JPH0722669A - 可塑性機能素子 - Google Patents
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- JPH0722669A JPH0722669A JP5163526A JP16352693A JPH0722669A JP H0722669 A JPH0722669 A JP H0722669A JP 5163526 A JP5163526 A JP 5163526A JP 16352693 A JP16352693 A JP 16352693A JP H0722669 A JPH0722669 A JP H0722669A
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/02—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof using combined reduction-oxidation reactions, e.g. redox arrangement or solion
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/701—Organic molecular electronic devices
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細化を可能とし、高密度で高速な動作をす
る可塑性機能素子の有機メモリ素子や有機演算素子を提
供することを目的とする。 【構成】 酸化還元電位が異なる酸化還元物質膜１２と
第２の酸化還元物質膜１３の接合面に対して垂直に下部
電極１１と光透過性の上部電極１４を配設し、酸化還元
物質の酸化還元電位の違いを利用し、接合面に光を照射
するか、電極間に電圧を印加して、酸化還元物質の電子
の存在状態を制御し、入射光または印加電圧の情報を記
録するようにした。また、入力電圧に対する演算機能を
持たせるようにした。
る可塑性機能素子の有機メモリ素子や有機演算素子を提
供することを目的とする。 【構成】 酸化還元電位が異なる酸化還元物質膜１２と
第２の酸化還元物質膜１３の接合面に対して垂直に下部
電極１１と光透過性の上部電極１４を配設し、酸化還元
物質の酸化還元電位の違いを利用し、接合面に光を照射
するか、電極間に電圧を印加して、酸化還元物質の電子
の存在状態を制御し、入射光または印加電圧の情報を記
録するようにした。また、入力電圧に対する演算機能を
持たせるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光または電界、その両
方で制御可能な、メモリ機能、演算機能を有する可塑性
機能素子に関し、特に有機メモリ素子及び有機演算素子
に関するものである。
方で制御可能な、メモリ機能、演算機能を有する可塑性
機能素子に関し、特に有機メモリ素子及び有機演算素子
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、有機膜に対し、電界と光両方で制
御可能なメモリ機能、スィッチング機能をもたせる素子
としては、導電性高分子のドーピングによる絶縁体−金
属転移を利用するメモリ素子、スィッチング素子が発明
され、実証されている。この場合、電界や光によってド
ーピングを制御する方法としては、水溶液中や固体電解
質を用いて電気化学的に行なうか、或いは固体電解質の
光解離を利用する方法が挙げられる。そして、導電性高
分子材料では、ドーピングによる絶縁体−金属相転移に
基づいた吸収スペクトル及び導電性の大幅な変化を利用
して、メモリ素子及びスィッチング素子の実現が可能と
なる。
御可能なメモリ機能、スィッチング機能をもたせる素子
としては、導電性高分子のドーピングによる絶縁体−金
属転移を利用するメモリ素子、スィッチング素子が発明
され、実証されている。この場合、電界や光によってド
ーピングを制御する方法としては、水溶液中や固体電解
質を用いて電気化学的に行なうか、或いは固体電解質の
光解離を利用する方法が挙げられる。そして、導電性高
分子材料では、ドーピングによる絶縁体−金属相転移に
基づいた吸収スペクトル及び導電性の大幅な変化を利用
して、メモリ素子及びスィッチング素子の実現が可能と
なる。
【０００３】図１４は吉野勝美らがジャパニーズ・ジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ,ｖｏｌ．２４,ｐ．Ｌ３７３,１９８５）で
報告した導電性高分子材料へのドーピングを利用した従
来例の有機光メモリ素子または有機光スウィッチング素
子の構成図である。
ーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ,ｖｏｌ．２４,ｐ．Ｌ３７３,１９８５）で
報告した導電性高分子材料へのドーピングを利用した従
来例の有機光メモリ素子または有機光スウィッチング素
子の構成図である。
【０００４】図において、１はガラス基板上に成膜した
インジウムと錫からなる電極、２はポリアセチレン等の
導電性高分子材料膜、３はトリフェニルサルフォニウム
−六フッ化砒素塩等の塩を含んだポリスチレンなどの高
分子材料膜、４は石英基板上に成膜したインジウムと錫
からなる透明電極である。
インジウムと錫からなる電極、２はポリアセチレン等の
導電性高分子材料膜、３はトリフェニルサルフォニウム
−六フッ化砒素塩等の塩を含んだポリスチレンなどの高
分子材料膜、４は石英基板上に成膜したインジウムと錫
からなる透明電極である。
【０００５】次に、動作について説明する。可視光から
紫外線までの波長領域をもつ水銀ランプによる光５を素
子に照射すると、高分子材料膜３に含まれるトリフェニ
ルサルフォニウム−六フッ化砒素塩が光解離し、六フッ
化砒素イオンが導電性高分子材料膜２のポリアセチレン
にドープされ、色が赤から青に変化する。色が青の状態
は、開回路で大気中にさらした条件下で３カ月以上保持
される。さらに、導電性高分子材料膜２のポリアセチレ
ン側に負バイアス（１．２Ｖ）をかけると、ポリアセチ
レンにドープされた六フッ化砒素イオンが電気化学的に
脱離し、色が青から赤に戻る。この性質を利用して書換
可能な光メモリ素子が得られる。
紫外線までの波長領域をもつ水銀ランプによる光５を素
子に照射すると、高分子材料膜３に含まれるトリフェニ
ルサルフォニウム−六フッ化砒素塩が光解離し、六フッ
化砒素イオンが導電性高分子材料膜２のポリアセチレン
にドープされ、色が赤から青に変化する。色が青の状態
は、開回路で大気中にさらした条件下で３カ月以上保持
される。さらに、導電性高分子材料膜２のポリアセチレ
ン側に負バイアス（１．２Ｖ）をかけると、ポリアセチ
レンにドープされた六フッ化砒素イオンが電気化学的に
脱離し、色が青から赤に戻る。この性質を利用して書換
可能な光メモリ素子が得られる。
【０００６】また、導電性高分子材料膜２のポリアセチ
レン側に正バイアスをかけると、高分子材料膜３のトリ
フェニルサルフォニウム−六フッ化砒素塩が電界解離
し、導電性高分子材料膜２のポリアセチレンに六フッ化
砒素イオンがドープされ、色が赤から青に変化する。さ
らに回路を短絡するか、導電性高分子材料膜２のポリア
セチレン側に負バイアスをかけると、先と同じ理由によ
り色が青から赤に変化する。この性質を利用して電界と
光で制御可能なスィッチング素子が得られる。
レン側に正バイアスをかけると、高分子材料膜３のトリ
フェニルサルフォニウム−六フッ化砒素塩が電界解離
し、導電性高分子材料膜２のポリアセチレンに六フッ化
砒素イオンがドープされ、色が赤から青に変化する。さ
らに回路を短絡するか、導電性高分子材料膜２のポリア
セチレン側に負バイアスをかけると、先と同じ理由によ
り色が青から赤に変化する。この性質を利用して電界と
光で制御可能なスィッチング素子が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の有機メモリ素子
や有機スイッチング素子は前述したようにイオン移動に
よるキャリアのドーピングを行なっているので、メモリ
素子として利用するときの書き込み・読みだし時間や、
スイッチング素子としての切り換え時間には限界があ
り、また、高分子材料を用いているので素子の微細化が
困難であることから、集積回路として利用するには限界
があるという問題があった。
や有機スイッチング素子は前述したようにイオン移動に
よるキャリアのドーピングを行なっているので、メモリ
素子として利用するときの書き込み・読みだし時間や、
スイッチング素子としての切り換え時間には限界があ
り、また、高分子材料を用いているので素子の微細化が
困難であることから、集積回路として利用するには限界
があるという問題があった。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めためになされたもので、キャリアのドーピングに光や
電圧により制御可能な分子間の電子移動を利用し、低分
