JP5638511B2 - 不揮発性メモリ機能を有する電界効果型半導体の電子又は光電子能動デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、電界の刺激を用いて少なくとも２０時間よりも長い時間、電子及びイオン電子を蓄え、かつ、情報を記憶するために使用される電界に対し強度が等しく符号が反対の電界が印加されるときに情報を削除する機能を備えるｎ型又はｐ型のメモリ電界効果型トランジスタの構成要素、及び物理的支持体として機能し、多様な形態や構造でペーパー（paper）と呼ばれる、天然セルロース系繊維、合成繊維、又は水素架橋と樹脂によって物理的かつ化学的にそれらを混合したものの使用に関する。
すなわち、メモリ機能を備える電界効果型トランジスタの能動構成要素としてのペーパーの使用に関する。その離れたチャネル（１）の能動領域は、複合酸化物、例えば、ガリウムとインジウムと亜鉛の酸化物、インジウムと亜鉛の酸化物、亜鉛とスズの酸化物、ガリウムとスズと亜鉛の酸化物、亜鉛と窒素と砒素の酸化物、酸化銀と酸化アルミニウム、又は銅と亜鉛とアルミニウムの酸化物等からなり、その化合物の構成要素が０．１％〜９９．９％の範囲で変化する。誘電体（２）は、セルロース系繊維に基づくペーパーの大部分からなる。その上に、半導体が、離散的なステップ電圧状の刺激に対して、イオン電子及び電子の保持能力をかなり増大させ、かつ、情報を蓄積するために使用される電気的刺激と同じ強度を備えるが、符号が逆である電気的刺激を印加した後、ほとんど完全にイオン電子及び電子を瞬時に放出する（情報を消去する）機能を備えるように蒸着される。ソースとドレイン（５）の相補的な領域は、チタンと金、チタンとアルミニウム、クロムとアルミニウム、銀とアルミニウム、例えばインジウムと亜鉛の酸化物及び亜鉛とガリウムの酸化物等の高導電率の縮退半導体酸化物、又は、スズ酸化物を、０．１％〜９９．９％の範囲で変化する構成比率で構成される。これらにより、複数の層の間の接合部分がアダプテーション層（４）と同じナノスケールの厚さの膜を含むことができる、半導体を含む繊維の一体化を可能にする。そして、ドレイン又はソース領域を構成するが、シート状のペーパーの両面に位置する材料によって作られた電子の蓄積又は消去のために、ステップ電圧が印加され、連続するゲート電極（３）が存在する。

本発明は、水素架橋によって化学的に結合し、又は異なる厚さ（１μｍ〜８０００μｍの範囲）でプレスされ、デバイスの物理的支持体であると同時に、金属と能動半導体との間の必要な電気的絶縁性を提供できる不可欠な構成要素エレメントでもある、セルロース系ペーパーの使用に基づいている。繊維上に離れて蒸着される能動半導体は、電界の印加がない繊維を介して電子を移動させなくするが、複合成分からなるゲート電極（３）及びチャネル領域（３）と物理的接触をする２つの界面に電子の蓄積を可能にする。繊維上に離れて蒸着される能動半導体酸化物は、存在する繊維の数、繊維の分布、及び圧縮度を決める単位時間又は数百時間を調整する期間、発生する刺激を止めた後、これらの電子を保持するように動作でき、かつ、ゲート電極、離れたチャネル領域又はナノスケールのアダプテーション層（４）をそれぞれ構成する材料で直接、表面をコーティングするように動作することができる。

明細書で単にペーパーと呼ばれるセルロース系繊維からなるペーパー上に蒸着される全ての材料の処理に関する本願発明において、これらの薄膜の製造技術は低温、特に２００℃以下の温度で、又はアニーリングするときはこの温度を超えない温度で起きる可能性があることが必要である。

従って、提供されたメモリ効果を備えるトランジスタを、光電子デバイス及び電子デバイス、特に、不揮発性メモリ、シフトレジスタ記憶回路、論理回路、又はデジタル回路を有する電子回路やシステムや、ＲＦＩＤ用リング発振器や、ペーパーがそれ自身で物理的支持体であり、可撓性を有し、かつ使い捨て可能である利点を利用するものに使用することができる。

本発明の対象デバイスは、例えばフッ化マグネシウム等の保護層又は封止層を使用してもよく、チャネル領域の能動半導体構成要素として、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−メチルフェニル］−１，１’ジフェニル−４，４’ジアミン；トリス−８−ヒドロキノリノレート等の有機半導体を有することもできる。

本開示において、最終的なデバイスを形成するためにペーパー上に蒸着される材料は、物理的、化学的、そして物理化学的な反応の蒸着技術、又は、室温に近い温度で行われる、原子スケールレベルでの薄膜の反応しない蒸着技術を用いて形成される。これらの技術は、 すなわち、
・直流又は無線周波数の陰極スパッタリング
・真空状態における熱抵抗又は電子銃蒸着
・無線周波数プラズマ又は超高周波による蒸気の支援又は非支援化学的分解
・真空加熱
・エピタキシャル原子成長（epitaxial atomic growth）
・インクジェットを介する蒸着
・化学的エマルジョン（chemical emulsion）
を含む。

リストされた技術は、蒸着された材料のペーパー又は電気的性能を損なうことなく、１ｎｍ〜５０μｍの間の厚さの有機材料及び無機材料の薄膜の制御された成長を可能にする。

本発明の最新技術は、本開示以前の関連する特許文献と同様、明細書に記載される。

集積方法、生産物及びシステムにおいて、工業デザイン（industry design）又は出願に関して、本開示の手段に関連又は対応する動作は公知ではない。

基板と同時に、メモリ効果を示す誘電構成要素として機能する、セルロース支持体の使用を考慮していないけれども、行った調査により、次の特許及び先行参照文献を得た。

１．２００８年に出願された特許文献１（ポルトガル特許出願第１０３９５１号）は、電子デバイス及びシステムの処理に対する物理的支持体としての、セルロース系又はバイオ有機系ペーパーの使用に言及し、メモリ効果を有する電子デバイス及びシステムの支持体と製造の統合には言及していない。従って、特許文献１において、ペーパーは、個別の金属接続を含む、共有結合の半導体、又は有機半導体とイオン性の無機イオン半導体を利用する従来技術によって製造され、電子デバイスの単一の物理的支持体である。上述の発明に対する本発明の唯一の一致点は、デバイスが同じ金属処理技術により形成されるということである。一方、特許文献１で主張するメモリ効果は、ペーパー上に蒸着され、かつ、エレクトロクロミック材料（electrochromic device）により起きる電気的刺激を止めた後、酸化状態（酸化又は還元された状態）を維持するエレクトロクロミック材料に言及する。この効果は逆である。このメモリ効果は、本発明と無関係である。不揮発性メモリ効果は、ペーパーの固有の性質と関連し、異なるセルロース系繊維の一体化に基づく、新規な電子デバイスの創造と関連するアイデアと関連する。ペーパーの上には能動半導体が蒸着され、その表面の一体化は、全ての繊維と、ペーパーの同じ面の能動半導体それぞれとの一体化を可能にする、金属構造と接触することによって行われる。電荷の誘導を可能にする制御は、ペーパーの他の面上に蒸着され、電気的なステップパルスが加えられる連続的なゲート電極に基づき、そして、繊維の塊に蓄積かつ集められた情報を、書き込み、読み込み、再び書き込み、又は消去することを可能にすることにより、能動半導体によって形成されるチャネル領域の循環電流の存在又は不存在をもたらす。

