重量比でブレンドすることによって調製する。ブレンドした配合物を実験室用ローラーで２０分間かきまぜ、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過する。試験メモリセルは、１００ミリメートル（ｍｍ）のシリコンウェハ上に本実施例の配合物をスピンコーティングして、１１０℃のホットプレートで６０秒間ベークし、２００℃のホットプレートで６０秒間、二回目のベークを行って、約２０から約１００ｎｍのフィルム厚を得ることにより製造する。平均フィルム厚は、約５０ｎｍである。その後、直径約０．５ｍｍ、厚さ約４５ｎｍのアルミニウムドットを、約１０−６から５×１０−５トールの圧力でシャドーマスクを通してそのフィルムの上面に熱で蒸着させる。アースとして構成されたシリコンウェハおよび作業電極として構成されたアルミニウム電極を備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ  ６５１７Ａ電位計を用いて、電流電圧特性を測定する。全測定は、０．０Ｖから約７．０Ｖ、７．０Ｖから０．０Ｖ、および０．０から−７．０Ｖをスイープするように初期プログラムされたＬａｂ  Ｖｉｅｗ  ソフトウエアにより制御した。その後、正および負電圧をスイープする間のセルのオーバードライブを回避するように、電圧範囲を調節した。
【０１７９】
実施例５４
この実施例の配合物は、実施例２９の配合物と実施例４７の配合物を１：１の重量比でブレンドすることによって調製する。ブレンドした配合物を実験室用ローラーで２０分間かきまぜ、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過する。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、実施例５３におけるように製造し、試験する。
【０１８０】
実施例５５〜５８
これらの実施例は、受容体部分を有するポリエステルバインダーの合成を説明するために行われた。すべての場合、試薬は、添加順序はほとんど考えずに最初に反応器に装填した。反応のセットアップは、メカニカルスターラー、温度制御器、温度プローブ、加熱マントル、凝集器、ディーン・シュタルクトラップおよび窒素パージ入口（スイープ）を装着した１００ミリリットルもしくは２５０ミリリットルの三つ口丸底フラスコから構成された。各反応は、下の表３に示されている時間および温度まで加熱した。ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）がすべてのポリマーサンプルおよび溶液について行われ、下の表３に示されいているとおりの重量平均分子量および数平均分子量を決定した。すべての固体ポリマーをブーブナー漏斗内での濾過により回収して、空気乾燥させ、その後、真空下、約４０から７０℃の温度で乾燥させた。ワンポット調製のため、その後、溶融ポリマーを溶媒に溶解した。溶液のパーセントは、理論収量を基準にしたものである。個々の実施例各々に関する合成を下で詳細に論じる。
【０１８１】
実施例５５
２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル（２４．３３グラム、９９．６３ｍｍｏｌ）、テレフタル酸ジメチル（１９．４４グラム、１００．１ｍｍｏｌ）、エチレングリコール（７．６３グラム、１２３ｍｍｏｌ）、グリセロール（７．２９グラム、７９．２ｍｍｏｌ）、およびｐ−トルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）（０．４６グラム、２．４ｍｍｏｌ）を反応フラスコに装填した。反応条件を、下の表４に示す。得られたポリマーを、２−ヒドロキシイソ酪酸メチル（ＨＢＭ）、２−メトキシイソ酪酸メチル（ＭＢＭ）、およびアニソールの混合物に１０重量％の量で溶解させた。ここで重量パーセントは、ポリマーの全重量ならびにＨＢＭ、ＭＢＭおよびアニソールの重量を基準にしている。
【０１８２】
実施例５６
２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル（３０．５グラム、１２５ｍｍｏｌ）、テレフタル酸ジメチル（１４．５グラム、７４．７ｍｍｏｌ）、エチレングリコール（７．２０グラム、１１６ｍｍｏｌ）、グリセロール（７．３０グラム、７９．３ｍｍｏｌ）、およびＰＴＳＡ（０．４７グラム、２．５ｍｍｏｌ）を反応フラスコに装填した。反応条件を、下の表４に示す。得られたポリマーを、テトラヒドロフルフリルアルコールとアニソールの混合物に１０重量％の量で溶解させた。ここで重量パーセントは、ポリマーの全重量ならびにテトラヒドロフルフリルアルコールおよびアニソールの重量を基準にしている。