子を用い、微細化を可能とし、高密度で高速な動作をす
る可塑性機能素子、特に有機メモリ素子や有機演算素子
を提供することを目的とする。
めためになされたもので、キャリアのドーピングに光や
電圧により制御可能な分子間の電子移動を利用し、低分
子を用い、微細化を可能とし、高密度で高速な動作をす
る可塑性機能素子、特に有機メモリ素子や有機演算素子
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の可塑
性機能素子は、第１の酸化還元物質からなる第１の酸化
還元物質膜と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異
なる第２の酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質
膜に接合する第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物
質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜
に接続し、第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物
質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還
元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧
印加の少なくともいずれかにより第１または第２の酸化
還元物質の電子の存在状態を制御するようにしたもので
ある。
性機能素子は、第１の酸化還元物質からなる第１の酸化
還元物質膜と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異
なる第２の酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質
膜に接合する第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物
質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜
に接続し、第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物
質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還
元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧
印加の少なくともいずれかにより第１または第２の酸化
還元物質の電子の存在状態を制御するようにしたもので
ある。
【００１０】また、本発明の請求項２の有機メモリ素子
は、第１の酸化還元物質からなる第１の酸化還元物質膜
と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異なる第２の
酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質膜に接合す
る第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続
する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、
第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持
する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還元物質の酸
化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少な
くともいずれかにより第１または第２の酸化還元物質の
電子の存在状態を制御することにより、入力光または入
力電圧の時変信号を記憶し、読みだし信号として光パル
スまたはステップ電圧を用いるようにしたものである。
は、第１の酸化還元物質からなる第１の酸化還元物質膜
と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異なる第２の
酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質膜に接合す
る第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続
する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、
第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持
する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還元物質の酸
化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少な
くともいずれかにより第１または第２の酸化還元物質の
電子の存在状態を制御することにより、入力光または入
力電圧の時変信号を記憶し、読みだし信号として光パル
スまたはステップ電圧を用いるようにしたものである。
【００１１】また、照射光の波長、強度、及び印加電圧
値の少なくともいずれかを制御することにより、第１ま
たは第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御し、入
力情報の記憶容量を制御するようにした。
値の少なくともいずれかを制御することにより、第１ま
たは第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御し、入
力情報の記憶容量を制御するようにした。
【００１２】さらに、電圧印加により入力情報を消去
し、繰り返し入力情報の書き込み・読みだしを行うよう
にした。
し、繰り返し入力情報の書き込み・読みだしを行うよう
にした。
【００１３】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御するように
した。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御するように
した。
【００１４】また、本発明の請求項６の有機演算素子
は、第１の酸化還元物質からなる第１の酸化還元物質膜
と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異なる第２の
酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質膜に隣接し
て配設される第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物
質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜
に接続し、第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物
質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還
元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧
印加の少なくともいずれかにより第１または第２の酸化
還元物質の電子の存在状態を制御した後、時変電圧信号
を入力し時間に関する演算を出力するようにしたもので
ある。
は、第１の酸化還元物質からなる第１の酸化還元物質膜
と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異なる第２の
酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質膜に隣接し
て配設される第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物
質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜
に接続し、第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物
質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還
元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧
印加の少なくともいずれかにより第１または第２の酸化
還元物質の電子の存在状態を制御した後、時変電圧信号
を入力し時間に関する演算を出力するようにしたもので
ある。
【００１５】また、照射光の波長、強度、及び印加電圧
値の少なくともいずれかを制御することにより、第１ま
たは第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御し、演