２．１９６７年に出願された特許文献２（米国特許第３，６１７，３７２号）は、静電像（electrostatic image）を製造するための導電ペーパーに言及している。巻物（volume）の ペーパーの製造領域において、動作が起き、適切なペーパーを画像取込機能（image capture functions）に提供し、非接触印刷を提供するために、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基からポリマー鎖を含むことが可能である。特許は実施されていない。画像取込及び画像記憶における巻物の構成要素のペーパーに関連し、本発明の目的には何も関連しない。

３．特許文献３（日本国特開２００３−１２３５５９号公報、“Forming method and its device for transparent conductive film, transparent conductive film and electronic paper”）は、いわゆる電子ペーパー（e-paper）に用いるため、例えばアルゴン等のイナートガスの存在に関わらず酸素雰囲気で、気体状のヨウ化インジウム及び塩化スズ（硝酸亜鉛（Ｚｎ（ＮＯ_３）２．６Ｈ_２Ｏ））を用いたプラズマアシスト化学蒸着法（chemical vapor decomposition）を利用し、ポリチオフェン（polythiophene）のポリマー膜又は他の有機系材料の上に蒸着される、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide）、ＩＴＯ（又は酸化亜鉛、ＺｎＯ）と呼ばれる、透明な導電薄膜の低温製造を狙う。すなわち、有機基板上に蒸着される透明導電性酸化物に基づく可撓性の薄膜上に英数字又は画像を書き換える（rewrite）ことができる。この場合、例えば、透明導電性酸化物は、例えば液晶の配向性（orientation）から形成される、画像の色相を制御する電界印加用の電極として機能することを目的とする。本特許は、薄膜を得るための方法、そのシステム、及び接着等、薄膜が得られる物理的−機械的特性に関する。すなわち、本発明の目的は、単に電極として用いられる導電性酸化物の有機基板という製造品を製造することであり、本特許において、組み込まれるメモリ機能を有する電子部品であると同時にデバイスの支持体として、セルロース系ペーパーを使用することを含まない。

４．特許文献４（米国特許第２００６／０１３２８９４号）は、主要な目標として、特許文献３で表された有用性と類似の有用性を有する電子ペーパー両面の透明導電性酸化物の蒸着を開示する。換言すれば、ディスプレイ、すなわち、有機媒体上に製造された新規な可撓性ディスプレイ用液晶を用いた適応化技術に向けられる。従って、本特許の請求の範囲は、用いられる装置と可撓性有機基板上の画像を処理して維持する方法との範囲に含まれる。そして、本特許の請求の範囲は、電界を印加することによって非導電性粒子（non conductive particles）の透過率（degree of transmittance）を変更する機能を備え、ペーパー自身内又は製造された酸化物の下に置かれた非導電性粒子の制御を含む。この点は、本発明の範囲内ではない。

５．特許文献５（カナダ特許ＣＡ６８２８１４号、“Electrically conductive paper, and method of making it”）は、導電性ペーパーの容積処理、特に金属によって表面が覆われているか否かに関わらず、セルロースマトリックス（cellulose matrix）中にランダムに分散する、その容積中の導電性繊維の含有物に関する。この点は、本開示の範囲内に含まれず、ペーパー構造を扱うことを含まない。

６．特許文献６（米国特許第２００３／０１９２６６４Ａ１号、“Use of vinyl amine polymers with ionic, cross-linked Polymeric microbeads in paper making”）は、ペーパーの製造方法及びその構成、すなわち、ペーパー中の、流体排出及び保持の促進するために、イオン性の有機添加剤の使用に言及する。この特許は、本開示の請求の範囲内ではない。

７．特許文献７（米国特許第２００４／０２４９０５５Ａ１号、“Paper coating latex using ionic monomer”）は、流体の安定性及び保持特性の最適化のために、ペーパーの巻物中に、イオン性モノマーの共重合体又は前記モノマーの含有物がコーティングされる、ペーパーに言及する。この特許は、本発明の請求の範囲内ではない。

８．特許文献８（カナダ特許ＣＡ７６７０５３号、“Electrically conductive paper”）は、絶縁体の光導電性材料（photoconductor material）でコーティングされ、ゼオライト（zeolites）の組み込みと関連し、１０^１２Ωｃｍ未満の抵抗率を保証することができ、情報印刷用の帯電の改良及び維持を目的とする、導電性の巻物中のセルロース系ペーパーのコーティングに言及する。この点は、本開示の範囲内ではない。ペーパーは、電荷を蓄積することができる誘電体であると同時に、ペーパーの両面に、デバイスを構成する様々な構成要素の支持体として機能することを目的とする。

９．特許文献９（カナダ特許ＣＡ８９８０８２号、“Polymeric quaternary derivatives of 4-vinyl pyridine in electrically conductive paper”）は、静電コピー用紙（electrostatic copying paper）を製造できる光導電体コーティング（photoconductor coating）を受けることができる第四級ポリマーの使用に言及する。この点は、本発明の範囲内ではない。

１０．特許文献１０（カナダ特許ＣＡ９２２１４０号、“Electro-conductive paper”）は、映像再生（image reproduction）用技術に有用であり、その構成の少なくとも７５％がポリマーである導電性ペーパーを取り扱う。本特許は、次の型のラジカル構造（radical structure）をコーティングする全ての構成要素を保護する。

この点は、本発明の範囲内ではない。

上記の記載から、本発明で開示される生産物及び方法に関して、関連する刊行物及び特許出願が存在しないということが判断できる。

上記特許及び参考文献は技術水準に相当するが、場合によっては室温で行われる方法と、可塑化した表面上で導電体として用いられる材料とに関して共通のいくつかの重要でない点が存在することを、本開示により見つけるかもしれない。しかしながら、メモリ効果を備える能動デバイスの構成要素であると共に、これらのデバイスの物理コア（physical core）として、セルロース系ペーパーの使用に注目する研究成果及び特許又は特許出願は存在するが、これらの誘導体及び構成要素は公知ではない。

本発明は、制御電圧が印加され、又は情報が書き込まれる金属特性を有する薄膜からなるゲート電極を、他の半導体電極から電気的に絶縁する機能を有する、これらの生産物及びシステムの最終的な機能を決定する、セルロース系ペーパー、その化合物、又は誘導体からなる、不揮発性メモリ効果を有する自立可能な（self-sustainable）電界効果型の電子デバイスの創造を追求する、異なる技術の統合からなる。他の半導体電極は、チャネルと呼ばれ、保持又は持ち出される電子、例えばイオン電子等が誘導され、残りが能動半導体を有する被覆繊維上に捕捉され、かつ、前記半導体からなるチャネルの長手方向の端部に蒸着される、ソース及びドレインとそれぞれ呼ばれる２つの対称性を有する端子上の分極から電子の循環が現れる。蓄積された情報の消去には、デバイスに情報の書き込み又は消去に関する選択機能を与える、同じ絶対値を有する対向信号の電圧を印加することが要求される。
このようなデバイスの製造は、実験室又は計画された実施において、公知ではない。この点は本発明の中心的課題であり、これにより、ハイブリッドデバイスが明らかになり、本開示の利用により、現存するシステムの技術水準にはない、新規な効果を奏し、また新規な価値を付与する。

ポルトガル特許出願第１０３９５１号明細書 米国特許第３，６１７，３７２号明細書 特開２００３−１２３５５９号公報 米国特許出願公開第２００６／０１３２８９４号明細書 カナダ特許第６８２８１４号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１９２６６４Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２４９０５５Ａ１号明細書 カナダ特許第７６７０５３号明細書 カナダ特許第８９８０８２号明細書 カナダ特許第９２２１４０号明細書

本発明は、デバイスの誘電体として、天然セルロース系繊維、合成繊維又は混合繊維に基づくペーパーと呼ばれる薄膜（２）を組み込み、不揮発性メモリの機能を備える、能動半導体酸化物の電界効果型トランジスタの電子デバイス又は光電子デバイスの製造方法を表す。

