JPH01209767A - 電気・電子デバイス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気・電子デバイス素子に関するものであり
、更に詳しくは、一対の電極間に配置した有機薄膜中に
制御格子領域を有することにより三極真空管あるいは多
極真空管等と同様の増幅作用を有する電気・電子デバイ
ス素子に関する。

［従来の技術］ 項一作用を有する電気・電子デバイスとして、真空管が
２０世世紀的に発明され、三極真空管あるいは多極真空
管等の増幅器が実用化されてきた。

しかしこの真空管は真空容器が必要、大型で重い、加熱
電源を必要とする、といった種々の問題点が有り、現在
では１８４７年にベル電話研究所のショックレー、パー
デイン、ブラッテンの３人が発明した半導体を使用した
トランジスタが増幅作用を有する電気・電子デバイス素
子の花形となっている。このトランジスタはバイポーラ
トランジスタ（以下ＢＰＴと称する）あるいは電界効果
トランジスタ（以下ＦＥＴと称する）等があり基本的に
はｎ型とｐ型の半導体をサンドイッチ状にｎｐｎあるい
はｐｎｐの形に接合した構造をとるもので、真空管に比
べ構造が簡単で、極めて軽量・小型となり、加熱Ｍｌ源
を必要とせず、才た寿命が長いといった長所がある。し
かし、その反面、ＢＰＴにしてもＦＥＴにしても、その
電流−電圧特性は電圧の増加に対して電流が飽和してし
まうという特性を示しており、三極真空管に見られる様
な電流−電圧特性が不飽和形となる特性は得られないと
いう問題点があり、真空管全てをトランジスタに代替す
ることはできなかった。この問題点を解決するものとし
て、三極真空管に似た構造・機能を半導体で形成した静
電誘導トランジスタ（ＳＩＴ：５ｔａｔｉｃ　Ｉｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が提案されていた
［西沢潤−ｅＴ、　ａｌの特許Ｎｏ、２０５０Ｂ８　　
（出願：１９５０）　］　、このＳＩＴは製造技術が従
来のトランジスタに比べて難しくなかなか実用化でＳな
かったが、近年、半導体結晶の成長技術が急進展し、実
用化開発が進み現在種々のＳＩＴが開発されている。こ
のＳＩＴは従来の半導体に比べ入力信号を忠実に増幅し
、ひずみが極めて少ない、高速動作が可能、消費電力が
少ない、大電力用が可能となる、などの特徴を持ってい
る。

しかし１以上の如き種々のトランジスタは主として無機
材料の半導体素子から形成されるものであり、−船釣に
高価な材料と高温処理等の複雑な製造プロセスを必要と
し、かつ製造装置自１体も大がかりで高価なものとなっ
てしまうため、経済的な面で問題が有る。このような問
題を解決すべく有機材料による半導体素子の研究も行な
われているが、全ての問題を解決した、半導体素子は提
供されていないのが現状である。

また、三極真空管にかわる電気・電子デバイス素子とし
てトンネル・エミッタ増幅器が提案されている［Ｒ，Ｈ
，ＤａｖｉＳ＆　Ｈ，Ｈ，Ｈｏ５ａｃｋ著ＪＡＰ　３４
（１９８３）　８１１４　］　、このトンネル・エミッ
タ増幅器は、金属−絶縁性無機薄膜一金属薄膜一絶縁性
無機薄膜一金属とサンドイッチ構造にし、３つの金属部
分をエミッタ、ベース、コレクタとしたものであり、薄
膜の厚さを１００Ａ以下にし、エミッタからベースへの
電子の流れをトンネルで行なわせ、トンネル電流をベー
ス電極で制御するものである。これにより、増幅作用を
もち、理論的には非常に高い周波数まで動作可能となる
のであるが、現在のところ増幅器としてまだ実用化され
ていない。

〔発明が解決しようとしている課題］ 従って、本発明の目的は、三極真空管、多極真空管等に
みられるような増幅作用を持ちトランジスタの長所を兼
ね備え、なおかつ経済的に製造できる電気・電子デバイ
ス素子を提供することである。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によれば
、一対の電極間に絶縁性もしくは半絶縁性を有する有機
薄膜を配置し、その有機薄膜中に電子および正孔等の担
体の流れを制御すると同時に担体が通過しうるような形
状を持つ制御格子領域を設けることにより、三極真空管
あるいは多極真空管等と同様の増幅作用を有する電気・
電子デバイス素子を実現したものである。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係わる電気・電子デバイス素子の一構
成例を示す断面図である。第１図では、基板６上に下地
電極１を設け、その上に有機ｆｒＪＩＩ！２層２．制御
格子層３．有機薄膜層４の順にＭ制御格子層を有機薄膜
層でサンドイッチする様に形成し、さらにその上に上部
電極５を積層することにより本発明で示す電気・電子デ
バイス素子を作製している。