算機能を制御するようにした。
値の少なくともいずれかを制御することにより、第１ま
たは第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御し、演
算機能を制御するようにした。
【００１６】さらに、電圧印加により演算の入出力関係
を消去し、繰り返し、入力に対する演算を出力するよう
にした。
を消去し、繰り返し、入力に対する演算を出力するよう
にした。
【００１７】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御するように
した。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御するように
した。
【００１８】さらに、上記有機メモリ素子、有機演算素
子において、第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還元物
質膜を複数層交互に積層した。
子において、第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還元物
質膜を複数層交互に積層した。
【００１９】また、上記酸化還元物質膜をラングミュア
−ブロジェット法で作製された単分子膜または単分子累
積膜とした。
−ブロジェット法で作製された単分子膜または単分子累
積膜とした。
【００２０】また、酸化還元物質膜を真空蒸着法または
有機ＩＣＢ法で作製された単分子膜または単分子累積膜
とした。
有機ＩＣＢ法で作製された単分子膜または単分子累積膜
とした。
【００２１】また、請求項１３のカオス信号発生素子
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくともいずれ
かによりカオス信号の発生及び抑制を制御するようにし
たものである。
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくともいずれ
かによりカオス信号の発生及び抑制を制御するようにし
たものである。
【００２２】また、請求項１４の情報処理システムは、
上記カオス素子を用い、カオス信号を利用した情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備えたもので
ある。
上記カオス素子を用い、カオス信号を利用した情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備えたもので
ある。
【００２３】また、請求項１５の画像メモリ素子は、上
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたものである。
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたものである。
【００２４】
【作用】本発明の請求項１の可塑性機能素子において
は、酸化還元電位の異なる２種類の酸化還元物質膜の接
合面に光を照射する、あるいは上記酸化還元物質膜の接
合面に対して例えば垂直に下部電極及び光透過性の上部
電極を配置し、上記両電極間に電圧を印加することによ
り、キャリアの生成緩和過程を制御することができる。
これにより、第１または第２の酸化還元物質膜の電子状
態を制御（変調）できる。キャリアのドーピングに光や
電圧により制御可能な分子間の電子移動を利用し、また
低（単）分子を用いているので、微細化が可能となり、
高密度で高速な動作が実現できる。
は、酸化還元電位の異なる２種類の酸化還元物質膜の接
合面に光を照射する、あるいは上記酸化還元物質膜の接
合面に対して例えば垂直に下部電極及び光透過性の上部
電極を配置し、上記両電極間に電圧を印加することによ
り、キャリアの生成緩和過程を制御することができる。
これにより、第１または第２の酸化還元物質膜の電子状
態を制御（変調）できる。キャリアのドーピングに光や
電圧により制御可能な分子間の電子移動を利用し、また
低（単）分子を用いているので、微細化が可能となり、
高密度で高速な動作が実現できる。
【００２５】加えて、本発明の請求項２の有機メモリ素
子においては、酸化還元電位の異なる２種類の酸化還元
物質膜の接合面に対して例えば垂直に下部電極及び光透
過性の上部電極を配置し、上部電極を通して接合面に光
を照射することにより、キャリアの生成緩和過程を制御
することができ、これにより、第１または第２の酸化還
元物質膜の電子状態が変化して、入射光の情報を記憶す
ることができる。あるいは上記２種類の酸化還元物質膜
を挟持する電極間に電圧を印加することにより、同様に
キャリアの生成緩和過程を制御することができ、これに
より、第１または第２の酸化還元物質膜の電子状態が変
化して、印加電圧の情報を記憶することができる。ま
た、接合面に光を照射し、かつ電圧を印加することによ
り、入射光の情報及び印加電圧の情報を記憶することが
できる。
子においては、酸化還元電位の異なる２種類の酸化還元
物質膜の接合面に対して例えば垂直に下部電極及び光透
過性の上部電極を配置し、上部電極を通して接合面に光
を照射することにより、キャリアの生成緩和過程を制御
することができ、これにより、第１または第２の酸化還
元物質膜の電子状態が変化して、入射光の情報を記憶す
ることができる。あるいは上記２種類の酸化還元物質膜
を挟持する電極間に電圧を印加することにより、同様に
キャリアの生成緩和過程を制御することができ、これに
より、第１または第２の酸化還元物質膜の電子状態が変
化して、印加電圧の情報を記憶することができる。ま
た、接合面に光を照射し、かつ電圧を印加することによ
り、入射光の情報及び印加電圧の情報を記憶することが
できる。
【００２６】また、照射する光の波長、あるいは強度を
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を制御することが
できる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜の電子
状態が制御できる。
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を制御することが
できる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜の電子
状態が制御できる。
【００２７】さらに、電圧を印加し、第１または第２の
酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消去することが
でき、即ち入力情報を消去でき、書き換えが可能とな
る。繰り返し入力情報の書き込み・読みだしが行える。
酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消去することが
でき、即ち入力情報を消去でき、書き換えが可能とな
る。繰り返し入力情報の書き込み・読みだしが行える。
【００２８】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加しすることによ
り、同様にキャリアの生成緩和過程を制御することがで
きる。これにより第１または第２の酸化還元物質の電子
の存在状態が変化して、より大容量の入射光の情報及び
印加電圧の情報を記憶することができる。メモリの容量
を増大できる。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加しすることによ
り、同様にキャリアの生成緩和過程を制御することがで
きる。これにより第１または第２の酸化還元物質の電子
の存在状態が変化して、より大容量の入射光の情報及び
印加電圧の情報を記憶することができる。メモリの容量
を増大できる。
【００２９】また、本発明の請求項６の有機演算素子に
おいては、酸化還元電位の異なる２種類の酸化還元物質
膜の接合面に対して例えば垂直に下部電極及び光透過性
の上部電極を配置し、上部電極を通して接合面に光を照
射することにより、キャリアの生成緩和過程を制御する
ことができ、これにより、第１または第２の酸化還元物
質膜の電子状態が変化して、入力電圧に対する演算機能
を持った素子が可能となる。
おいては、酸化還元電位の異なる２種類の酸化還元物質
膜の接合面に対して例えば垂直に下部電極及び光透過性
の上部電極を配置し、上部電極を通して接合面に光を照
射することにより、キャリアの生成緩和過程を制御する
ことができ、これにより、第１または第２の酸化還元物
質膜の電子状態が変化して、入力電圧に対する演算機能
を持った素子が可能となる。
【００３０】また、照射する光の波長、あるいは強度を
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を制御することが
できる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜の電子
状態が制御できる。
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を制御することが