本発明に好ましい実施形態においては、薄膜（２）はさらに、デバイスの基板として機能し、デバイスを自立可能にする。

さらに、本発明のより好ましい実施形態においては、デバイスは、ペーパーの両面側に離れて又は連続して蒸着され、単一構造、複合タンデム（tandem）構造又はマルチレイヤ構造の、金属（３，５）、半導体（１）、絶縁体（６）又はパッシベーション膜（４）の電気的特性を備える、有機物又は無機物起源の１以上の付加的な構成要素を含む組み込む特徴を有する。

本発明の他の好ましい実施形態は、室温に近い温度で構成要素を組み込み、そして、それらが場合により２００℃以下でアニーリングされ得る。

さらに、本発明の他の好ましい実施態様は、１以上の方法（真空下での電子銃又は熱蒸着（resistive thermal evaporation）や、直流、無線周波数あるいは超高周波数の、マグネトロン支援あるいは非支援の陰極スパッタリングや、無線周波数又は超高周波数で支援又は非支援の化学蒸着や、インクジェット印刷や、化学的エマルジョン）による構成要素の設置を含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、厚さ３０μｍ以下の、誘電性の有機材料又は無機材料、例えば高誘電率の金属又は半導体酸化物等を含む誘電性構成要素（３，５）の蒸着能力を有する。

さらに、本発明のより好ましい実施形態は、１ｎｍから５μｍの間の厚さの、共有結合性の無機材料、イオン結合性の単一無機物あるいは無機複合化合物、又は、有機材料、好ましくはシリコン合金又は亜鉛系複合酸化物のいずれかを含む半導体構成要素（１）を蒸着することを含む。

本発明の他の好ましい実施態様は、チャネル領域の端部領域で、能動半導体酸化物でコーティングされる繊維間の相互接続を可能にする、イオン性酸化物を縮退半導体として使用し、そして、好ましくは亜鉛とインジウムの合金酸化物から形成される、ドレイン及びソース領域（５）として使用することを含む。

さらに、本発明の実施形態は、金属電極（３）、繊維ペーパー（２）、半導体（１）の構造を含み、天然、合成、あるいは混合セルロース系材料起源のペーパーが、繊維、能動半導体、又は半導体とペーパーの間の界面に、電子の誘導及び蓄積を可能にする要素、及び誘電体として同時に機能する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、天然、合成あるいは混合セルロース系材料起源のペーパーと、最終的なデバイスの他の構成要素を蒸着する前に、パッシベーション層又はアダプテーション層（４）とを形成する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、高電気抵抗の共有結合性誘電材料又はイオン性材料を含み、１ｎｍと５００ｎｍの範囲の間で、ペーパーを形成する繊維の厚さよりも２桁以上小さい大きさの厚さを示す、パッシベーション層又はアダプテーション層を提供する。

本発明の他の好ましい実施形態は、厚さ３０μｍ以下の誘電体（６）により最終的なデバイスを収容する特徴を有する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、薄膜（２）が、再生技術、分解技術又は混合技術によって形成された天然セルロース系繊維あるいは合成繊維、又は、自発電気分極機能を備える、合成繊維と天然繊維とを混合したものを含み、誘電体が、エレクトレットと同様に、印加された電界と独立に蓄えられた準永久電子を有する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、ペーパー（２）のセルロース系繊維が、好ましくはアルミニウムのようなカチオン種を加えることによって、電気陰性度を制御する樹脂又はイオン性接着剤中に埋められる。

本開示はまた、不揮発性メモリを備える電界効果型トランジスタの能動半導体に基づく電子又は光電子デバイスであって、デバイスの誘電体として、天然セルロース系繊維あるいは合成又は混合繊維に基づくペーパー（２）と呼ばれる薄膜を含むデバイスを示す。

さらに、本開示の実施形態として、薄膜（２）はまた、デバイスの基板として機能し、デバイスを自立可能にする。

さらに、本発明の他の好ましい実施態様は、ペーパーの両面側に離れて又は連続して蒸着され、単一構造、離散的構造、複合タンデム構造又はマルチレイヤ構造の、金属（３，５）、半導体（１）、絶縁体（６）又はアダプテーション層（４）の電気的特性を備え、有機物又は無機物起源の１以上の構成要素をさらに含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、導電性構成要素が（３，５）が、厚さ３０μｍ以下で、導電性の有機材料あるいは無機材料、金属又は高導電率の半導体酸化物を含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、半導体構成要素（１）が、厚さ１ｎｍから３０μｍの間の、共有結合性の無機材料の単一物、イオン結合性の無機材料の複合化合物、又は有機材料、好ましくは、酸化物、シリコン合金又は亜鉛系複合酸化物を含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、チャネル領域の端部領域で、能動半導体を有する被覆繊維間の相互接続を可能にするように機能するイオン性酸化物を縮退半導体として含み、ドレイン及びソース領域（５）として、好ましくは亜鉛とインジウムの合金酸化物から形成される前記半導体を使用する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、金属電極型構造（３）−繊維ペーパー（２）−半導体（１）を含み、天然、合成あるいは混合セルロース起源のペーパーが、繊維、能動半導体又はペーパー半導体界面内に電子を誘導及び蓄積することができる要素、及び誘電体として同時に機能する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、最終的なデバイスの他の構成要素を蒸着する前に、ペーパー（２）上に直接蒸着される、パッシベーション層又はアダプテーション層（４）を含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施態様は、パッシベーション層又はアダプテーション層（４）が、特に厚さ５００ｎｍ以下で、ペーパーを構成する繊維の厚さよりも２桁以上小さい大きさの、高電気抵抗の共有結合性誘電材料又はイオン性誘電材料で調整されるという事実が存在する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、最終的なデバイスが厚さ３０μｍ以下の誘電体（６）によって収容される。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、デバイスは、ｎ型あるいはｐ型のトランジスタ型で、ゲート電極（３）に印加される正又は負のステップ電圧の条件下で、繊維の電気陰性度に応じてペーパー（２）を構成する繊維間に、電子及びイオン電子を蓄積することができ、印加されたゲート電圧を切った後、取り込まれた電子を維持し、いわゆるフローティングゲートモードで動作する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、ペーパーの繊維間に蓄積された情報が、情報を蓄積するために用いられる信号と対向する信号の電圧の印加と、情報を蓄積するために用いられる強度と同じ又はより高い強度とにより、完全に取り除かれ、又は消去され得る。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、異なる振幅のステップ電圧で書き込まれた異なる情報を、同じ空間に蓄積するようにデバイスを動作可能にし、デバイスが選択的に前記情報を認識できる特異点を有する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、異なる振幅のステップ電圧を、能動半導体（１）を含む表面と反対側のペーパー（２）の表面に位置付けられた、連続又は不連続のゲート電極（３）に印加することにより、蓄積される情報を連続的に蓄積することができる。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、印加される対向信号の電圧が、情報を書き込むために使用される電圧より低い値である場合、蓄積された情報が完全に消去されない。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態は、デバイスの半導体層（１）の上に、導電率に関して完全に一致し、１０ｎｍ〜５００μｍの間の距離で互いに離間し、各々ドレイン領域及びソース領域（５）に指定され、チャネル領域の各側部上の、酸化物又は非酸化物系の能動半導体を含むペーパー（２）の繊維を相互に接続できる、２つの高導電性の蒸着された材料を含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、ドレイン領域及びソース領域が、２つの領域の間に、チャネル領域（１）と呼ばれ、ペーパーの繊維の上に配置され、蒸着される能動半導体材料の導電率よりも少なくとも３桁大きい大きさの導電率を示し、かつ、能動チャネル領域を形成する能動半導体を含む、ペーパー繊維の、好ましくは１ｎｍ〜５００ｎｍの間で変化する厚さによって決まる厚さを示す、連続した有機半導体又はイオン結合性の無機半導体を含む。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、ペーパーの繊維の上に蒸着された能動半導体が、５０ｎｍ〜１０μｍの範囲の距離で互いに離間し並置される、ｐ型及びｎ型又はその逆の相補的な電子的性質の２つの離れた半導体（１，７）によって置換され、明細書で単に相補的（complementary）と表される、相補的なデバイスと呼ばれるシステムを形成する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、２つの半導体（１，７）が、各々同じ材料によって互いに接続され、ドレイン及びソースとして用いられ、共通の電極として機能し、さらに２つの独立に蒸着されたチャネル領域の各端部で電子的に同一である端子（５）を含み、そして、ソースあるいはドレイン又はその逆として公知の、能動半導体（１，７）それぞれを含む繊維（２）間の相互接続を形成する。