【０１８３】
実施例５７
２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル（４７．７０グラム、１９５．３ｍｍｏｌ）、テレフタル酸ジメチル（２５．９０グラム、１３３．４ｍｍｏｌ）、グリセロール（３２．９０グラム、３５７．２ｍｍｏｌ）、ＰＴＳＡ（０．８４グラム、４．４ｍｍｏｌ）、およびアニソール（３６グラム）を反応フラスコに装填した。反応条件を、下の表４に示す。得られたポリマーを、ＨＢＭとアニソールの混合物に１０重量％の量で溶解した。ここで重量パーセントは、ポリマーの全重量ならびにＨＢＭおよびアニソールの重量を基準にしている。
【０１８４】
実施例５８
２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル（２５．６１グラム、１０４．８ｍｍｏｌ）、テレフタル酸ジメチル（１３．５８グラム、６９．９３ｍｍｏｌ）、グリセロール（１６．７２グラム、１８１．５ｍｍｏｌ）、ＰＴＳＡ（０．４５グラム、２．４ｍｍｏｌ）、およびアニソール（１８．８グラム）を反応フラスコに装填した。反応条件を、下の表４に示す。得られたポリマーを、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、イソプロパノール（ＩＰＡ）中で沈殿させて、３６．９ｇのポリマーを収率８３％で得た。得られたポリマーをＨＢＭとアニソールの混合物に１０重量％の量で溶解した。ここで重量パーセントは、ポリマーの全重量ならびにＨＢＭおよびアニソールの重量を基準にしている。
【０１８５】
【表３】
2005307191.tif 000020
【０１８６】
実施例５９〜６２
実施例５５〜５８の各ポリマー溶液（０．３グラムのポリマーを含有する溶液３．０グラム）を、実施例１からの金ナノ粒子（０．０９３グラム）、グリコールウリル、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）（０．０７０グラム）、ｐ−トルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）溶液（ポリエチレングリコールメチルエーテル／シクロヘキサノン／２−ヒドロキシ酪酸メチルエステルの重量３０／４０／３０のブレンド中、１％のＰＴＳＡ溶液０．２３３ｇ）、およびポリエチレングリコールメチルエーテル／シクロヘキサノン／２−ヒドロキシ酪酸メチルエステルの重量３０／４０／３０のブレンド（１２．１１グラム）と併せる。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過する。試験メモリセルは、直径１００ｍｍのシリコンウェハ（ｐ型、０．０００１〜０．１Ω−ｃｍ）上に本実施例の配合物をスピンコーティングし、１２０℃のホットプレートで６０秒間ベークして、約２０〜１００ｎｍ、典型的には約５０ｎｍのフィルム厚を得ることにより製造する。その後、直径約０．５ｍｍ、厚さ約４５ｎｍのアルミニウムドットを、約１０−６から５×１０−５トールの圧力でシャドーマスクを通してそのフィルムの上面に熱で蒸着させる。接地されたシリコンウェハおよび作業電極として構成されたアルミニウム電極を備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ  ６５１７Ａ電位計を用いて、電流電圧特性を測定する。全測定は、０．０Ｖから約７．０Ｖ、７．０Ｖから０．０Ｖ、および０．０から−７．０Ｖをスイープするように初期プログラムされたＬａｂ  Ｖｉｅｗ  ソフトウエア（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐ．）を用いて制御する。その後、正および負電圧をスイープする間のセルのオーバードライブを回避するように、電圧範囲を調節する。
【０１８７】
実施例６３