本発明に係る有機薄膜２及び４に適用可能な材料として
は、絶縁性もしくは半絶縁性を示す有機材料であること
が必要だが、現在公知の有機材料のほとんどが可能であ
る。

有機薄膜層の形成に関しては、具体的には蒸着法やクラ
スターイオンビーム法等の適用も可能であるが、制御性
、容易性そして再現性から公知の従来技術の中ではＬＢ
法が極めて好適である。

このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部位と親水性部
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ１分子オーダの厚み
を有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄膜
を安定に供給することができる。

ＬＢ法は１分子内に親木性部位と疎水性部位とを有する
構造の分子において１両者のバランス（両親媒性のバラ
ンス）が適度に保たれている時１分子は水面上で親水性
基を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子
膜またはその累積膜を作成する方法である。

疎水性部位を構成する基としては一般に広く知られてい
る飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香放基及び鎖
状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。これら
は各々単独又はその複数が組合されて疎水性部分を構成
する。一方親木性部分の構成要素として最も代表的なも
のは、例えばカルボキシル基、スルホン酸基及び四級ア
ミノ基等の親水性基等が挙げられる。

これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有する分
子であれば、水面上で単分子膜を形成することが可能で
ある。尚、−船釣にはこれらの分子は絶縁性もしくは半
絶縁性の単分子膜を形成し、よって単分子累積膜も絶縁
性もしくは半絶縁性を示すことから本発明に対し極めて
好適な材料といえる。

下記の如き分子等が挙げられる。

有機材料 ［Ｉ］脂肪酸 Ｃ）１３　（ＣＨ２ラーＣＯ２Ｈｎ　＝　１１〜２２［
ＩＩ　］クロコニックメチン色素 Ｒ１ＯＯＲ＋ ［Ｉ［Ｉ］スクアリリウム色素 ［■］で挙げた化合物のクロコニックメチン基を下記の
構造をもつクスアリリウム基でおきかえた化合物。

［ＩＶ］ポルフィリン系色素化合物 −ＣＨ２ＮＨ０３Ｈ７ Ｍ　＝　Ｈ２、Ｃｕ、旧、　ＡＩ！−Ｃ１）及び希土類
金属イオン Ｒ＝ＯＣＲ（ＣＯＯＨ）ＣｎＨｚｎ４＋　　　５　＜　
ｎ　＜２５Ｍ　＝　Ｈ２、Ｃｕ、旧、　Ｚｎ、　Ａ１１
−ＣＩ及び　希土類金属イオン Ｒ＝　ＣｎＨ２ｎ、＋　　　　５　＜　ｎ　＜　２５Ｍ
＝Ｈ２，Ｃｕ、旧、　Ｚｎ、　ＡＲ−Ｃ１２及び　希土
類金属イオン ［Ｖ］ｆｉＩＡ合多環芳香族化合物 ＣＯＯＨ ［ＶＩ］ジアセチレン化合物 ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ　ＣｍＣ−Ｃ＝Ｃ（ＣＨ２）！ＸＯ
くｎ１文＜２０ 但しｎ十文＞１０ Ｘは親水基で一般的には−ＣＯＯＨが用いられるが−Ｏ
Ｈ，−ＣＯＮＨ２等も使用できる。

［■］その他 Ｑｕｉｎｑｕｅｔｈｉｅｎｙｌ 分子量１００００以上の有機高分子材料［Ｉ］付加重合
体 りポリアクリル酸 ２）ポリアクリル酸エステル ３）アクリル酸コポリマー ４）アクリル酸エステルコポリマー ５）ポリビニルアセテート ６）酢酸ビニルコポリマー ＣＯＣＨ３ ［ｒＩ］縮合重合体 ｌ）ポリアミド Ｒ（ ２）ポリカーボネート ［ｍｌ開環重合体 １）ポリエチレンオキシド ここでＲ１は水面上で単分子膜を形成しやすくするため
に導入された長鎖アルキル基で、その炭素数ｎは５≦ｎ
≦３０が好適である。