本発明の他の実施形態は、ＯＮ状態で同時に接続されない相補的デバイスを構成する２つのトランジスタの特徴をさらに有する。

本発明の他の実施形態は、蓄積された情報が、ゲート電極（３）に情報を蓄積するために使用される信号と同じ強度又は振幅の対向信号の電圧を印加することによって消去される特徴をさらに提供する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、ペーパー（２）が、再生技術、分解技術又は混合技術によって製造され、自発電気分極機能を備える、天然セルロース系繊維、合成繊維又は混合繊維を含み、誘電体が、印加された電界と独立に蓄えられた準永久電子を有し、エレクトレットと同様に機能する。

さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、ペーパー（２）のセルロース系繊維が、好ましくはアルミニウムのようなカチオン種を加えることによって、電気陰性度を制御する、樹脂又はイオン性接着剤中に埋められる。

金属、絶縁体及び半導体、ＭＩＳコンデンサからなる非封止型（non-encapsulated）コンデンサの基本構成の概略図。 メモリ効果を有する誘電体として用いられるペーパーの両面に、蒸着された材料のアダプテーション層の有無に関わらず、不揮発性メモリ効果を有するｎ型又はｐ型の接合電界効果型トランジスタの基本構成の概略図。 蒸着される材料と、誘電体として用いられるペーパーの両面との間に、アダプテーション層を含む、不揮発性メモリ効果を有する非封止型（non-encapsulated）の電界効果型ＣＭＯＳデバイスの概略図。

利用の観点において、能動デバイスの物理的支持体及び電子部品の機能を同時に有するペーパー、すなわち電界効果型の不揮発性メモリトランジスタの使用は、コンデンサの支持体又は受動型誘電体としての利用以外、公知ではない。

本発明は、静的な機能又は単純な基板を超えた、他の能動的かつ動的な機能の、天然、合成又は混合セルロース起源のペーパーの使用の実施により、低価格電子アプリケーションで、ひいては使い捨ての電子アプリケーション用のハイテクソリューションとしてペーパーを回復する。

本開発は、描画／筆記（drawing/writing）に加えて、ペーパーに他の用途を付与することを可能にする。

このような目的を達成するために、分散した周知技術を３つの要求レベル（製造工程；材料とデバイスの機能性；支える繊維、樹脂及び接着剤におけるそれらの一体化及びキーメモリ要素を形成）に適合させることによって、蒸着された材料が、接着と、機械的弾力性と、化学的安定性と、電子的及び光学的な品質パラメータを満たすように、分散した周知技術を組合せることが必要である。

製造工程において、好ましくは例えばアルミニウム等のようなカチオン種を加えることによって制御された電気陰性度を有する、樹脂又はイオン性接着剤中に埋められる繊維の分布と、誘電率の値を決定する圧縮度と、結果としてデバイスの最終的な容量とを決定するために、ペーパーが準備され、具体化される。
さらに、ペーパーの製造工程の間、印加された電界と独立して蓄積し、使用中に、樹脂及び接着剤の集合を変形し、静的な電子の保持力に関してエレクトレットと類似の特徴をその集合に与え、樹脂及び接着剤のイオン性の性質から生じる、静的な電子の性質を制御しなければならない。

さらに、最終的なデバイスを完成するために必要な材料の蒸着を受けるために、ペーパーの２つの表面を準備することが必要かもしれない。この処理は、その処理の後に、ペーパーの圧縮容量及び意図された電子の蓄積効果を決定する、スモール・ナノスケール誘電型薄膜の蒸着が続くか否かに関わらず、ペーパーの表面上での簡易な酸素プラズマ処理でもよい。

上述の特徴を得るために、ペーパーの両面に蒸着される材料は、金属、半導体又は誘電特性を備える有機材料と無機材料のいずれかである。

上述した技術の一つで使用されて処理される金属（３）、例えば、銀、アルミニウム、銅、チタン、金、クロム及び白金等、あるいは上述した成分に由来する金属合金、又は、積層中の金属の蒸着物は、ゲート電極と呼ばれる、連続したあるいは離れた電気的接続部の処理、又は、チャネル層として用いられる、離れたあるいは連続した能動半導体、例えば複合半導体酸化物等を蒸着することによって、１０^−４Ωｍ未満の範囲の抵抗率を示す薄膜の、ドレイン及びソース領域（５）の製造において使用される。
金属に加えて、同じ機能（３）、（５）に対して、縮退された半導体酸化物、例えば、スズ酸化物、亜鉛酸化物とインジウム酸化物、スズがドープされたインジウム、ガリウムがドープされた亜鉛酸化物、アルミニウムがドープされ、１０^−３未満の抵抗率を有する亜鉛酸化物、又は、Ｐ−ｄｏｔとして金属誘電特性を有する有機半導体等が含まれる。

離れた又は連続したチャネルの領域（１）の処理に用いられるｎ型又はｐ型の能動半導体は、能動有機材料又はイオン性の無機材料でもよい。有機半導体材料に関して、以下のものが強調される。テトラセン（tetracene）、ペンタセン（pentacene）、銅フタロシアニン（copper phthalocyanine）、オキシチタニウムフタロシアニン（titanium phthalocyanine oxide）及び亜鉛フタロシアニン（zinc-phthalocyanine）、特に１０^１２Ωｃｍ〜１０^−４Ωｃｍの範囲の抵抗率を有するものである。

デバイスのチャネル層の離れた又は連続した能動半導体として使用するためのイオン性の無機半導体の場合、これらは主に、ナノ合成酸化物又は複合酸化物、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化銅、酸化アルミニウム、銅とアルミニウムの酸化物、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化カドミウム、酸化タンタル、インジウムと亜鉛の複合酸化物、ガリウムとインジウムと亜鉛の複合酸化物、ガリウムと亜鉛とスズの複合酸化物、銅とアルミニウムの複合酸化物、銀と銅の複合酸化物、チタンの複合酸化物、インジウムとガリウムの複合酸化物、スズとガリウムの複合酸化物、銅と亜鉛とスズと銀の複合酸化物等で構成され、１０^１４Ω〜１０^−４Ωの範囲の抵抗率と、５００ｎｍ以下の厚さとを有し、そのエレメントの構成要素の割合がそれら自身の間で０．１％と９９．９％とによって変化するどのようなものでもよい。