この実施例は、Ｃｏ４（η５−Ｃ５Ｈ５）４（μ３−Ｔｅ）４−シクロペンタジエニルコバルトテルル金属クラスタの合成を説明するために行われた。Ｃｏ（η５−Ｃ５Ｈ５）（ＣＯ）２（２．０グラム、１１．１ｍｍｏｌ）を、マグネチック撹拌子およびコック付側枝を装備した５００ｍＬのフラスコに計り入れた。これに、２５０ｍＬのトルエンおよび２００メッシュのテルル粉末（５．０グラム、３９．２ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を急速撹拌しながらアルゴン下で４８時間還流させた。反応の経過とともに、この溶液の明るい赤橙色が、徐々に濃い赤褐色に変化した。管状ガラスレセプタクルをエポキシ接着剤で末端に固定した２０ゲージの鋼管を有するフィルタ転送デバイスを用い、この熱反応混合物をワットマン  Ｎｏ．２濾紙（この濾紙を前記デバイスに針金で留めた）に通して即座に濾過した。濾液が無色になるまで、残った固体を１０ｍＬ分の熱トルエンで繰り返し洗浄し、続いて濾過した。このトルエン洗液を元の濾液と併せた。この粗製生成物溶液に、５０ｍＬのペンタンを添加した。得られた溶液を数時間、−１５℃の温度に冷却した。冷却生成物溶液から、Ｃｏ４（η５−Ｃ５Ｈ５）４（μ３−Ｔｅ）４を黒色の結晶質固体として沈殿させ、今後、［ＣｐＣｏＴｅ］４と示す。この金属クラスタ系は、少なくとも４段階の酸化を受けて、０、＋１、＋２、＋３および＋４の電荷をそれぞれ有する安定な種を生じることができる電子供与体である。
【０１８８】
実施例６４
この実施例は、Ｃｏ４（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）４（μ３−Ｔｅ）４−ペンタメチルシクロペンタジエニルコバルトテルル金属クラスタの合成を説明するために行われた。Ｃｏ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）（ＣＯ）２（３．０グラム、１２．０ｍｍｏｌ）をテルル粉末（２００メッシュ、５．０グラム、３９．２ｍｍｏｌ）と反応させ、その粗製生成物溶液のトルエン溶媒を真空下でストリップしたこと以外は、実施例６４の合成法を用いる。得られた固体Ｃｏ４（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）４（μ３−Ｔｅ）４は、そのまま用いるか、または最少量の熱トルエンに再び溶解し、−１５℃の温度の冷凍器に入れて、Ｃｏ４（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）４（μ３−Ｔｅ）４の黒色結晶を生じた（今後、［ＰＭＣｐＣｏＴｅ］４と示す）。この金属クラスタ系は、少なくとも３段階の酸化を受けて、０、＋１、＋２および＋３の電荷をそれぞれ有する安定な種を生じることができる電子供与体である。
【０１８９】
実施例６５
この実施例では、実施例２３のポリマー（ＰＧＭＥＡ中の１５重量％溶液、２．０グラム溶液）を、［ＣｐＣｏＴｅ］４（０．０７５グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量５０／５０のブレンド（１２．９３グラム）と併せた。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、実施例２５におけるように製造した。
【０１９０】
実施例６６
実施例２３のポリマー（ＰＧＭＥＡ中の１５重量％溶液、２．０ｇ溶液）を、［ＰＭＣｐＣｏＴｅ］４（０．１０グラム）、およびメトキシベンゼンと２−ヘプタノンの重量５０／５０のブレンド（１１．２３グラム）と併せた。配合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この実施例の配合物を用いる試験メモリセルは、実施例２５におけるように製造する。
【０１９１】
実施例６７
１００ｎｍのシリカを伴う直径１００ミリメートルのシリコンウェハをアルミニウムでコーティングした（シリコン約１重量％、厚さ４５ｎｍ、圧力：約１０−６から５×１０−５トール）。ウェハを２００℃のホットプレートで６０秒間ベークし、その後、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １８１３  フォトレジストを塗布した。ウェハを１００℃で６０秒間、再びベークした。コーティング厚は、１．３マイクロメートルであった。そのレジストを１：１プロジェクションプリンタ内で露光し、その後、現像して、３マイクロメートルの最小構造寸法を有する公称ラインアンドスペースを得た。８０重量％のＨ３ＰＯ４、５重量％のＣＨ３ＣＯＯＨ、５重量％のＨＮＯ３および１０重量％のＨ２Ｏを含む溶液を用いるウエットエッチングによって、下にあるアルミニウムにパターン形成した。