またＲ５は短鎖アルキル基であり炭素数ｎはｌ≦ｎ≦４
が好適である０重合度ｍは１００≦ｍ≦５０００が好適
である。

尚、上記以外でもＬＢ法に適している有機材料、有機高
分子材料があれば、本発明に好適なのは言うまでもない
０例えば近年研究が盛んになりつつある生体材料（例え
ばバタテリオロドプシンやチトクロームＣ）や合成ポリ
ペプチド（ＰＢＬＧなと）等も適用が可能である。

係る両親媒性の分子は水面上で親木基を下に向けて単分
子の層を形成する。このとき、水面上の単分子層は二次
元系の特徴を有し、分子がまばらに散開しているときは
、一分子当り面積Ａと表面圧πとの間に二次元理想気体
の式、 πＡ＝にＴ が成り立ち、°“気体膜″となる。ここに、にはポルツ
マン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば
分子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮Ｍ（また
は固体膜）”になる、縮合膜はガラスや樹脂の如き種々
の材質や形状を有する任意の物体の表面へ一層ずつ移す
ことができる。この方法を用いて、単分子膜またはその
累積膜を形成し、これを本発明が示す有機薄膜層２及び
４として使用することができる。

具体的な製法としては、例えば、以下に示す方法を挙げ
ることができる。

所望の有機化合物をクロロホルム、ベンゼン、アセトニ
トリル等の溶剤に溶解させる０次に第４図に示す如き適
当な装置を用いて、係る溶液を水相９上に展開させて有
機化合物の展開層１１膜状に形成させる。

次にこの展開層１１が水相９上を自由に拡散して広がり
すぎないように仕切板（または浮子）を設け、展開層１
１の面積を制限して膜物質の集合状態を制御し、その集
合状態に比例した表面圧πを得る。この仕切板１２を動
かし、展開層１１の面積を縮小して膜物質の集合状態を
制御し、表面圧を徐々に上昇させ、膜の製造に適する表
面圧πを設定することができる。この表面圧を維持しな
がら、静かに清浄な基板ｌＯを垂直に上昇または下降さ
せることにより有機化合物の単分子膜１３が基板ｌＯ上
に移し取られる。このような単分子１１！１３は第５ａ
図または第５ｂ図に模式的に示す如く分子が秩序正しく
配列した膜である。

単分子膜１３は以上で製造されるが、前記の操作を繰り
返すことにより所望の累積数の累積膜が形成される。単
分子膜を基板上に移すには、上述した垂直浸漬法の他、
水平付着法、回転円筒法等の方法でも可能である。

水平付着法は、基板ｌＯを水面に水平に接触させて単分
子膜１３を移しとる方法であり、回転円筒法は円筒形の
基板１０を水面上を回転させて単分子膜１３を基板ＩＯ
の表面に移しとる方法である。

前述した垂直浸漬法では、表面が親水性である基板ｌＯ
を水面を横切る方向に水中から引き上げると有機化合物
の親水性基が基板ｌＯの側に向いた有機化合物の単分子
［１３が基板ｌＯの上に形成される（第５ｂ図）、前述
のように基板ｌＯを上下させると、各行程ごとに一枚ず
つ単分子［１３が積み重なって累積膜１６が形成される
。！膜分子の向きが引上行程と浸漬行程で逆になるので
、この方法によると単分子ｆ１１１３の各層間は有機化
合物の疎水基と疎水基が向かいあうＹ型膜が形成される
（第６ａ図）、これに対し、水平付着法は、有機化合物
の疎水性基が基板ｌＯの側に向いた単分子膜１３が基板
１０の上に形成される（第５ａ図）、この方法では、単
分子［ｊｉ１３を累積しても成膜分子の向きの交代はな
く全ての層において、疎水性基が基板ｌＯの側に向いた
Ｘ型膜が形成される（第６ｂ図）０反対に全ての層にお
いて親木性基が基板１０の側に向いた累積膜１６はＺ型
膜と呼ばれる（第６Ｃ図）。

単分子１１ｊＪ１３を基板ｌＯの上に移す方法は、上記
方法に限定されるわけではなく、大面積基板を用いる時
には、ロールから水相中に基板ｌＯを押し出していく方
法なども採り得る。また、前述した親水性基および疎水
性基の基板ｌＯへの向きは原則であり、基板１０の表面
処理等によって変えることもできる。

