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不揮発性記憶素子及び不揮発性メモリ並びに不揮発性記憶素子の制御方法 コモンズ

国内特許コード P08P005900
整理番号 N071P48
掲載日 2009年3月27日
出願番号 特願2007-228386
公開番号 特開2009-060059
登録番号 特許第5207024号
出願日 平成19年9月3日(2007.9.3)
公開日 平成21年3月19日(2009.3.19)
登録日 平成25年3月1日(2013.3.1)
発明者
  • 鯉沼 秀臣
  • 伊高 健治
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 不揮発性記憶素子及び不揮発性メモリ並びに不揮発性記憶素子の制御方法 コモンズ
発明の概要 【課題】有機トランジスタにより簡単な構造で電気的に不揮発性メモリの動作が得られる不揮発性記憶素子及び不揮発性メモリ並びに不揮発性記憶素子の制御方法を提供する。
【解決手段】不揮発性記憶素子1は、有機半導体からなるチャンネル5とゲート絶縁膜3とゲート電極とソース電極とドレイン電極とからなるトランジスタ構造を有し、チャンネル5とゲート絶縁膜3との界面又は界面近傍に、キャリアのトラップ8が形成されている。特に、チャンネル5がフラーレンからなり、ゲート絶縁膜3がアルミナや二酸化シリコンなどの無機物から構成されているので、電気的に書き込み、消去、読み出しができる不揮発性記憶素子1となる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、有機半導体を用いたデバイスの進歩は目覚しいものがあり、有機半導体薄膜をチャンネルとする電界効果トランジスタ(以下、単にFETと呼ぶ)や有機半導体薄膜を発光層とした発光素子の研究が鋭意進められている(非特許文献1参照)。これらのFETは大部分がp型FETであり、n型FETの報告例は少ない(非特許文献2参照)が、n型FETに用いられる有機半導体として、フラーレン(C60)が注目されている(非特許文献3参照)。



SiFETを用いた不揮発メモリは様々な用途に使用されており、重要な電子素子である(非特許文献4参照)。有機半導体を用いた不揮発性メモリとしては、強誘電性や焦電性を有する材料で記憶層を形成したメモリなどの研究が行われている(非特許文献5参照)。



【非特許文献1】
電気学会編、「柔構造有機エレクトロニクス」、オーム社、2007年3月発行、pp.107-174
【非特許文献2】
Lay- Lay Chua 他6名,“General observation of n-type field-effect behaviour in organic semiconductors”, Nature, Vol.434, pp.194-199, 2005
【非特許文献3】
Kenji Itaka 他7名,“High-Mobility C60 Field-Effect Transistors Fabricated on Molecular-Wetting Controlled Substrates”,Adv. Mat., Vol.18, pp.1713-1716, 2006
【非特許文献4】
西澤潤一編、「半導体研究第36巻、超LSI技術16 デバイスとプロセス その6」、工業調査会、1992年8月5日発行、pp.41-74
【非特許文献5】
Yang Yang 他2名,“Organic Thin-Film Memory”, MRS BULLETIN, pp.833837, November 2004

産業上の利用分野


本発明は、有機半導体を用いた不揮発性記憶素子及び不揮発性メモリ並びに不揮発性記憶素子の制御方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
有機半導体からなるチャンネルとチャンネルに接して設けられたゲート絶縁膜とゲート絶縁膜に設けられたゲート電極とチャンネルに接して設けられたソース電極及びドレイン電極とからなるトランジスタ構造を有し、
上記チャンネルは、C60又はC70からなり、
上記ゲート絶縁膜が無機物からなり、
上記チャンネルとゲート絶縁膜との界面又は該界面の上記チャンネル側の表面若しくはゲート絶縁膜の表面に、キャリアのトラップが形成されていることを特徴とする、不揮発性記憶素子。

【請求項2】
前記無機物は、二酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化イットリウム(Y)、酸化タンタル(Ta)、酸化ジルコニウム(ZrO)の何れかであることを特徴とする、請求項に記載の不揮発性記憶素子。

【請求項3】
前記不揮発性記憶素子が、基板上に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の不揮発性記憶素子。

【請求項4】
複数の不揮発性記憶素子のそれぞれがマトリクスの交点に配置され、各行のドレイン電極はビット線に接続され、各列のゲート電極がワード線に接続されており、
上記不揮発性記憶素子は、有機半導体からなるチャンネルとゲート絶縁膜とゲート電極とソース電極とドレイン電極と、からなるトランジスタ構造を有し、
上記チャンネルは、C60又はC70からなり、
上記ゲート絶縁膜が無機物からなり、
上記チャンネルとゲート絶縁膜との界面又は該界面の上記チャンネル側の表面若しくはゲート絶縁膜の表面に、キャリアのトラップが形成されていることを特徴とする、不揮発性メモリ。

【請求項5】
前記無機物は、二酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化イットリウム(Y)、酸化タンタル(Ta)、酸化ジルコニウム(ZrO)の何れかであることを特徴とする、請求項に記載の不揮発性メモリ。

【請求項6】
前記不揮発性メモリが、基板上に形成されていることを特徴とする、請求項に記載の不揮発性メモリ。

【請求項7】
請求項1またはに記載の不揮発性記憶素子の書き込みは、ソース電極が接地され、ドレイン電極及びゲート電極に高電圧が印加されて行われることを特徴とする、不揮発性記憶素子の制御方法。

【請求項8】
請求項1またはに記載の不揮発性記憶素子の消去は、ドレイン電極が開放され、ゲート電極には負の電圧が印加され、ソース電極には正の電圧が印加されて行われることを特徴とする、不揮発性記憶素子の制御方法。

【請求項9】
請求項1またはに記載の不揮発性記憶素子の読み出しは、ソース電極が接地され、ドレイン電極及びゲート電極に書き込み時よりも低い電圧が印加されて行われることを特徴とする、不揮発性記憶素子の制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007228386thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST エネルギーの高度利用に向けたナノ構造材料・システムの創製 領域
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