界面のパッシベーション層及び蒸着する材料と繊維との間のアダプテーション層（４）の材料として用いられる、かなり高抵抗率である材料に関して、材料は主に、１ｎｍ〜１０００ｎｍの間の厚さを有する酸化物又は窒化物化合物、例えば、二酸化ケイ素あるいは窒化ケイ素、又はフッ化マグネシウム、又はハフニア（hafnia）と酸化アルミニウムあるいは二酸化ケイ素との混合物、又は有機材料、又は他の単一あるいは多層構造の材料、例えば、酸化タンタル、ハフニア、ジルコニア、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、又は、複合酸化物（例えば、ハフニア／タンタル酸化物（hafnia／tantalum oxide）、酸化アルミニウム／タンタル酸化物（alumina／tantalum oxide）、ハフニア／酸化アルミニウム（hafnia／alumina）；二酸化ケイ素／五酸化タンタル（silicon dioxide／tantalum pentoxide）、タンタル／イットリウム（tantalum／yttrium）；ジルコニウム／五酸化タンタル／二酸化ケイ素（zirconium／tantalum pentoxide／silicon dioxide）、酸化アルミニウム／酸化チタン（alumina／titanium oxide）又はＰＭＭＡ又はＰＯＭＡ、又はマイラ（mylar）等、−２０℃〜２００℃の範囲の温度で処理されるすべてのもの）等である。そして、かなりコンパクトにされ、極めて平らな表面を有するだけでなく、材料の構造が非結晶質又はナノ構造である。

最も適切な材料の選択は、電子を蓄積するために要求される時間と、これらが要求される電気絶縁性を達成するために、チャネルを形成する材料に要求される動作性能を示すか否かとにより決定され、前記デバイス構成要素の空間的な定義及び配置は、標準リソグラフィ技術を用い、又はマスクあるいはリフトオフ（lift-off）として公知のリソグラフィ技術によって行われる。

デバイスに関して、以下の点を意図する。
１．１時間から数百時間の調整期間中、電子を蓄積する機能を有するコンデンサ等の、金属−絶縁体−半導体構造（ＭＩＳ構造）を製造すること。そして、ペーパーの一方の表面上のゲート電極（３）と同じ金属と、上述の技術（（１），（２），（３），（４））のいずれかを用いて、他方の表面上に蒸着される能動有機半導体又は能動無機半導体とを含む離散的な繊維で構成される、シート状のペーパーは、電子蓄積作用を有する絶縁／誘電材料であると同時にデバイスの支持体である。；
２．不揮発性メモリ効果を有するｎ型又はｐ型電界効果型トランジスタ（図３〜図５）を製造すること。誘電体及び記憶媒体又は電子蓄積インダクタは、機械的に圧縮し異なる層の間に分布され、樹脂や接着剤（２）で接続された複数の繊維層から構成されるペーパーである。；チャネル領域を形成する能動半導体は、繊維面上に離れて蒸着される、イオン性の無機半導体又は有機半導体（１）である。そして、ドレイン及びソース領域それぞれは、集積物を形成する、高導電性酸化物又は金属や高導電性有機半導体に基づいている。
これらのデバイスは、図２に示される構成を有する。チャネル（１）は、凝集繊維によって構成されるペーパー（２）上に、又は、ソース及びドレイン領域（５）を形成する薄膜と共に、ペーパー上に予め蒸着された接続部であるアダプテーション層（４）上に直接蒸着される。そして、ペーパー（２）の他方の面上に、連続したゲート電極（３）が、直接、又は、金属、高導電性酸化物あるいは高導電性有機材料、例えば、テトラセン、ペンタセン、銅フタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等からなるアダプテーション層を介して蒸着される。
これらのデバイスは、０．５ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１を超える可動性と、１０^４を超えるｏｎ／ｏｆｆ比率と、１時間を越える蓄積期間と、ｎ型トランジスタの正の操作電圧閾値と、ｐ型トランジスタの負の操作電圧とを有し、エンハンスメント・モード又はデプレッション・モードで動作し、封入又は未封止の状態にされる（６）。
すなわち、電圧が印加されておらず、デバイスが既にＯＮ状態にある場合を除いて、ＯＮ状態にするために、電圧が印加されることが必要である。
これらのデバイスにおいて、情報の書き込み（ゲート電極に近い又はチャネル領域に近い、電子又は負のイオンに起因する電子の保持力は、用いられる樹脂の特徴と同様、チャネルの、それぞれｐ型又はｎ型の半導体の関数である）は、デバイスの動作電圧閾値より大きな絶対振幅の電圧を印加することによって実行され、蓄積される電荷量は、閾値電圧と等しい最小値と、ドレイン電流がチャネル領域で飽和し、従ってデバイスにより誘導及び蓄積された電子（電子及びイオン電子）が最大値となる、デバイスのトランスファー特性を有する電界領域に相当する電圧の最大値との間で連続的に変化する印加電圧の値に比例する。
蓄積された情報（蓄積された電子及びイオン電子に変換された情報）すべてを消去するために、大きさが等しいが、情報を書き込む（電子を蓄積する）ために用いられる電圧と符号が逆である電圧を印加する必要がある。
このことは、デバイスが選択方法により認識できる、異なるステップ電圧を用い、又はゲート電圧を印加することによって、異なる情報を同じ空間に蓄積及び書き込むことを可能にする。
３．基板と、電子及びイオン電子の蓄積又は蓄積の誘導を可能にする誘電体として用いられる材料は、離散的なファイバから構成されたペーパーである、不揮発性メモリ機能を有するＣＭＯＳ又はＣ−ＭＥＳＦＥＴ型デバイスを製造すること。
そして、デバイスに組み込まれた相補的なｎ型及びｐ型の半導体は、イオン性の無機半導体、有機半導体、又は図６に示すペーパーを形成する繊維上に蒸着された、その可能なハイブリッド組合せのいずれかである。
すなわち、デバイスは、一方がｐ型で、他方がｎ型の、共通ゲートを有する２つの電界効果型トランジスタに基づく。出力端子（ソース及びドレイン又はその逆）が共通であり、他の２つの出力端子は独立である。正の電圧の印加により、ｎ型トランジスタ（１）はＯＮ状態で情報を書き込み、ｐ型トランジスタ（７）はＯＦＦ状態で情報を消去し、一方、負の電圧が印加されると逆の現象が生じる。

本発明は、セルロース系ペーパー、新規なイオン性の無機半導体、及び有機半導体の利用、又は、従来技術や構造において特許されておらず、不揮発性メモリの用途のハイブリッド構造を示す２つの半導体の組合せによって、新規な概念を生み出すことを目的とする。言い換えれば、不揮発性メモリを利用するＭＩＳコンデンサ、又は不揮発性メモリ効果を有する電界効果型トランジスタ、又は不揮発性メモリ効果を有するＣＭＯＳデバイスの構造に関する。ペーパーは、支持体であり、電子の蓄積を促進する能動エレメントであり、複合酸化物に基づく無機半導体、又は有機半導体、又は２つの半導体の組合せを有する、支持体と能動エレメントの組合せである。

いくつかの特許情報データベースの調査により、本発明の主題であるぺーパーの機能を備える方法、物、及びシステムは、特許として発行も提出も行われていないことが示された。

本発明の概念は新規である。そして、その実施例は公知技術によって維持されるけれども、その新規性は新規な目的の範囲内に存在する。

図１は、次の参照符号の金属、絶縁体及び半導体、ＭＩＳコンデンサからなる非封止型
コンデンサの基本構成の概略図である。
１−繊維上に蒸着する、ｎ型又はｐ型の、能動型の有機又は無機のイオン性半導体；
２−電子を蓄積する離れた誘電体であると共に、電子構成要素の物理的支持体として機能する、化学的に（樹脂及び接着剤）又は機械的に結合された、天然あるいは合成セルロース系ペーパー又はこれらの組合せ；
３−連続した電気接続部として機能し、また、金属、金属合金、２種類の金属の連続する蒸着物、高導電性の半導体酸化物、又は、高導電性の有機材料によって形成される電極として機能するゲート電極。
４−ペーパーの片面又は両面に存在する、界面パッシベーション層又はアダプテーション層。