以上の如くして有機化合物の単分子膜１３またはその累
積ｆｉ１Ｂからなる有機薄膜層２及び４が形成される。

次に本発明における有機薄膜層２と４の間に位置する制
御格子層３は、導電性もしくは半導電性材料でできてお
り担体（電子または正孔）の流れを制御すると同時に担
体が通過しうるような形状を持つことが必要である。制
御格子層は例えば第７図に示す様な網目形、平行線形、
あるいは穴あき形等が考えられるが前述した機能を満足
する形状であれば、これらに限定されることなく所望の
形状を選択できる。

また、制御格子層を形成する材料は、導電性もしくは半
導電性を示す材料であれば有機・無機を問わない０例え
ば無機材料であれば、Ａｕ、　Ａｇ。

Ａｊ）、旧、Ｐｔなどの金属や合金、グラファイトやＳ
ｉ（単結晶ポリシリコン、アモルファス）やシリサイド
にッケルシリサイド、パラジウムシリサイド）　　、　
ＧａＡｓ、　ＧａＰ、　ＣｄＳ、　ＣｄＳｅなどの半導
体を始めとして数多くの材料が挙げられる。

また、有機材料においても、Ｎ−メチルフェナジウムＴ
ＣＮＱ錯体テトラシ７ノキジメタンドコシルピリジニウ
ム、ドコシルピリジニウムージテトラシ７ノキジメタン
、オクタデシルピリジニウムージテトラシアノキノジメ
タン等の導電性の有機化合物が挙げられる。

制御格子層の形成に関しては例えば、所望の制御格子層
の形状にあわせたマスクを使用して蒸着法やスパッタリ
ング法、あるいはクラスターイオンビーム法等により導
電性材料もしくは半導電極材料を成膜する方法が可能で
ある。この場合は担体通過部は導電性材料もしくは半導
電性材料が形成されない事になり、この部分は直接、有
機薄膜層４が積層され、２の層と直接接し、担体の通過
が可能となる部分ができる。また、蒸着法やスパッタリ
ング法あるいはクラスターイオンビーム法等により導電
性材料もしくは半導電性材料を有機薄膜層２上に成膜し
た後、リソグラフィー技術を用いて所望の形状にパター
ニングして制御格子層を形成することも可能である。た
だし、この場合は有機薄膜層２の材料がパターニングに
耐えられることが必要である。

上記の形成方法以外に、ＬＢ法を用いた制御格子層形成
方法がある。その方法はＬＢ法によって制御格子層を成
膜する際に所望の形状に応じて液面に導電性を示す分子
もしくは半導電性を示す分子と有機薄膜層２および４の
絶縁性もしくは半絶縁性を示す分子をパターン状に展開
し、そのパターン状の成膜分子を有機薄膜層２上に移し
取ることによって制御格子層を形成する方法である。そ
の−例を第８図を用いて簡単に説明する。

例えば第８ａ図に示す如くに成膜分子をパターン状に液
面に展開する。一方をアラキシン酸などの絶縁性もしく
は半絶縁性を示す分子（これを分子Ａとする）、他方を
テトラシアノキジメタンドコシルピリジニウムなどの導
電性もしくは半導電性を示す分子（これを分子Ｂとする
）として、これら２種の分子を第８ａ図に示す如くに液
面１７にＡ。

Ｂ、Ａ、Ｂ・・・の順に交互に展開−して、該液面１７
上にそれぞれ分子Ａ、Ｂよりなる単分子膜ａ、ｂをスト
ライプ状（例えば”ｌ　＋　ｂＩ　＋　ａ２　＋　ｂ２
・・・と言ったように）に形成した後、基板ｌＯを液面
１７を横切るように垂直に上下させてこれをそのまま移
し取り、第８ｂ図に示した如き平行線形の制御格子層を
基板ＩＯ上に形成したものである。