できる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜の電子
状態が制御できる。
【００３１】さらに、電圧を印加し、第１または第２の
酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消去することが
でき、即ち入力情報を消去でき、演算方式を多様に書き
換え可能となる。
酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消去することが
でき、即ち入力情報を消去でき、演算方式を多様に書き
換え可能となる。
【００３２】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加しすることによ
り、同様にキャリアの生成緩和過程を制御することがで
きる。これにより第１または第２の酸化還元物質の電子
の存在状態が変化して、入力電圧に対する演算機能を持
った素子が可能となる。演算機能を増加できる。この演
算素子を電気回路の一部に用いることにより、非整数次
の微分演算、積分演算を行なうことが可能となり、これ
らの演算回路を組み合わせることにより、無限実数次元
の微分積分を行なうことが可能となる。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加しすることによ
り、同様にキャリアの生成緩和過程を制御することがで
きる。これにより第１または第２の酸化還元物質の電子
の存在状態が変化して、入力電圧に対する演算機能を持
った素子が可能となる。演算機能を増加できる。この演
算素子を電気回路の一部に用いることにより、非整数次
の微分演算、積分演算を行なうことが可能となり、これ
らの演算回路を組み合わせることにより、無限実数次元
の微分積分を行なうことが可能となる。
【００３３】さらに、上記有機メモリ素子、有機演算素
子において、第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還元物
質膜を複数層交互に積層したので、例えば第１、第２の
酸化還元物質膜を単分子膜単位で制御し、複数の接合面
を形成するようにしたので、これにより、メモリ素子に
おいてはメモリの容量を増大でき、演算素子においては
演算機能が増加する。
子において、第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還元物
質膜を複数層交互に積層したので、例えば第１、第２の
酸化還元物質膜を単分子膜単位で制御し、複数の接合面
を形成するようにしたので、これにより、メモリ素子に
おいてはメモリの容量を増大でき、演算素子においては
演算機能が増加する。
【００３４】また、上記酸化還元物質膜をラングミュア
−ブロジェット法で形成することにより、酸化還元物質
膜の分子膜単位の制御が可能となり、高度な機能を持っ
た有機メモリ素子や有機演算素子が可能となる。
−ブロジェット法で形成することにより、酸化還元物質
膜の分子膜単位の制御が可能となり、高度な機能を持っ
た有機メモリ素子や有機演算素子が可能となる。
【００３５】また、酸化還元物質膜を真空蒸着法または
有機ＩＣＢ法で形成することにより、微細加工が可能と
なり、集積度の高い有機メモリ素子や有機演算素子が可
能となる。
有機ＩＣＢ法で形成することにより、微細加工が可能と
なり、集積度の高い有機メモリ素子や有機演算素子が可
能となる。
【００３６】また、請求項１３のカオス信号発生素子に
おいては、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電
気回路の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくとも
いずれかによりカオス信号の発生及び抑制を制御でき
る。
おいては、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電
気回路の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくとも
いずれかによりカオス信号の発生及び抑制を制御でき
る。
【００３７】また、請求項１４の情報処理システムにお
いては、上記カオス素子を用いたカオス信号を利用した
情報検索機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備え
る。
いては、上記カオス素子を用いたカオス信号を利用した
情報検索機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備え
る。
【００３８】また、請求項１５の画像メモリ素子におい
てはは、上記有機メモリ素子における入力信号として画
像情報を変換した一次元時変光パルスまたは電圧パルス
を用いるようにしたので、画像メモリ、画像認識、画像
情報処理が可能となる。
てはは、上記有機メモリ素子における入力信号として画
像情報を変換した一次元時変光パルスまたは電圧パルス
を用いるようにしたので、画像メモリ、画像認識、画像
情報処理が可能となる。
【００３９】
【実施例】実施例１．以下、本発明の有機メモリ素子の
一実施例を図について説明する。図１は本発明の可塑性
機能素子の構造の一例、有機メモリ素子の一実施例を示
す断面模式図である。図において、１１は金属などの導
電性材料で形成された代１の電極である下部電極、１２
は下部電極１１上に形成された第１の酸化還元物質から
なる第１の酸化還元物質膜（第１の分子膜と略記す
る）、１３は第１の分子膜１２上に形成され第１の分子
膜１２を構成する第１の酸化還元物質と異なる酸化還元
電位をもつ第２の酸化還元物質からる第２の酸化還元物
質膜（第２の分子膜と略記する）、１４は第２の分子膜
１３上に形成された第２の電極、この場合は光透過性の
上部電極であって、この光透過性の上部電極１４として
は、例えば厚さが１０ｎｍ程度の半透明のアルミニウム
電極或いは透明電極であるＩＴＯ（インジウム・錫酸化
物）電極が用いられる。１５は外部光源（図示せず）か
ら光透過性の上部電極１４を通して第１の分子膜１２及
び第２の分子膜１３に照射される光である。
一実施例を図について説明する。図１は本発明の可塑性
機能素子の構造の一例、有機メモリ素子の一実施例を示
す断面模式図である。図において、１１は金属などの導
電性材料で形成された代１の電極である下部電極、１２
は下部電極１１上に形成された第１の酸化還元物質から
なる第１の酸化還元物質膜（第１の分子膜と略記す
る）、１３は第１の分子膜１２上に形成され第１の分子
膜１２を構成する第１の酸化還元物質と異なる酸化還元
電位をもつ第２の酸化還元物質からる第２の酸化還元物
質膜（第２の分子膜と略記する）、１４は第２の分子膜
１３上に形成された第２の電極、この場合は光透過性の
上部電極であって、この光透過性の上部電極１４として
は、例えば厚さが１０ｎｍ程度の半透明のアルミニウム
電極或いは透明電極であるＩＴＯ（インジウム・錫酸化
物）電極が用いられる。１５は外部光源（図示せず）か
ら光透過性の上部電極１４を通して第１の分子膜１２及
び第２の分子膜１３に照射される光である。
【００４０】次にその製造方法について説明する。ま
ず、真空蒸着法により、基板上に下部電極１１として例
えばアルミニウム蒸着膜を１００ｎｍ程度形成し、その
上に酸化還元電位を持つ第１の分子膜１２として例えば
ヘマトポルフィリンIX−ビス（トリデカノイルエーテ
ル）ルテニウムジフォスフィン錯体臭素塩（ｈｅｍａｔ
ｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ（IX）−ｂｉｓ（ｔｒｉｄｅｃａ
ｎｏｙｌｅｔｈｅｒ）Ｒｕ（Ｐ（ＯＣＨ3）3）2Ｂｒ ：
ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 と略す）の単分子膜を９層ラングミ
ュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅ
ｔｔ：ＬＢと略す）法で積層成膜する。或いは、ＲｕＨ
Ｐ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程度真空蒸着法で積層成膜す
る。或いは、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程度有機Ｉ
ＣＢ法で積層成膜する。
ず、真空蒸着法により、基板上に下部電極１１として例
えばアルミニウム蒸着膜を１００ｎｍ程度形成し、その
上に酸化還元電位を持つ第１の分子膜１２として例えば
ヘマトポルフィリンIX−ビス（トリデカノイルエーテ
ル）ルテニウムジフォスフィン錯体臭素塩（ｈｅｍａｔ
ｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ（IX）−ｂｉｓ（ｔｒｉｄｅｃａ
ｎｏｙｌｅｔｈｅｒ）Ｒｕ（Ｐ（ＯＣＨ3）3）2Ｂｒ ：
ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 と略す）の単分子膜を９層ラングミ
ュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅ
ｔｔ：ＬＢと略す）法で積層成膜する。或いは、ＲｕＨ
Ｐ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程度真空蒸着法で積層成膜す
る。或いは、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程度有機Ｉ
ＣＢ法で積層成膜する。
【００４１】そして、第１の分子膜１２の上に第２の分
子膜１３として第１の酸化還元物質ＲｕＨＰ（ｐｈ）2
と異なる酸化還元電位を持つ第２の酸化還元物質、例え
ば７，８−ジメチル−３，１０ジノニルイソアロキサジ
ン（７，８−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３，１０−ｄｉｎｏｎ
ｙｌ ｉｓｏａｌｌｏｘｉａｚｉｎｅ：ＤＮＩと略す）
をＬＢ法で１０層積層する。そして、真空蒸着法によ
り、第２の分子膜１３の上に上部電極として例えばアル
ミニウムを１０ｎｍ程度形成する。
子膜１３として第１の酸化還元物質ＲｕＨＰ（ｐｈ）2
と異なる酸化還元電位を持つ第２の酸化還元物質、例え
ば７，８−ジメチル−３，１０ジノニルイソアロキサジ
ン（７，８−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３，１０−ｄｉｎｏｎ
ｙｌ ｉｓｏａｌｌｏｘｉａｚｉｎｅ：ＤＮＩと略す）
をＬＢ法で１０層積層する。そして、真空蒸着法によ
り、第２の分子膜１３の上に上部電極として例えばアル
ミニウムを１０ｎｍ程度形成する。
【００４２】次に動作について説明する。上部電極１４
を通して例えばＤＮＩの励起波長である３６０ｎｍ或い
は４５０ｎｍで 半値幅約６ｎｓｅｃのパルス光を約２
５ｍＪ／ｃｍ2・ｐｕｌｓｅの強度で照射する。する
と、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 の第１の分子膜１２とＤＮＩの
第２の分子膜１３の接合面（ヘテロ接合面と略す）の内
部電界を利用してＤＮＩの光励起を初期過程とした電荷
分離、電荷移動が起きることによりキャリアが発生す
る。キャリアの緩和時間が広く分散していることに起因
して、電流の過渡応答はべき関数になる。即ち、 ｉ（ｔ）＝ｉ（０）ｔ-a ０＜ａ＜１ となる。このとき、 ｌｏｇｉ（０）＝ｌｏｇｉ（ｔ） ＋ｉ’2／（ｉｉ’’−ｉ’2）ｌｏｇｉｉ’／（ｉ’2−ｉｉ ’’ ） ａ＝ｉ’2／（ｉｉ’’−ｉ’2） となり、電流初期値とべき指数はべき関数の時間領域に
おける電流値ｉ（ｔ）と一階微分値ｉ’（ｔ） と二階
微分値ｉ’’（ｔ）で読み出すことが可能となる。また
異なる時間３点の電流値からも読みだし可能となる。電
流初期値とべき指数は、ヘテロ接合面での光励起による
キャリア生成緩和機構と密接に関係していて、入射パル
ス光の強度、波長、タイミングにより制御可能となる。
を通して例えばＤＮＩの励起波長である３６０ｎｍ或い
は４５０ｎｍで 半値幅約６ｎｓｅｃのパルス光を約２
５ｍＪ／ｃｍ2・ｐｕｌｓｅの強度で照射する。する
と、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 の第１の分子膜１２とＤＮＩの
第２の分子膜１３の接合面（ヘテロ接合面と略す）の内
部電界を利用してＤＮＩの光励起を初期過程とした電荷
分離、電荷移動が起きることによりキャリアが発生す
る。キャリアの緩和時間が広く分散していることに起因
して、電流の過渡応答はべき関数になる。即ち、 ｉ（ｔ）＝ｉ（０）ｔ-a ０＜ａ＜１ となる。このとき、 ｌｏｇｉ（０）＝ｌｏｇｉ（ｔ） ＋ｉ’2／（ｉｉ’’−ｉ’2）ｌｏｇｉｉ’／（ｉ’2−ｉｉ ’’ ） ａ＝ｉ’2／（ｉｉ’’−ｉ’2） となり、電流初期値とべき指数はべき関数の時間領域に
おける電流値ｉ（ｔ）と一階微分値ｉ’（ｔ） と二階
微分値ｉ’’（ｔ）で読み出すことが可能となる。また
異なる時間３点の電流値からも読みだし可能となる。電
流初期値とべき指数は、ヘテロ接合面での光励起による
キャリア生成緩和機構と密接に関係していて、入射パル
ス光の強度、波長、タイミングにより制御可能となる。
【００４３】図２は電流初期値の入射光パルス依存性を
示す特性図である。この性質を利用して、光の時変信号
の記憶可能なメモリ素子が実現可能となる。例えば、図
３（ａ）の波形図に示すようなパルスのタイミングの異
なるパルス列光の入力に対し、パルス光或いはステップ
電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それぞれのパル
ス列光に一対一対応した電流初期値を持った電流応答を
出力させることにより、パルス列光の区別が可能とな
る。また、図３（ｂ）の波形図に示すようなパルスの強
度が異なるパルス列光の入力に対しても、パルス光或い
はステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それ
ぞれのパルス列光に一対一対応した電流初期値を持った
電流応答を出力させることにより、パルス列光の区別が
可能となる。また、波長の異なるパルス列の入力に対
し、それぞれのパルス列光に一対一対応した電流初期値
を持った電流応答を出力させることにより、パルス列光
の区別が可能となる。
示す特性図である。この性質を利用して、光の時変信号
の記憶可能なメモリ素子が実現可能となる。例えば、図
３（ａ）の波形図に示すようなパルスのタイミングの異
なるパルス列光の入力に対し、パルス光或いはステップ
電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それぞれのパル
ス列光に一対一対応した電流初期値を持った電流応答を
出力させることにより、パルス列光の区別が可能とな
る。また、図３（ｂ）の波形図に示すようなパルスの強
度が異なるパルス列光の入力に対しても、パルス光或い
はステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それ
ぞれのパルス列光に一対一対応した電流初期値を持った
電流応答を出力させることにより、パルス列光の区別が
可能となる。また、波長の異なるパルス列の入力に対
し、それぞれのパルス列光に一対一対応した電流初期値
を持った電流応答を出力させることにより、パルス列光
の区別が可能となる。
【００４４】また、ヘテロ接合面での内部電界と方向が
逆の電圧を印加し、ヘテロ接合面で蓄積されているキャ
リアを消去することにより、記憶の消去が可能となる。
この性質を利用し、書き換え可能なメモリ素子が実現可
能となる。
逆の電圧を印加し、ヘテロ接合面で蓄積されているキャ
リアを消去することにより、記憶の消去が可能となる。
この性質を利用し、書き換え可能なメモリ素子が実現可
能となる。
【００４５】実施例２．本発明の有機メモリ素子の他の
実施例を示す。上記実施例では、キャリアを発生させる
手段としてパルス光を用いたが、本実施例では、膜に対
して垂直に電圧を印加することにより、ヘテロ接合面で
キャリアを発生させ、べき関数の応答電流を出力させ
る。更に、印加電圧によりヘテロ界面の電界を制御する
ことにより、電流初期値とべき指数の制御が可能とな
る。この性質を利用して、印加電圧の時変信号の記憶可
能な光の時変信号の記憶可能なメモリ素子が実現可能と
なる。例えば、図４（ａ）の波形図に示すようなのタイ
ミングの異なる矩形波電圧の入力に対し、パルス光或い
はステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それ
ぞれの矩形波電圧に一対一対応した電流初期値を持った
電流応答を出力させることにより、矩形波電圧の区別が
可能となる。
実施例を示す。上記実施例では、キャリアを発生させる
手段としてパルス光を用いたが、本実施例では、膜に対
して垂直に電圧を印加することにより、ヘテロ接合面で
キャリアを発生させ、べき関数の応答電流を出力させ
る。更に、印加電圧によりヘテロ界面の電界を制御する
ことにより、電流初期値とべき指数の制御が可能とな
る。この性質を利用して、印加電圧の時変信号の記憶可
能な光の時変信号の記憶可能なメモリ素子が実現可能と
なる。例えば、図４（ａ）の波形図に示すようなのタイ
ミングの異なる矩形波電圧の入力に対し、パルス光或い
はステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それ
ぞれの矩形波電圧に一対一対応した電流初期値を持った
電流応答を出力させることにより、矩形波電圧の区別が
可能となる。
【００４６】また、図４（ｂ）の波形図に示すような強
度が異なる矩形波電圧の入力に対しても、パルス光或い
はステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それ