そのエッチングは、４０℃で３０から６０秒間行った。その後、残留レジストをストリップして除去した。実施例２９からの配合物をスピンコーティングして、１１０℃のホットプレートで６０秒間ベークし、２００℃のホットプレートで６０秒間、二回目のベークを行って、約５０ｎｍの厚さを有するポリマー性フィルムを得た。約４５ｎｍの厚さのアルミニウム層をポリマー性フィルムの上面にコーティングした。Ｓｈｉｐｌｅｙ  １８１３  フォトレジストを塗布し、１００℃のホットプレートで６０秒間ベークして、１．３マイクロメートルのコーティングを得た。そのレジストを１：１プロジェクションプリンタ内で露光し、現像して、上で詳述したものに対して実質的に直角な、３マイクロメートルの最小構造寸法を有するラインアンドスペースを得、１２０℃のホットプレートで６０秒間ベークして、８０重量％のＨ３ＰＯ４、５重量％のＣＨ３ＣＯＯＨ、５重量％のＨＮＯ３および１０重量％のＨ２Ｏを有する配合物を用いるウエットエッチングによって、下にあるアルミニウムにパターン形成した。そのエッチングは、４０℃で３０から６０秒間行った。フラッド暴露および現像により、残留レジストをストリップした。クロスポイント型アレイのテストパターンをこの方法で首尾よく製造した。
【０１９２】
実施例６８
この実施例は、電極の少なくとも一つがフィルムに対して固定された位置にないフィールドプログラマブルフィルムのプログラミングを説明するものである。実施例２５からの配合物を、約０．０１Ω−ｃｍの固定抵抗を有するｐ型シリコンウェハ上にスピンコーティングして、１００℃で６０秒間ベークし、２００℃で６０秒間、二回目のベークを行った。約０．５×０．５ｃｍ２のクーポンをそのコーティングされたウェハから切り出し、磁気基板上にポリマー側を上にして、少量の銀ペーストを用いてマウントして、チタンコートされたチップ、そのチップにＤＣバイアス電圧を印加することができる電圧源、およびその電圧を印加した時、そのチップを通る電流を測定するピコアンメーターを装備したＤｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  ３Ａ  走査型プローブ顕微鏡内に配置した。そのフィールドプログラマブルフィルムに幅約３μｍ、長さ約１０μｍの長方形のパターンを作るように、１０Ｖバイアスと接触モードでそのフィールドプログラマブルフィルムを横断してそのチップをラスターした。４Ｖのバイアス電圧を印加し、電流をモニターしながら元の長方形パターンに対して垂直方向に幅約３μｍ、長さ１０μｍの長方形ラスターパターンをスイープすることによって、そのフィールドプログラマブルフィルムを読み出しした。以前に電界に付された領域は、以前に電界に付されていない領域のものに比べて１０倍を超える高い電流を典型的に示す。あるいは、フィールドプログラマブルフィルムは、そのフィルムの表面に１０Ｖバイアス電圧または０Ｖバイアス電圧を有するチップをタップし、その後、そのチップをそのフィルムに対して動かすことによって、ポイント毎にプログラムした。そのポイント毎のプログラマブルフィルムの読み出しは、バイアス電圧が印加されていることもあり、またはされていないこともある場所で電流を測定することにより遂行した。いずれの場合も、予め書き込まれたフィルムに約−５から約−１０Ｖの負のバイアス電圧を印加して、そのプログラミングを消去した。
【０１９３】
実施例６９
試験メモリセルを、次のように調製する：ほぼ同じ重量部のグルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチルおよびアジピン酸ジメチルを有する溶媒（以後、ＤＢＥと呼ぶ）９２ｇ中の、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシランおよびジメチルジエトキシシランの供給流を基準にして約４１、５６および３モル％の組成のフェニル、メチルおよびジメチルシロキサン基でランダムに置換されたシルセスキオキサンバインダーポリマー（Ｔｅｃｈｎｏｇｌａｓｓ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＧＲ１５０Ｆで販売されているもの）の１０％溶液を、ＤＢＥ溶媒中の粒径約２９ｎｍのＣｕＯナノ粒子（Ｎａｎｏｐｈａｓｅ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによりＵ１１０２ＤＢＥとして販売されているもの）の４３重量％懸濁液４．