図２は、メモリ効果を有する誘電体として用いられるペーパーの両面に、蒸着された材料のアダプテーション層の有無に関わらず、不揮発性メモリ効果を有するｎ型又はｐ型の接合電界効果型トランジスタの基本構成の概略図である。次の参照符号のドレイン及びソース領域は、繊維上に蒸着される能動半導体上に蒸着され、異なる繊維の一体化及び接続を促進する。
５−単一物、合成物あるいは複合物の、Ｐ−ｄｏｔ、又は金属、又は高導電性半導体酸化物等の、高導電性有機半導体からなる接合電界効果型トランジスタのドレイン及びソース領域。
６−封止層（Encapsulation layer）、表面パッシベーション
図３は、蒸着される材料と、誘電体として用いられるペーパーの両面との間に、アダプテーション層を含む、不揮発性メモリ効果を有する非封止型（non-encapsulated）の電界効果型ＣＭＯＳデバイスの概略図である。次の参照符号の、ｐ型及びｎ型の能動半導体は、ドレイン及びソース領域を覆う。
７− 半導体のタイプが図の参照符号１に対応する半導体のチャネルに相補的であるチャネル領域。仮にｎ型である場合、相補的なチャネルはｐ型である。また、逆も同様である。

本発明は、不揮発性メモリを創造する、異なる重量と組成のセルロース系ペーパー又はセルロース系化合物の使用を提供する。ペーパーとその繊維は、単一のあるいは一体化した電子及び光電子デバイスの物理的支持体として、そして同時に、ノン電子メモリの構成要素を残したままペーペーに損失を与えないように、ｐ型あるいはｎ型デバイスの、ゲート電極、チャネル領域、離れたドレイン及びソース領域を製造する、単一あるいはハイブリッド構造、又は、エンハンスメント・モードあるいはデプレッション・モードで動作し、かつ、本方法を互換性のある工程に適合するｐ型及びｎ型の相補的構造の、複合化合物の半導体酸化物又は有機半導体に基づく、電界効果型デバイスの電子及びイオン電子を蓄積し又は誘導することができる誘電体として機能する。この目的のために、全ての工程は、２００℃以下の温度で行われ、特に−２０℃と低温でも得ることができるペーパー表面上で起きる。

上述の通り、本開示は、新規で斬新な方法により、物理的支持体、及び、不揮発性メモリ効果を有する単一あるいは相補的なｐ型あるいはｎ型の電界効果型デバイスの電子の蓄積を維持あるいは誘導することができる電子部品としてペーパーを含む、新規な製品及びシステムを可能にする機能及び技術の組合せを提供する。すなわち、相補的デバイスは、異なるチャネル領域（一方がｐ型半導体に基づき、他方がｎ型半導体に基づく）と共通のソース及びドレイン領域又はその逆とを有する同じゲート電極と、各領域に関連する離れたソース及びドレインとの影響下で動作し、９２５μｍ以下の寸法を表わす、一方がｐ型であり、他方がｎ型である、２つのデバイスを同時に使用することからなる。

Ａ−電子蓄積機能を示すＭＩＳコンデンサ
図１は、ＭＩＳ構造と呼ばれる、金属−絶縁体−半導体型コンデンサを示す。そのペーパー（２）の両面の界面は、酸素プラズマの特有の処理、又はナノメートル範囲の領域（４）と同じ大きさの高絶縁性薄膜の蒸着によって不動態化されてもされなくともよい。図１において、ゲート電極（３）は、連続した又は不連続の、金属系又は金属合金系の縮退半導体酸化物であってもよい。いずれにせよ、能動半導体は、ペーパーを形成する繊維上に蒸着する有機又は無機のイオン性の半導体（１）であってもよい。デバイスを構成する構成要素は、典型的な物理的、化学的、又は物理化学的蒸着技術、例えば以下に記載される技術等によって製造され得る。

デバイスの操作原理は、いわゆる電界効果に基づく。繊維の間で樹脂の周りに収集及び／又は蓄積される電子は、ペーパーの厚さを構成する複数の層の間で、ペーパーの電気陰性度及びゲート電極に印加される電界を関連付けられる方法を決める。情報（電子）を蓄積するために要求される電圧は、電子をペーパーから能動半導体に誘導するために要求される最小電圧よりも高い。この値は、０．２〜１００ボルトの範囲であり、特にペーパーの厚さとセルロース系繊維の圧縮度に依存する。電子の蓄積又は保持の回数は、印加される電界、ペーパーの厚さ、ペーパーを形成するセルロース系繊維の数、半導体の抵抗率、繊維の電気陰性度、ペーパー中の静的イオン電子、及び、表面処理される表面が不動態化され、かつそのデバイスがカプセル化されるか否かにより、３０分〜数百時間の間で変化する。

Ｂ−電子蓄積機能を示すＭＩＳコンデンサの製造方法
第１ステップとして、用いられるペーパーのタイプ及び重量に関わらず、連続する薄膜を製造するために表面構造及び強さを考慮して、表面を準備して調整することが必要である。これは、次のいずれかによって達成される。
ａ）１０分間、ＵＶ処理をペーパーの両面に受けさせる；
ｂ）または、１〜１０^−２Ｐａの範囲の圧力下、０．０１〜３Ｗｃｍ^−２の範囲の出力密度を用いて５〜１５分間、酸素、アルゴン、窒素あるいはキセノン雰囲気、又は９５：５の比率以下の窒素と水素の雰囲気中で、高周波プラズマ又は直流プラズマを、ペーパーの両面に受けさせる；
ｃ）または、厚さ２〜２００ｎｍの範囲の、セラミックあるいはナノ複合材料あるいは複合材料の薄膜、酸化物又はニトロ化合物であるパッシベーション薄膜を蒸着する；
ｄ）または、自由ナノ粒子を取り除き、（窒素混合物中の水素の機能である）表面活性化するために、表面を窒素／水素噴流でクリーニングする。