具体的には、上記の如き液面への成膜分子の展開は例え
ば以下のようにして行なうとよい。

まず、成膜分子を所要の溶媒、例えば上記アラキシン酸
であればクロロホルム等、またテトラシアノキジメタン
ドコシルピリジニウムであればアセトニトリルとベンゼ
ンの（１：　ｌ）ｉ合溶媒等に溶解させた後、液面の面
積を可変にすることのできる移動障壁等を有する水相に
展開する。この際、例えば上記第８ｂ図に示したような
ストライプ状のパターンを得るのであれば、まず分子Ａ
を液面１７に展開し、移動障壁１８−１を前方に移動さ
せて分子の表面圧を上げ、単分子膜ａｌを得る。この時
、移動障壁１８−２はフック１８−３により１８−１と
同様に前後に動くことが可能である。

次に、移動障壁１８−１に隣接するようにして膜拡散防
止のための固定障壁（不図示）を設けた後。

分子Ｂを液面に展開するべく移動障壁１８−１を後方に
移動させる。このような状態で、移動障壁１８−１と単
分子膜ａ１との間に分子Ｂを展開し、移動障壁を上記と
同様に前方に移動させ単分子膜ｂｌを得る。このような
操作を順次繰り返して、それぞれ分子ＡおよびＢがａｌ
　＋　ｂｌ　＋　ａ２　＊　ｂ２・・・の順に交互に繰
り返されたストライプ状のパターンを液面に得るのであ
る。この際、固定障壁は液面に分子を展開するたび毎に
順次移動させてゆき、液面へのパターン形成後にこれを
取り除くとよい。

尚、移動障壁および固定障壁の形状を種々に変更するこ
とにより、上記ストライプパターンのみならず、所望形
状のパターンを液面に得ることができるものである。

以上の様なＬＢ法を用いた制御格子層形成方法を使えば
、有機薄膜層２、制御格子層３、有機薄膜層４は全てＬ
Ｂ法で形成することができ非常に有利となる。

また、本発明においては、一対の電極間の有機薄膜層中
に流れる担体を制御格子層によって制御するため、電極
間の厚さは１０，０ＯＯＡ以下、好ましくは１，０００
　Ａ以下にする必要がある。

本発明において、上記の如き薄膜を支持するための基板
は、金属、ガラス、セラミックス、プラスチック材料等
いずれの材料でもよく、更に耐熱性の著しく低い生体材
料も使用できる。

上記の如き基板は、任意の形状でよく平板状であるのが
好ましいが、平板に何ら限定されない。

すなわち前記成膜法においては、基板の表面がいかなる
形状であってもその形状通りに膜を形成し得る利点を有
するからである。

一方、係る有機薄膜を挟持する電極材料も高い伝導性を
有するものであれば良く、例えばＡｕ。

Ｐｔ、　Ａｇ、　Ｐｄ、　ＡＲ，Ｉｎ、　Ｓｎ、　Ｐｂ
などの金属やこれらの合金、さらにはグラファイトやシ
リサイド、またさらにはＩＴＯなどの導電性酸化物を始
めとして数多くの材料が挙げられ、これらの本発明への
適用が考えられる。係る材料を用いた電極形成法として
も従来公知の薄膜技術で充分である。但し、ここで注意
を要するのは本発明における電気・電子デバイス素子作
成において該ＬＢｌｌｊｉ上に設け、電極形成の際、Ｌ
Ｂ層に損傷を与えてはならず、そのためには高温（＞１
００℃）を要する製造成いは処理行程を避ける。また基
板上に直接形成される電極材料はその電極必要があるこ
とである６表面がＬＢ膜形成の際、絶縁性の酸化膜をつ
くらない導電材料、例えば貴金属やＩＴＯなとの酸化物
導電体を用いることが好ましい。

［実施例］ 以下に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 以下に示す手順で下地電極（金属）１／有機薄膜層（単
分子累積膜）２／制御格子層（金属）３／有機薄膜層（
単分子累積膜）４／上部電極（金属）５の構造を有する
試料（第２図）を作成した。第２ａ図は平面図を、第２
ｂ図は試料をＡ−Ａ′面で切断した時の断面図をあられ
しており、？−１．７−２．７−３は取り出し電極を示
している。

まず、ＬＢ法により疎水処理（アラキシン酸Ｃｄ塩［Ｃ
Ｈ３（ＣＨ２）Ｉ　ｓ　ＣＯ５・Ｃｄ２・１を３層累積
）したガラス基板１０（コーニング社製、７０５９）上
にＣｒを下引き層として厚さ５００Ａ真空蒸着（抵抗加
熱法、基板温度室温）し、更にＡｕを同法により蒸着（
膜厚１０００Ａ）　Ｉ、、これを下地電極１１とした。