０ｇ、およびＤＢＥ溶媒中の粒径約３０ｎｍのアンチモン錫酸化物ナノ粒子（Ｓｂ／Ｓｎのモル比は、約１．９である）（Ｎａｎｏｐｈａｓｅ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによりＳ１２２２ＤＢＥとして販売されているもの）の５０．７％懸濁液４．０ｇをブレンドする。得られたブレンドを、実験室用ローラーを用いてビンの中で一晩回転させ、約２００ｎｍの孔径を有するポリエチレンフィルタ膜に通して濾過する。得られた混合物を、約０．００１〜１．０Ω−ｃｍの固有抵抗を有する１００ｍｍシリコンウェハ上に、５００〜５０００ｒｐｍのスピン速度でスピンコーティングして、約１００ｎｍの厚さを得る。コーティングされたウェハをまず１２０℃のホットプレートで６０秒間ベークし、その後、第二のホットプレートに移して２００℃で６０秒間ベークする。直径０．２ｍｍのアルミニウムパッドをそのコーティングされたウェハ上に蒸着し、その材料をプローブステーションに固定して、上に記載したように試験する。
【０１９４】
実施例７０
バインダーポリマーが、近似的実験式ＨＳｉＯ１．５を有するヒドリドシルセスキオキサンであること以外は、実施例６９の試験メモリセルを製造する。
【０１９５】
実施例７１〜８１
配合物の成分が、重量％量で下に与えるとおりであることを以外は、実施例６９の試験メモリセルを製造する：
【０１９６】
【表４】
2005307191.tif 000021
【０１９７】
実施例８２〜９２
アンチモン錫酸化物ナノ粒子の懸濁液の代わりに、ＤＢＥ中のインジウム錫酸化物の同様の懸濁液を用いること以外、実施例７１〜８１の試験メモリセルを製造し、試験する。
【０１９８】
実施例９３〜１０３
酸化銅ナノ粒子の懸濁液の代わりに、ＤＢＥ中の非化学量論的硫化銅の同様の懸濁液を用いること以外、実施例７１〜８１の試験メモリセルを製造し、試験する。
【０１９９】
比較例１０４
この例では、ポリメチルメタクリレートを金粒子と混合した。２５４，０００グラム／モルの重量平均分子量および約１．１以下の多分散性指数を有するポリメチルメタクリレート０．３グラムを、実施例１からの金ナノ粒子（０．１グラム）、８−ヒドロキシキノリン（０．１グラム）、およびｏ−ジクロロベンゼン（１６．１７グラム）と併せた。金粒子は、ポリメチルメタクリレートに共有結合させなかった。８−ヒドロキシキノリンも、ポリメチルメタクリレートに共有結合させなかった。その混合物を実験室用ローラーで一晩かきまぜて成分を溶解し、約１０分間、超音波浴内で超音波処理して、０．２マイクロメートルの膜フィルタに通して濾過した。この例の配合物を用いる試験メモリセルは、そのポリマーフィルムを８０℃のホットプレートで３０分間ベークすること以外、実施例２５におけるように製造し、試験した。作業セルは、実施例２５のものと同様のパラメータで得られる。
【０２００】
比較例１０５
比較例１０４の配合物を用いて、実施例２５におけるように試験メモリセルを製造した。作業セルは得られなかった。これはおそらくほとんどの８−ヒドロキシキノリンがベーク段階中にフィルムから蒸発したためである。
【０２０１】
比較例１０６
１００ｎｍのシリカを伴う直径１００ｍｍのシリコンウェハをアルミニウムでコーティングした（シリコン約１重量％、厚さ４５ｎｍ、および約１０−６から５×１０−５トールの圧力）。ウェハを２００℃のホットプレートで６０秒間ベークして、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １８１３フォトレジストを塗布し、１００℃で６０秒間ベークして、１．３マイクロメートルのコーティングを得た。レジストを１：１プロジェクションプリンタ内で露光し、現像して、３マイクロメートルの最小構造寸法を有する公称ラインアンドスペースを得、標準的なエッチング化学を用いるウエットエッチングによって、下にあるアルミニウムにパターン形成した。残留レジストをストリップした。先ず、実施例５６からの配合物をスピンコーティングし、その後、８０℃のホットプレートで３０秒間ベークして、約５０ｎｍの厚さのポリマーベースのフィルムを得た。約４５ｎｍの厚さを有するアルミニウムをポリマーベースのフィルムの上面にコーティングした。Ｓｈｉｐｌｅｙ  １８１３  フォトレジストを塗布し、１００℃のホットプレートで６０秒間ベークして、１．