ペーパー又は基板の表面が準備されると、その表面は、次の事項を目的とする作用により、様々な製造工程が行われる環境に移動する。
ｉ）無機金属材料、導電性酸化物材料、又は有機材料、例えば次の連続する薄膜を製造するための技術のいずれかによって製造されたＰ−ｄｏｔ等の蒸着物からなる、図１に参照符号３で表わされた金属電極の処理
I）真空熱抵抗蒸発、又は、１０^−３Ｐａ以下の真空圧と、基板温度が−２０℃から２００℃に冷却されることにより制御されるシステムとを用いる電子銃熱蒸発。用いられる最小厚さは、約１０ｎｍである。本工程により、実施され、連続体にすることができ（ロール・ツー・ロール方式（roll to roll））、基板間の距離、及び加熱される繊維状の構造物は、使用するシート状のペーパーの大きさ、好ましくは２５ｃｍ〜５０ｃｍの範囲に依存する。
II）製造工程中の酸素の添加の有無に関わらずアルゴン雰囲気中でのマグネトロン支援陰極スパッタリング（ＤＣ、ＲＦ、ＵＨＦとそれぞれ呼ばれる、直流、又は無線周波数、又は極超無線周波数）。そして、基板温度が１Ｐａ〜１０^−１Ｐａの間の真空圧で（冷却されて）制御され、金属基板の目標距離が、使用する目標の大きさ及び蒸着されたペーパーの大きさ次第で、５ｃｍ〜１５ｃｍの範囲で変化する。
III）蒸着用の有機又は無機構成要素をコーティングする化学溶液のインクジェット印刷。そして、蒸着された材料の最小厚さは１０ｎｍである。
IV）厚さ４００ｎｍ以下の蒸着用のエレメントを含む化学溶液のエマルジョンの迅速な拡大。
ｉｉ）図１及び図２において参照符号１で表わされ、かつペーパーを形成する繊維上に蒸着する、有機又は無機の、イオン性の能動半導体の処理のために、次の技術の一つが用いられる：
V）異なる構成及び純度で、反応性酸素雰囲気下、金属基板又はセラミック基板を使用するマグネトロン（ＤＣ、ＲＦ又はＵＨＦ）支援陰極スパッタリング。用いられる真空圧は１Ｐａ〜１０^−１Ｐａの間で変化してもよい。；ターゲット基板の距離は、用いられるターゲットの大きさ及び蒸着されるシート状のペーパーの大きさにより、５ｃｍ〜１５ｃｍの間で変化する。厚さは約１ｎｍ〜５００ｎｍである。
VI）蒸着される金属エレメントを含むセラミック／酸化物材料から、本技術に対して上述した手順に従い、処理が１０^−３Pａ以下の真空圧で実施される、抵抗法又は電子銃法による真空熱蒸発。
VII）無線周波数プラズマ又はＵＨＦの支援化学蒸気分解（Radio frequency plasma- or UHF-assisted chemical vapor decomposition）。この場合、蒸着されるエレメントはガス状の形態である。１０〜２００Ｐａの範囲の真空圧と、０．０３〜２Ｗｃｍ^−２の出力密度と、１３．５６〜６０ＭＨｚの励起周波数とを用いて分解される。能動半導体の有用な厚さは、１０〜８００ｎｍの範囲である。
VIII）有機又は無機構成要素をコーティングする化学溶液のインクジェット印刷。蒸着された材料の最小厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍである。
IX）蒸着されるエレメントをコーティングする化学溶液の迅速な拡大。蒸着された材料の厚さが１〜５００ｎｍである。
ｉｉｉ）図１において参照符号４で言及されるアダプテーション層、及び参照符号６で言及される封止層（Encapsulation layer）の処理のために、用いられる製造方法は、アイテムｉｉ）で示され、同じ種類の材料で、能動半導体の電気抵抗率より少なくとも３桁大きい電気抵抗率の材料が用いられる。

Ｃ．不揮発性メモリを有する接合電界効果型トランジスタの処理及び創造
本セクションでは、エンハンスメント・モード又はデプレッション・モードの動作例によって、すなわち、ゲート電極に電圧を印加するか否かにより、切替ＯＮ状態又は情報書き込みモードにできる、図２で示されるようなペーパーの界面でアダプテーション層の有無に関わらず、封止又は非封止の、不揮発性メモリを有する、ｎ型又はｐ型の接合電界効果型トランジスタの処理を説明する。電界効果型デバイスと関連するペーパーの機能は、半導体のぺーパーの界面上の電子の誘導工程に対して要求される必要な電気絶縁性を保証することと、対向信号と同じ振幅の他の電圧がゲート電極に印加されるまで、ゲート電圧が印加されない限り、電子を蓄積又は保持することである。蓄積された情報を十分に消去できない他の電圧が印加された場合、電子の蓄積は、増加し（強度が強く又は弱く、情報を蓄積するために用いられる振幅と同じ信号の電圧がゲート電極に印加される場合）、又は減少し（電子を蓄積するために用いられるが、絶対値が電子を蓄積するためにゲート電極に印加される電圧強度より劣る、対向信号の電圧がゲート電極に印加された場合）、又は消滅（電子を蓄積するために用いられるが、絶対値が電子を蓄積するために用いられるゲート電極に印加される電圧の絶対値以上である電圧がゲート電極に印加された場合）する。図２は、繊維が様々な層によって分布され、樹脂や接着剤に浸かり、パッシベーション層又はアダプテーション層の界面も含まれる、不揮発性メモリを有する接合電界効果型トランジスタの概要図である。

図２において参照符号１で言及される、繊維上に蒸着されるチャネル領域の処理のための能動イオン性の、ｐ型又はｎ型の半導体として用いられる材料は主に、複合化合物である。例えば、酸化亜鉛、アルミニウムと結合する酸化亜鉛、フッ化物と結合する酸化スズ、酸化銅、酸化カドミウム、酸化銀、酸化銀、インジウムとモリブデンとの化合物合金、スズとインジウムとの化合物合金、インジウムと亜鉛との化合物合金、亜鉛とガリウムとの化合物合金、インジウムと亜鉛とガリウムとの化合物合金、インジウムと亜鉛と銀との化合物合金、インジウムと亜鉛とジルコニウムとの化合物合金、インジウムと亜鉛と銅との化合物合金、インジウムと亜鉛とカドミウムとの化合物合金、インジウムと亜鉛とスズとの化合物合金、ガリウムと亜鉛とスズとの化合物合金、インジウムと亜鉛とモリブデンとの化合物合金や、ハフニア、チタン、酸化アルミニウム、酸化タンタルと組成が１０^１１〜１０^０Ωｃｍの間の抵抗率を示し、製造工程中で使用される組成と酸素の分圧とによりその構成物質の０．１％〜９９．９％の間で変化する化合物合金等である。用いられる技術は、Aｉｉ）で説明されたものである。チャネル領域の有用な厚さは、１〜５００ｎｍの範囲であり、ペーパーを形成する繊維の厚さよりも、少なくとも１桁小さい大きさである。

図２において参照符号５で参照される、互いに１０ｎｍ〜５００μｍの間で離間する、ソース及びドレイン領域の処理のために、能動半導体を含む繊維を接続することができる同じ技術を用いて、５〜１０^−６Ωｃｍの間の低抵抗率を示す、上述した同じ半導体、又は、以下の材料（５Ωｃｍより小さい抵抗率を示す、チタン、アルミニウム、金、銀、クロム、又はモリブデン）を含む、金属合金あるいは複合層あるいは積層構造の金属が使用される。ソース及びドレイン領域の有用な厚さは、単一の繊維への統合、又は、同じ層の能動半導体を含む様々な繊維の統合及び接続を目的とするか否かにより、１ｎｍ〜３００００ｎｍの間で変化する。

使用されるアダプテーション層、パッシベーション層又は封止層（encapsulation layer）は、Ａで言及されたものと同じである。

Ｄ．不揮発性ＣＭＯＳメモリデバイス処理
本実施例は、２つの接合電界効果型トランジスタの同時使用を提供する。２つの接合電界効果型トランジスタは、不揮発性メモリＣＭＯＳデバイスと呼ばれるデバイスの製造に相当する、上述した技術により製造された、一つは、図３において参照符号（１）で示される、エンハンスト・モードで動作するｎ型トランジスタ、そして、他方は、エンハンスト・モードで動的電子としても動作するｐ型トランジスタ、又は、ペーパーの片面又は両面のパッシベーション層の有無に関わらず、参照番号（７）で示される、デプレッション・モードで動作するｎ型トランジスタである。この形式の回路において、２つのトランジスタは、決して同時に駆動されず、電子を蓄積する機能を有するデジタル回路の概念及び論理ゲートの概念に用いられる。

本デバイスと半導体回路と上述したこれらの適用の実施例は、ペーペーの繊維が主な構成要素を構成する、新規なメモリ機能を有する新規なデバイスの創造を含む開示の本質のより深い理解のために定められた、単なる可能な実施例に過ぎない。変形及び修正は、発明の精神及び本質から実質的に離れることなく、上記の実施例を実施することができる。これらすべての変形及び修正は、本開示及び本発明の範囲に含まれ、かつ、発明の請求の範囲によって保護されなければならない。