ただし、第２ａ図に示した様な形状にマスク蒸着した。

係る基板６を担体としてＬＢ法によりアラキシン酸Ｃｄ
塩の単分子膜の累積を行ない、累積膜２を作成した０次
に、累積方法の詳細を記す、アラキシン醜（ＣＨ３（Ｃ
Ｈ２）＋ａＣＯＯＨ）を濃度１　ｒａｇ／ｌａＲで溶か
したクロロホルム溶媒を、　ＫＨ（０３でｐＨ８，４に
調製したＧｄＣｈ　８度４　Ｘ　１Ｏ−４ｓ＋ｏｉ）／
ｊ）　テ水温２０℃の水相上に展開し水面上に単分子膜
１３を形成した溶媒の蒸発除去を待って係る単分子膜１
３の表面圧を３０＋ｓＮ／ｇまで高め、更にこれを一定
に保ちながら前記基板６を水面を横切る方向に定速ｉｏ
ｍｓ／ｗｉｎで静かに浸漬した後、続いて同速度で静か
に引き上げ２ＨのＹ型単分子膜の累積を行なった。係る
操作を適当回数繰り返すことによって前記基板６上に、
それぞれ２，４，６．８と１０ｆｉの累積膜２を形成し
た。

次に係る膜面上にストライプ状のパターンのＡＪ（幅ｔ
ｏｇ腸、膜厚１ＧＯＡ）をマスク蒸着（下地電極形成と
同じ方法）し平行線形の制御格子層３を形成した。但し
、取り出し電極７２の部分のみ全面にＡβを蒸着した０
次にアラキシン膜Ｃｄ塩の単分子膜を前記と全く同じ方
法でそれぞれ２，４，６．８と１０層累積し、累積膜４
を形成し、更に上部電極５としてＡｕを第２ａ図に示し
た様な形状にマスク蒸着（膜厚１０ＧＯＡ）　した。

次に単分子累積膜が２層の試料に於て下部電極１、制御
格子層３と上部電極５のそれぞれに対し？−１，７−２
，？−３に於いてプローブを立てコンタクトを取った。

このとき特に？−１に於いては単分子累積膜層をつき破
る様、プローブを強くＣ金子圧≧５０層ｇ）押しつけて
コンタクトを取った。更に係るプローブにバイアス電圧
ＶＢｐ用直流電源８−１、入力信号電源Ｖｔｎ　８−２
　、入力バイアス電圧ｖＢ、用直流電源８−３、負荷抵
抗ＲＬ　８−４を接続し、第３図に示す電気回路を組み
立てた。尚ＲＬには金属被膜型３００Ωの抵抗体を用い
、係る負荷抵抗に発生する電位ＶＯｕｔをその両端に接
続したオシロスコープ（入力抵抗ＩＭΩ）にて観察した
。

まず、入力信号源Ｖｉｎ　８−２　オヨびＶＨ２，８−
３（１）出力をＯｖに保ったまま、バイアス電圧Ｖｅｐ
用直流電源８−１により電極両端間にＩＯＶのバイアス
電圧を印加し、次に入力バイアス電圧Ｖ［１９用直流電
源８−３により一３ｖのバイアス電圧を印加した後。

入力信号源Ｖｉｎにより振Ｉｌ＠１２０ｍＶ、周波数１
　ｋＨｚの正弦波を印加したところ、抵抗体の両端に同
じく１　ｋＨｚの振幅的１００ｍＶの正弦波が得られた
。すなわち、係る試料が増幅素子として機能することが
示された。

尚１周波数をＩ　ＧＨｚまで変化させた限りに於いては
その増幅率はほとんど変化しなかった。

また、単分子累積膜が４　、６　、８　、１０層の試料
において同様の検討を行なった結果、層数が増すにつれ
若干増幅特性が落ちるものの同様の増幅特性が得られ、
係る試料が増幅素子として機能することが示された。

実施例２ 有機薄膜２および４の単分子累積膜の暦数を変えたこと
を除いては実施例１と全く同じ方法、同じｍ成で第２図
に示した試料を作成した。このときの単分子累積膜の暦
数を下表に示す。

表　　１ 有機薄膜２および４の層数をそれぞれ２層、６層とじ２
単分子累積膜合計層数が８層の試料について実施例１と
同じ実験をしたところＶ。、ｔにＶｉｎと同じ周波数の
振幅的１２０ｍＶの正弦波が得られ。