ぞれの矩形波電圧に一対一対応した電流初期値を持った
電流応答を出力させることにより、矩形波の区別が可能
となる。また、ヘテロ接合面での内部電界と方向が逆の
電圧を印加し、ヘテロ接合面で蓄積されているキャリア
を消去することにより、記憶の消去が可能となる。この
性質を利用し、書き換え可能なメモリ素子が実現可能と
なる。
度が異なる矩形波電圧の入力に対しても、パルス光或い
はステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それ
ぞれの矩形波電圧に一対一対応した電流初期値を持った
電流応答を出力させることにより、矩形波の区別が可能
となる。また、ヘテロ接合面での内部電界と方向が逆の
電圧を印加し、ヘテロ接合面で蓄積されているキャリア
を消去することにより、記憶の消去が可能となる。この
性質を利用し、書き換え可能なメモリ素子が実現可能と
なる。
【００４７】実施例３．図５（ａ）は本発明の有機演算
素子の実施例を示すもので、微分演算をする場合の回路
図である。１６は実施例１と同じ構成の有機演算素子、
１７は抵抗である。以下では、この回路の過渡応答特性
を表現する手段として、ラプラス変換表示を用いる。有
機演算素子１６のステップバイアスによる電流の過渡応
答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１７の抵抗Ｒが十分小
さいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する出力電圧Ｖout
（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa＋１）Ｖin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）ＲｓaＶin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
素子の実施例を示すもので、微分演算をする場合の回路
図である。１６は実施例１と同じ構成の有機演算素子、
１７は抵抗である。以下では、この回路の過渡応答特性
を表現する手段として、ラプラス変換表示を用いる。有
機演算素子１６のステップバイアスによる電流の過渡応
答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１７の抵抗Ｒが十分小
さいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する出力電圧Ｖout
（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa＋１）Ｖin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）ＲｓaＶin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
【００４８】
【数１】
【００４９】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数ａ次の微分演算結果であることがわかる。
る非整数ａ次の微分演算結果であることがわかる。
【００５０】同様に、図５（ｂ）は微分演算をする場合
の他の実施例を示す回路図で、この回路において、１６
は実施例１と同じ構成の有機演算素子、１８はコンデン
サーである。コンデンサー１８の容量Ｃが十分小さいと
き、入力電圧 Ｖ’ in（ｔ）に対する出力電圧の時間応
答Ｖ’ out（ｔ）は
の他の実施例を示す回路図で、この回路において、１６
は実施例１と同じ構成の有機演算素子、１８はコンデン
サーである。コンデンサー１８の容量Ｃが十分小さいと
き、入力電圧 Ｖ’ in（ｔ）に対する出力電圧の時間応
答Ｖ’ out（ｔ）は
【００５１】
【数２】
【００５２】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数次１−ａ次の微分演算結果であることがわか
る。このような回路特性を利用して、入射パルス光の強
度、波長、タイミングによりａを制御することにより、
電圧の時変信号に対して時間に関する様々な非整数次の
微分演算回路が実現可能となる。
る非整数次１−ａ次の微分演算結果であることがわか
る。このような回路特性を利用して、入射パルス光の強
度、波長、タイミングによりａを制御することにより、
電圧の時変信号に対して時間に関する様々な非整数次の
微分演算回路が実現可能となる。
【００５３】実施例４．図６（ａ）は本発明の有機演算
素子の実施例を示すもので、積分演算をする場合の回路
図である。１６は実施例１と同じ構成の有機演算素子、
１８はコンデンサーである。以下では、この回路の過渡
応答特性を表現する手段として、上記実施例と同様にラ
プラス変換表示を用いる。実施例１と同じ構成の有機演
算素子のステップバイアスによる電流の過渡応答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１２のコンデンサーの
容量Ｃが十分大きいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する
出力電圧Ｖout（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1 ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1＋Ｃ）Ｖin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）／Ｃｓa-1Ｖin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
素子の実施例を示すもので、積分演算をする場合の回路
図である。１６は実施例１と同じ構成の有機演算素子、
１８はコンデンサーである。以下では、この回路の過渡
応答特性を表現する手段として、上記実施例と同様にラ
プラス変換表示を用いる。実施例１と同じ構成の有機演
算素子のステップバイアスによる電流の過渡応答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１２のコンデンサーの
容量Ｃが十分大きいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する
出力電圧Ｖout（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1 ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1＋Ｃ）Ｖin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）／Ｃｓa-1Ｖin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
【００５４】
【数３】
【００５５】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数１−ａ次の積分演算結果であることがわかる。
る非整数１−ａ次の積分演算結果であることがわかる。
【００５６】同様に、図６（ｂ）は同様に微分演算をす
る場合の他の実施例を示す回路図で、この回路におい
て、１６は実施例１と同じ構成の有機演算素子、１７は
抵抗である。抵抗Ｒが十分大きいとき、入力電圧Ｖ’ in
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖ’ out（ｔ）は
る場合の他の実施例を示す回路図で、この回路におい
て、１６は実施例１と同じ構成の有機演算素子、１７は
抵抗である。抵抗Ｒが十分大きいとき、入力電圧Ｖ’ in
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖ’ out（ｔ）は
【００５７】
【数４】
【００５８】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数次ａ次の積分演算結果であることがわかる。こ
のような回路特性を利用して、入射パルス光の強度、波
長、タイミングによりａを制御することにより、電圧の
時変信号に対して時間に関する様々な非整数次の積分演
算回路が実現可能となる。
る非整数次ａ次の積分演算結果であることがわかる。こ
のような回路特性を利用して、入射パルス光の強度、波
長、タイミングによりａを制御することにより、電圧の
時変信号に対して時間に関する様々な非整数次の積分演
算回路が実現可能となる。
【００５９】実施例５．図７は本発明の他の実施例の可
塑性機能素子、有機メモリ素子の構造を示す断面模式図
である。実施例１で示した素子構造では酸化還元物質膜
としてＲｕＨＰ（ｐｈ）2 分子膜９層（第１の分子膜１
２）とＤＮＩ分子膜１０層（第２の分子膜１３）の２層
膜を用いたが、本実施例ではＲｕＨＰ（ｐｈ）2 分子膜
とＤＮＩ分子膜をＬＢ法により分子膜単位で制御し、交