３マイクロメートルのコーティングを得た。レジストを１：１プロジェクションプリンタ内で露光し、現像して、上で詳述したものに対して実質的に直角な、３マイクロメートルの最小寸法を有するラインアンドスペースを得、その後、１２０℃のホットプレートで６０秒間ベークした。最後のベーク段階の後、アルミニウムラインの下で有意な泡立ちが観察された。この泡立ちは、上のポリマーベースのフィルムのガス放出によって生ずるようであり、また試験可能な作業セルの製造の成功が難しいように見えるほどの欠陥を生じる。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】電界プログラマブルフィルムの略図である。
【図２（ａ）】連続電界プログラマブルフィルムを有するクロスポイント型アレイ・データ記憶デバイスの断面図である。
【図２（ｂ）】多数のピクセル化電界プログラマブルフィルム素子を含むクロスポイント型アレイ・データ記憶デバイスの断面図である。
【図３（ａ）】電界プログラマブルフィルム素子を含むクロスポイント型アレイデバイスの略図である。
【図３（ｂ）】電界プログラマブルフィルム素子を含むクロスポイント型アレイデバイスの略図である。
【図４】基板上の積層データ記憶デバイスの断面部分分解図である。
【図５】基板上の積層データ記憶デバイスの断面部分分解図である。
【図６】基板および三つのデバイス層を含む別の積層データ記憶デバイスの部分分解断面図である。
【図７（ａ）】メモリ素子が、接合ダイオードによって分離されているデータ記憶デバイスの一部の図の断面連続図７（ａ）である。
【図７（７ｂ）】メモリ素子が、接合ダイオードによって分離されているデータ記憶デバイスの一部の図の断面分解図（７ｂ）である。
【符号の説明】
【０２０３】
２      電界プログラマブルフィルム
３      第一電極
４      第二電極
５      可変プログラム／読み出し電圧源
６      対照またはアース
７      ワード線８とビット線９の交点（連続電界プログラマブルフィルム）
８      ワード線のアレイ
９      ビット線のアレイ
１０    電界プログラマブルフィルム素子
１１    ピクセル化電界プログラマブルフィルム素子
１２    ワード線
１３    ビット線
１４    電気連結素子
１６    電界プログラマブルフィルム
１７、２４    ビット線
１８、２５    ワード線
１９、２０  連結部
２１、３０    検出電子部品
２２、２９    ポーリング電子部品
２３    電界プログラマブルフィルム素子
２７    分離ダイオード
３１    基板３１
３２、３５、３８、４１    導電性もしくは半導電性電極
３３、３６、３９、４２    絶縁材
３４、４０    電界プログラマブルフィルム
３７    誘電体絶縁層
４３    基板
４４、４８、５１、５５    導電性もしくは半導電性ライン
４５、５２    導電性または半導電性材料
４６、５３    電界プログラマブルフィルム
４７、４９、５４、５６    絶縁体
５０    分離フィルム
５７    基板
５８、６２、６６、７０    導電性もしくは半導電性ライン
５９、６５、６７    導電性または半導電性材料
６０、６４、６８、    電界プログラマブルフィルム
６１、６３、６９、７１    絶縁体
７２    ｐ型半導体７２
７３    垂直ｎ＋ビット線
７４    ｐ＋ゾーン
７５    パターン化マトリックス
７６    電界プログラマブルフィルム素子
７７    導電性または半導電性ワード線
【図１】
2005307191.tif 000022
【図２（ａ）】
2005307191.tif 000023
【図２（ｂ）】
2005307191.tif 000024
【図３（ａ）】
2005307191.tif 000025
【図３（ｂ）】
2005307191.tif 000026
【図４】
2005307191.tif 000027
【図５】
2005307191.tif 000028
【図６】
2005307191.tif 000029
【図７（ａ）】
2005307191.tif 000030
【図７（７ｂ）】
2005307191.tif 000031
【外国語明細書】
2005307191000001.pdf
2005307191000002.pdf
2005307191000003.pdf
2005307191000004.pdf