実施例１で示した有機薄膜２と４の層数が４層づつで合
計層数が８層の試料よりも良い増幅特性が得られた。

尚、表中の他の試料（単分子累積膜合計層数が１２層、
　１８層、２０層のもの）についても同様の結果が得ら
れ、係る試料が増幅素子として機能することが示された
。

実施例３ 有機薄膜２および４の材料をポリ−α−ｎ−ヘキサデシ
ルアクリル酸に変えたことを除いては実施例１と全く同
じ方法、同じ構成で第２図に試した試料を作成した。た
だし、ポリ−α−ｎ−ヘキサデシルアクリル酸の単分子
累積膜は以下の様に形成した。

ポリ−α−ｎ−ヘキサデシルアクリル酸（分子量的ｌＯ
万）を濃度Ｉ　Ｘ　１０−３％（ｖａｔハｏｌ）　テ溶
かしたベンゼン溶液をＫＨＣＯ３でｐＨ８，７に調整し
たＣｄＣＩｈ濃度５×１０−’ｍｏｊ！／ｉ’　、水温
２０°Ｃの水相上に展開し、水面上に単分子膜を形成し
た。溶媒の蒸発除去を待ってこの単分子膜の表面圧を１
５ｍＮ／ｓまで高め、更にこれを一定に保ちながら基板
を水面に横切る方向に速度３　ａｍ／ｗｉｎで浸漬・引
き上げを行い、単分子膜の累積を行った。係る操作を適
当回数繰り返すことによりそれぞれ２，４，６．８と１
０層の累積膜２または４を作成した。

有機薄Ｈ２および４の層数が２層の試料について実施例
１と同じ実験をしたところ、ＶｏｕｔにＶｉｎと同じ周
波数の振幅約１１０層Ｖの正弦波が得られ、係る素子が
増幅素子として機能をすることがわかった。

また、単分子累積膜が４　、６　、８　、１０層の試料
において同様の検討を行なった結果、暦数が増すにつれ
て若干増幅特性が落ちるものの同様の増幅特性が得られ
、係る試料が増幅素子として機能することが示された。

実施例４ 有機薄ＩＩ！　２および４の材料をポリ−イソブチルメ
タクリレート（ＰＩＢＭ）に変えたことを除いては実施
例１と全く同じ方法、同じ構成で第２図に試した試料を
作成した。ただし、　ＰＩＢＭの単分子累積膜は以下の
様に形成した。

ＰＩＢＭを濃度Ｉ　Ｘ　１０−３％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）
　テ溶カシたベンゼン溶液をＫＨＣＯ３でｐＨ８，７に
調整したＣｄＣｈ濃度５　Ｘ　１０−’ｍｏＲ＃　、水
温２０℃の水相上に展開し。

水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発除去を待って
この単分子膜の表面圧を１５ｍＮ／ｍまで高め、更にこ
れを一定に保ちながら基板を水面に横切る方向に速度Ｉ
Ｑ＋＊ｍ／ｗｉｎで浸漬・引き上げを行い、単分子膜の
累積を行った。係る操作を適当回数繰り返すことにより
それぞれ２，４，６．８と１０層の累積膜２または４を
作成した。

有機薄膜２および４の層数が２層の試料について実施例
１と同じ実験をしたところ、ｖｏｕｔにＶｉｎと同じ周
波数の振幅的１００■Ｖの正弦波が得られ、係る素子が
増幅素子として機能をすることがわかった。

また、単分子累積膜が４　、６　、８　、１０層の試料
において同様の検討を行なった結果、暦数が増すにつれ
若干増幅特性が落ちるものの同様の増幅特性が得られ、
係る試料が増幅素子として機能することが示された。

実施例５ 制御格子層３の材料を有機材料にしてＬＢ法を用いて形
成した事を除いては実施例１と全く同じ方法・同じ構成
で第２図に示した試料を作成した。

まず、実施例１と同様にして、ガラス基板を疎水処理し
た後下地電極ｌを成膜し、その上に有機ｆ！Ｊ膜層２と
なる単分子累積膜をそれぞれ２，４゜６．８と１０層の
計５個の試料を形成した後、制御格子層３を形成する。