互に積層、多層化し、ヘテロ接合面の総数を増加させる
ことにより、単位面積あたりのキャリア生成効率を増加
させ、また分子膜厚によるキャリアの緩和時間の制御を
行い、光或いは印加電圧の時変信号に対する感度、記憶
容量を増大させることができる。
塑性機能素子、有機メモリ素子の構造を示す断面模式図
である。実施例１で示した素子構造では酸化還元物質膜
としてＲｕＨＰ（ｐｈ）2 分子膜９層（第１の分子膜１
２）とＤＮＩ分子膜１０層（第２の分子膜１３）の２層
膜を用いたが、本実施例ではＲｕＨＰ（ｐｈ）2 分子膜
とＤＮＩ分子膜をＬＢ法により分子膜単位で制御し、交
互に積層、多層化し、ヘテロ接合面の総数を増加させる
ことにより、単位面積あたりのキャリア生成効率を増加
させ、また分子膜厚によるキャリアの緩和時間の制御を
行い、光或いは印加電圧の時変信号に対する感度、記憶
容量を増大させることができる。
【００６０】実施例６．図８は本発明のさらに他の実施
例の有機演算素子の構造を示す断面模式図である。図に
おいて、１１は金属などの導電性材料で形成された下部
電極、１２は下部電極１１上に形成されたある酸化還元
電位をもつ第１の分子膜、１９は第１の分子膜１２上に
一部掘り下げて金属などの導電性材料で形成されたソー
ス電極、２０は第１の分子膜１２上に一部掘り下げて金
属などの導電性材料で形成されたドレイン電極、１３は
第１の分子膜１２およびソース電極１９およびドレイン
電極２０上に形成された第１の分子膜１２と異なる酸化
還元電位をもつ第２の分子膜、１４は第２の分子膜１３
上に形成された光透過性の上部電極であって、この光透
過性の上部電極１４としては、例えば厚さが１０ｎｍ程
度の半透明のアルミニウム電極或いは透明電極であるＩ
ＴＯ（インジウム・錫酸化物）電極が用いられる。１５
は外部光源（図示せず）から光透過性の上部電極を通し
て第１の分子膜１２及び第２の分子膜１３に照射される
光である。
例の有機演算素子の構造を示す断面模式図である。図に
おいて、１１は金属などの導電性材料で形成された下部
電極、１２は下部電極１１上に形成されたある酸化還元
電位をもつ第１の分子膜、１９は第１の分子膜１２上に
一部掘り下げて金属などの導電性材料で形成されたソー
ス電極、２０は第１の分子膜１２上に一部掘り下げて金
属などの導電性材料で形成されたドレイン電極、１３は
第１の分子膜１２およびソース電極１９およびドレイン
電極２０上に形成された第１の分子膜１２と異なる酸化
還元電位をもつ第２の分子膜、１４は第２の分子膜１３
上に形成された光透過性の上部電極であって、この光透
過性の上部電極１４としては、例えば厚さが１０ｎｍ程
度の半透明のアルミニウム電極或いは透明電極であるＩ
ＴＯ（インジウム・錫酸化物）電極が用いられる。１５
は外部光源（図示せず）から光透過性の上部電極を通し
て第１の分子膜１２及び第２の分子膜１３に照射される
光である。
【００６１】次に、製造方法について説明する。まず、
真空蒸着法により、基板上に下部電極１１として例えば
アルミニウム蒸着膜を１００ｎｍ程度形成し、その上に
第１の分子膜１２として例えばヘマトポルフィリンIX−
ビス（トリデカノイルエーテル）ルテニウムジフォスフ
ィン錯体臭素塩（ｈｅｍａｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ（I
X）−ｂｉｓ（ｔｒｉｄｅｃａｎｏｙｌｅｔｈｅｒ）Ｒ
ｕ（Ｐ（ＯＣＨ3）3）2Ｂｒ：ＲｕＨＰ（ｐｈ）2と略
す）を９層ラングミュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕ
ｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ：ＬＢと略す）法で成膜する。
或いは、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程度真空蒸着法
で成膜する。或いは、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程
度有機ＩＣＢ法で成膜する。次いで、第１の分子膜１２
を部分的にエッチングで１０ｎｍ程度掘り下げ、例えば
アルミニウムの蒸着膜でソース電極１３及びドレイン電
極１４を形成する。その後、第１の分子膜１２及びソー
ス電極１９及びドレイン電極２０の上に第１の分子膜１
２と異なる酸化還元電位を持つ第２の分子膜１３として
例えば７，８−ジメチル−３，１０ジノニルイソアロキ
サジン（７，８−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３，１０−ｄｉｎ
ｏｎｙｌ ｉｓｏａｌｌｏｘｉａｚｉｎｅ：ＤＮＩと略
す）をＬＢ法で１０層積層する。或いは、ＤＮＩを２０
ｎｍ程度真空蒸着法で積層する。或いは、ＤＮＩを２０
ｎｍ程度有機ＩＣＢ法で積層する。そして、真空蒸着法
により、第２の分子膜１３の上に上部電極１４として例
えばアルミニウム１０ｎｍ程度形成する。
真空蒸着法により、基板上に下部電極１１として例えば
アルミニウム蒸着膜を１００ｎｍ程度形成し、その上に
第１の分子膜１２として例えばヘマトポルフィリンIX−
ビス（トリデカノイルエーテル）ルテニウムジフォスフ
ィン錯体臭素塩（ｈｅｍａｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ（I
X）−ｂｉｓ（ｔｒｉｄｅｃａｎｏｙｌｅｔｈｅｒ）Ｒ
ｕ（Ｐ（ＯＣＨ3）3）2Ｂｒ：ＲｕＨＰ（ｐｈ）2と略
す）を９層ラングミュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕ
ｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ：ＬＢと略す）法で成膜する。
或いは、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程度真空蒸着法
で成膜する。或いは、ＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を２０ｎｍ程
度有機ＩＣＢ法で成膜する。次いで、第１の分子膜１２
を部分的にエッチングで１０ｎｍ程度掘り下げ、例えば
アルミニウムの蒸着膜でソース電極１３及びドレイン電
極１４を形成する。その後、第１の分子膜１２及びソー
ス電極１９及びドレイン電極２０の上に第１の分子膜１
２と異なる酸化還元電位を持つ第２の分子膜１３として
例えば７，８−ジメチル−３，１０ジノニルイソアロキ
サジン（７，８−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３，１０−ｄｉｎ
ｏｎｙｌ ｉｓｏａｌｌｏｘｉａｚｉｎｅ：ＤＮＩと略
す）をＬＢ法で１０層積層する。或いは、ＤＮＩを２０
ｎｍ程度真空蒸着法で積層する。或いは、ＤＮＩを２０
ｎｍ程度有機ＩＣＢ法で積層する。そして、真空蒸着法
により、第２の分子膜１３の上に上部電極１４として例
えばアルミニウム１０ｎｍ程度形成する。
【００６２】次に動作について説明する。ソース電極１
９とドレイン電極２０１９の間に電圧を印加することに
より、ヘテロ界面に平行な電界を制御し、キャリア発生
と緩和の制御が可能となる。入射光或いはヘテロ界面に
垂直な電界とヘテロ界面に平行な電界の二つのパラメー
タを用いて、べき関数の電流過渡応答の初期値とべき指
数の制御が可能となる。
９とドレイン電極２０１９の間に電圧を印加することに
より、ヘテロ界面に平行な電界を制御し、キャリア発生
と緩和の制御が可能となる。入射光或いはヘテロ界面に
垂直な電界とヘテロ界面に平行な電界の二つのパラメー
タを用いて、べき関数の電流過渡応答の初期値とべき指
数の制御が可能となる。
【００６３】実施例７．図９（ａ）は、本発明の可塑性
機能素子を電気回路の一部に用いたカオス信号発生素子
の回路のブロック図である。図において、３２は可塑性
機能素子で、実施例１ないし実施例５に記載した素子と
同様の製造方法で製造し同様の構造を有する。入力部３
１は、周期的な電圧の入力あるいは可塑性機能素子３２
への周期的な光の入射であり、入力部が存在しない場合
もある。電気回路部３０は抵抗素子（Ｒ）、容量素子
（Ｃ）、インダクタンス素子（Ｌ）、ダイオードなどの
非線形素子、トランジスタあるいはオペアンプなどの能
動素子から構成され、可塑性機能素子を通した帰還がか
けられているため発振器として機能することができる。
出力部３３から電圧出力として信号が得られる。
機能素子を電気回路の一部に用いたカオス信号発生素子
の回路のブロック図である。図において、３２は可塑性
機能素子で、実施例１ないし実施例５に記載した素子と
同様の製造方法で製造し同様の構造を有する。入力部３
１は、周期的な電圧の入力あるいは可塑性機能素子３２
への周期的な光の入射であり、入力部が存在しない場合
もある。電気回路部３０は抵抗素子（Ｒ）、容量素子
（Ｃ）、インダクタンス素子（Ｌ）、ダイオードなどの
非線形素子、トランジスタあるいはオペアンプなどの能