（実施例）
本イノベーションの使用に起因する、デバイス及び集積回路を現実に使用し得る主要な産業は、全ての電子産業、半導体産業、メモリ産業及び類似産業、論理回路産業、計装及び測定装置産業（instrumentation and sensor industry）、医療及びバイオテクノロジー産業、光電子産業、及び、マイクロ及びナノ電子産業である。本発明に基づくデバイスは、メモリ効果を有する電界効果型デバイスに基づく全ての電子機器の直接利用に向いており、かつ、情報の誘導及び蓄積の回路（レコードシフトレジスタ、ダイナミックＲＡＭ）、論理回路の概念、すなわちバッファとカウンタ型の回路；高電子保持能力を示すコンデンサを含むことができる。

本発明は、ｅ−ペーパーの創造を導くことにより、将来のグレーンエレクトロニクスをもたらす、セルロース系ペーパーの両面上の薄膜の低温処理と協調する処理技術の使用を含む、シンプルかつ安価な処理技術を用い、生産品を作り出すことを目的とする。

一方、要求された製造技術方法は、技術の調査や適合に関して大きな投資を要求しない、電子産業、光電子産業、半導体産業、すなわち、広範囲用の陰極スパッタリング方法、又は、熱蒸発あるいはゾル−ゲルあるいはインクジェット方法において、既存のものと適合できる。

本発明によって提供される技術の有利な点は、製造される不揮発性メモリを有する電子デバイスの基板及び能動的構成要素として同時に機能する、静的方法だけでなく動的方法でのペーパーの能動的な使用を認めることである。

好ましい実施例を詳細に説明したけれども、上記で特定された有利な点すべてが表されていないにも関わらず、多くの変形、置換及び変更が本発明の範囲から逸脱することなく行うことができることは理解されるべきである。明細書に示した成果により、実施し、様々な異なる方法に組み込むことができる本発明が説明され、そして、それは発明の範囲に属する。また、除外又は切り離した、好ましい実施例で表され説明された、技術、構成、要素又は方法は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の技術、構成、要素又は方法と組合せ及び統合することができる。本発明はいくつかの実施形態で表されたけれども、これらは本発明の実施の範囲に従い、まだ変更可能である。他の変形、置換及び変更の実施例は、当業者によって容易に特定することができ、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく導くことができるであろう。

Claims (15)

1. 不揮発性メモリ機能を有する電界効果型半導体の電子又は光電子能動デバイスの製造方法であって、
   前記デバイスは、
   天然セルロース系繊維、合成繊維又はそれらの組合せを含むペーパー（２）と、
   前記ペーパー（２）の一面に設けられた能動半導体層（１）と、
   前記能動半導体層（１）にチャネルが形成できるように、前記能動半導体層（１）上に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
   前記ペーパー（２）の一面と反対側の他面に設けられたゲート電極（３）とを備え、
   前記ペーパー（２）を前記デバイスの誘電体として組み込む工程であって、カチオン種としてアルミニウムを加えることによって制御された電気陰性度を有する樹脂又はイオン性接着剤中に前記繊維が埋められ、前記繊維を化学的又は機械的に結合させる工程と、
   前記ペーパーの繊維層の厚さよりも少なくとも１０分の１より薄い厚さの能動半導体層（１）を前記ペーパー上に形成する工程とを含む方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記繊維の自発電気分極機能を用いることによって；前記ペーパーの圧縮度を制御することによって；又は、それらの組合せによって、前記ペーパーの電気陰性度及び誘電率を操作する工程をさらに含む方法。
3. 請求項１又は２記載の方法であって、
   前記ペーパーの製造において、１以上の接着剤を用いて層状に前記繊維を結合する工程をさらに含む方法。
4. 請求項１又は２記載の方法であって、
   前記ペーパーの製造において、機械的な圧縮により層状に前記繊維を結合する工程をさらに含む方法。
5. 請求項１又は２記載の方法であって、
   前記ペーパー（２）がさらに前記デバイスの基板として機能し、
   前記デバイスを自立可能なデバイスにすることを特徴とする方法。
6. 請求項１又は２記載の方法であって、
   前記半導体の塗布がチャネル領域（１）の端部領域間の離散的な被覆繊維により相互接続させるために十分であり、
   前記端部領域がドレイン及びソース領域（５）であることを特徴とする方法。
7. 請求項１又は２記載の方法であって、
   相補的金属半導体酸化物、ＣＭＯＳを含む能動デバイスを実施するために、前記ペーパーの片面又は両面で、離れて又は連続して蒸着され、単一、組立又は積層タンデム構造中の、金属（３，５）、半導体（１）、絶縁体（６）又はアダプテーション層（４）の電気的特性を備える、有機物又は無機物起源の構成要素を形成する１以上の付加的な工程を含むことを特徴とする方法。
8. 請求項１又は２記載の方法であって、
   室温で最終的なデバイスを構成する構成要素の、スパッタリング、インクジェット、及び化学的エマルジョンからなる技術のうち少なくとも１つの技術によって処理する工程を含み、
   前記構成要素が２００℃以下でアニーリングされることを特徴とする方法。
9. 請求項１又は２記載の方法であって、
   １ｎｍから５μｍの間の、共有結合性の無機材料、イオン結合性の単一物あるいは化合物である材料、又は有機材料、好ましくはシリコン合金又は亜鉛系複合酸化物を含むチャネル（１）と；
   金属のような性質を有する、高導電性の有機材料又は無機材料に基づくドレイン及びソース（３，５）と；
   外部保護用の３０μｍ以下の誘電体（６）とを含む、
   半導体構成要素を蒸着することを特徴とする方法。
10. 請求項１又は２記載の方法であって、
    前記天然セルロース系繊維、合成セルロース系繊維又はそれらの組合せが、最終的なデバイスの他の構成要素を蒸着する前に、パッシベーション層又はアダプテーション層（４）を形成することを特徴とする方法。
11. 不揮発性メモリ機能を備える電界効果型半導体の電子又は光電子能動デバイスであって、
    天然セルロース系繊維、合成繊維又はそれらの組合せを含むペーパー（２）と、
    前記ペーパー（２）の一面に設けられた能動半導体層（１）と、
    前記能動半導体層（１）にチャネルが形成できるように、前記能動半導体層（１）上に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
    前記ペーパー（２）の一面と反対側の他面に設けられたゲート電極（３）とを備え、
    カチオン種としてアルミニウムを加えることによって制御された電気陰性度を有する樹脂又はイオン性接着剤中に、化学的又は機械的に結合した天然セルロース系繊維、合成繊維又はそれらを組合せた繊維が埋められた、誘電体及び電子蓄積体としてのペーパー（２）と；
    前記ペーパーの繊維層の厚さよりも少なくとも１０分の１より薄い厚さの、前記ペーパー上に形成された能動半導体層（１）とを含むデバイス。
12. 請求項１１記載のデバイスであって、
    請求項１〜１０のいずれか一項の方法によって得られるデバイス。
13. 請求項１１又は１２記載のデバイスであって、
    前記ペーパーの厚さが１０μｍ以上であることを特徴とするデバイス。
14. 請求項１１又は１２記載のデバイスであって、
    前記デバイスのメモリ動作が、前記能動半導体層（１）を含む前記ペーパー（２）の表面と反対の表面に配置されるゲート電極（３）から正又は負の異なる振幅を示す電圧を印加することによって前記ペーパーに電子が蓄積され、かつ、その電子の保持がこれらの電圧を印加しないことによって行われ、
    フローティングゲートモードで動作することを特徴とするデバイス。
15. 請求項１１又は１２記載のデバイスであって、
    ｐ型とｎ型、又は反対の相補的な電子的性質の一対の２つの半導体を備え、
    相補的デバイスを形成することを特徴とするデバイス。

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