次いで、移動障壁に隣接するように固定障壁１３を配し
た。そして、移動障壁１８を初期位置まで移動させた後
、ドコシルピリジニウムージテトラシアノキジメタンを
上記アラキシン酸の単分子膜と移動障壁の間の液面に展
開した（第９ｄ図参照）。

溶媒を蒸発除去後、移動障壁１８を移動させ、表面圧を
３０ｄｙｎ／ｃｍまで高めて上記アラキシン酸の単分子
膜々に隣接した状態で、ドコシルピリジニウムージテト
ラシアノキジメタンの単分子Ｈｂを２０層腫幅に液面に
形成した（第９ｅ図参照）。

以後同様な操作を繰り返し行ない、液面１７上に第８ｆ
図の如きストライプ状のパターンを得た。

最後に下地電極ｌおよび有機薄膜層２を積層しであるガ
ラス基板を速度ｌｏｓｍ／履ｉｎで液面を横切るように
往復させて該液面上のパターンを移し取ることにより、
ドコシルピリジニウムージテトラシアノキジメタンを導
電層とするストライプ状のパターンを持つ平行線形制御
格子層を形成することができた。

その後、また実施例１と同様にして単分子膜をそれぞれ
２，４，６．８と１０層累積し累積膜４を形成後上部電
極を積層して第２に示した試料を作成した。

上記の様に作成した試料に於いて実施例１と同じ実験を
行なった結果、本実施例の全てのサンプルに於いてほぼ
同等の増幅特性が得られ、係る試料が増幅素子として機
能することが示された。

以上述べてきた実施例中では有機薄膜層２および４に７
ラキジン酸の膜を使用していたが、絶縁性もしくは半絶
縁性を有する材料であればこれに限定することなく、ま
たその形成方法もＬＢ法に限らず、極めて薄く均一な絶
縁性もしくは半絶縁性を示す有機薄膜が作成できる成膜
法であれば使用可能である。具体的には真空蒸着法や電
解重合法、　ＣＶＯ法等が挙げられ、使用可能な有機材
料の範囲が広がる。又、有機薄膜にサンドイッチされる
制御格子層に関しても、形状は実施例中で述べた平行線
形に限定することなく、担体の流れを制御すると同時に
担体が通過しうるような形状であればよく、例えば網目
形、穴あき形等が挙げられる。又、その形成法について
も、前述の機能を有する制御格子層を作成しうる成膜法
であれば使用可能である。

更に、基板材料やその形状も本発明は何ら限定するもの
ではない。

［発明の効果］ 以上説明したように、一対の電極間に絶縁性もしくは半
絶縁性を有する有機薄膜を配置し、その有機薄膜中に電
子および正孔等の担体の流れを制御すると同時に担体が
通過しうるような形状を持つ制御格子領域を設けること
により、増幅作用をもつ電気・電子デバイス素子を実現
することができた。それと同時に有機材料を使用すれば
良いため材料の自由度が高くなり、また、ＬＢ法を使用
して成膜できるため、分子オーダ（数Ａ〜数十人）によ
る膜厚制御が容易に実現でき素子を形成する時の再現性
が高くなり、なおかつ成膜装置自身が安価なため、経済
的に製造できる電気・電子デバイス素子を提供すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気・電子デバイス素子の断面図で、
第２ｄ図、第２ｂ図は実施例で作成した試料の平面図お
よび断面図である。第３図は本発明の増幅特性を測定し
た時に用いた測定器の電気回路図である。第４図は本発
明の有機薄膜層をＬＢ法によって形成する方法を図解的
に示す図である。第５ａ図および第５ｂ図は単分子膜の
模式図であり、第６ａ図、第８ｂ図、第８ｃ図は累積膜
の模式図である。 第７図は本発明の制御格子層の形状の例である。 第８ａ図および第８ａ図〜第９ｆ図は本発明の制御格子
層をＬＢ法によって形成する方法を図解的に示す図であ
り、第８ｂ図は形成したパターンを示している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の電極と、該電極間に配置した有機薄膜から
   構成される素子において、有機薄膜中に担体である電子
   または正孔の流れを制御すると同時に該担体が通過しう
   るような形状を持つ制御格子領域を有する事を特徴とす
   る電気・電子デバイス素子。
2. （２）有機薄膜が分子内に親水性部位と疎水性部位とを
   有する有機化合物の薄膜であることを特徴とする特許請
   求の範囲第一項記載の電気・電子デバイス素子。