動素子から構成され、可塑性機能素子を通した帰還がか
けられているため発振器として機能することができる。
出力部３３から電圧出力として信号が得られる。
【００６４】次に動作について説明する。可塑性機能素
子は光励起されて生成した電荷について、膜構造のフラ
クタル性を反映して時間に対してべき乗で変化するよう
な電気伝導特性を示す。光励起ではなく電極から注入さ
れた電荷についても同様の電気伝導特性を示す。電気回
路の帰還部にこのような電気伝導特性を有する可塑性機
能素子を用いると電気回路部のＬＣＲの大きさを変化さ
せることにより、発振の周波数が一定の周波数になった
り、周期的に変化したり、カオス的になったりする。発
振がカオス的になっている場合、出力部からカオス信号
を取り出すことによりカオス信号発生素子を構成でき
る。図９（ｂ）の説明図は出力電圧を横軸に、出力電圧
の時間微分値を縦軸に取り一定の時間間隔でストロボ的
に記録したものであり、出力電圧がカオス的になってい
ることがわかる。
子は光励起されて生成した電荷について、膜構造のフラ
クタル性を反映して時間に対してべき乗で変化するよう
な電気伝導特性を示す。光励起ではなく電極から注入さ
れた電荷についても同様の電気伝導特性を示す。電気回
路の帰還部にこのような電気伝導特性を有する可塑性機
能素子を用いると電気回路部のＬＣＲの大きさを変化さ
せることにより、発振の周波数が一定の周波数になった
り、周期的に変化したり、カオス的になったりする。発
振がカオス的になっている場合、出力部からカオス信号
を取り出すことによりカオス信号発生素子を構成でき
る。図９（ｂ）の説明図は出力電圧を横軸に、出力電圧
の時間微分値を縦軸に取り一定の時間間隔でストロボ的
に記録したものであり、出力電圧がカオス的になってい
ることがわかる。
【００６５】実施例８．図１０は、本発明の有機メモリ
素子を画像メモリ素子として用いた一実施態様の画像メ
モリシステムの説明図である。図において、入力画像２
４は二次元画像であり、ＣＣＤカメラ２５は二次元の光
強度を時系列的な信号に変換する。有機メモリ素子２６
は実施例１ないし実施例５に記載した素子と同様の製造
方法で製造し同様の構造を有する。
素子を画像メモリ素子として用いた一実施態様の画像メ
モリシステムの説明図である。図において、入力画像２
４は二次元画像であり、ＣＣＤカメラ２５は二次元の光
強度を時系列的な信号に変換する。有機メモリ素子２６
は実施例１ないし実施例５に記載した素子と同様の製造
方法で製造し同様の構造を有する。
【００６６】次に動作ついて説明する。入力画像２４か
らの二次元の光情報をＣＣＤカメラにより一次元の時系
列の電気信号に変換する。有機メモリ素子に時系列の電
気信号を入力することにより時系列の電気信号の情報が
記憶され、読みだし信号として光パルスまたはステップ
電圧を用いることにより、時系列の電気信号に対応した
出力電流を読み出す。このことにより、入力画像２４を
記憶し読み出すことが可能となる。また、逆バイアスを
かけることにより、入力画像２４の記憶を消去できる。
このことにより、書換可能な二次元画像のメモリとして
も利用できる。
らの二次元の光情報をＣＣＤカメラにより一次元の時系
列の電気信号に変換する。有機メモリ素子に時系列の電
気信号を入力することにより時系列の電気信号の情報が
記憶され、読みだし信号として光パルスまたはステップ
電圧を用いることにより、時系列の電気信号に対応した
出力電流を読み出す。このことにより、入力画像２４を
記憶し読み出すことが可能となる。また、逆バイアスを
かけることにより、入力画像２４の記憶を消去できる。
このことにより、書換可能な二次元画像のメモリとして
も利用できる。
【００６７】実施例９．図１１は、本発明のさらに他の
実施態様の画像処理システムの構成を示す説明図であ
る。図において入力画像２４は二次元画像であり、ＣＣ
Ｄカメラ２５は二次元の光強度を時系列的な信号に変換
する。回路２７は実施例３に記載した回路と同様の性質
を有する。
実施態様の画像処理システムの構成を示す説明図であ
る。図において入力画像２４は二次元画像であり、ＣＣ
Ｄカメラ２５は二次元の光強度を時系列的な信号に変換
する。回路２７は実施例３に記載した回路と同様の性質
を有する。
【００６８】次に動作ついて説明する。入力画像２４か
らの二次元の光情報をＣＣＤカメラ２５により一次元の
時系列の電気信号に変換する。時系列の電気信号を回路
２７により非整数微分することにより、単純な画像をリ
アルな画像に変換可能となる。
らの二次元の光情報をＣＣＤカメラ２５により一次元の
時系列の電気信号に変換する。時系列の電気信号を回路
２７により非整数微分することにより、単純な画像をリ
アルな画像に変換可能となる。
【００６９】実施例１０．図１２（ａ）は本発明の有機
演算素子のさらに他の実施例を示すもので、非整数次の
微分演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と
同じ構成の有機演算素子、２８は一組の抵抗Ｒとコンデ
ンサーＣをｎ段組み合わせたＲＣ微分回路、１７は抵抗
である。以下では、この回路の過渡応答特性を表現する
手段として、ラプラス変換表示を用いる。実施例１で示
した素子のステップバイアスによる電流の過渡応答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１７の抵抗Ｒが十分小
さいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する出力電圧Ｖout
（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa＋１）ｓ-nＶin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）ＲｓaＶin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
演算素子のさらに他の実施例を示すもので、非整数次の
微分演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と
同じ構成の有機演算素子、２８は一組の抵抗Ｒとコンデ
ンサーＣをｎ段組み合わせたＲＣ微分回路、１７は抵抗
である。以下では、この回路の過渡応答特性を表現する
手段として、ラプラス変換表示を用いる。実施例１で示
した素子のステップバイアスによる電流の過渡応答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１７の抵抗Ｒが十分小
さいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する出力電圧Ｖout
（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）Ｒｓa＋１）ｓ-nＶin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）ＲｓaＶin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
【００７０】
【数５】
【００７１】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数ａ＋ｎ次の微分演算結果であることがわかる。
る非整数ａ＋ｎ次の微分演算結果であることがわかる。
【００７２】同様に、図１２（ｂ）は無限実数次の微分
演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と同じ
構成の有機演算素子、２８は一組の抵抗Ｒとコンデンサ
ーＣをｎ段組み合わせたＲＣ微分回路、１８はコンデン
サーであるが、コンデンサー１８の容量Ｃが十分小さい
とき、入力電圧 Ｖ’ in（ｔ）に対する出力電圧の時間
応答Ｖ’ out（ｔ）は
演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と同じ
構成の有機演算素子、２８は一組の抵抗Ｒとコンデンサ
ーＣをｎ段組み合わせたＲＣ微分回路、１８はコンデン
サーであるが、コンデンサー１８の容量Ｃが十分小さい
とき、入力電圧 Ｖ’ in（ｔ）に対する出力電圧の時間
応答Ｖ’ out（ｔ）は
【００７３】
【数６】
【００７４】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数次１−ａ＋ｎ次の微分演算結果であることがわ
かる。このような回路特性を利用して、入射パルス光の
強度、波長、タイミングによりａを制御することによ
り、電圧の時変信号に対して時間に関する無限実数次の
微分演算回路が実現可能となる。
る非整数次１−ａ＋ｎ次の微分演算結果であることがわ
かる。このような回路特性を利用して、入射パルス光の
強度、波長、タイミングによりａを制御することによ
り、電圧の時変信号に対して時間に関する無限実数次の
微分演算回路が実現可能となる。
【００７５】実施例１１．図１３（ａ）は本発明の有機
演算素子のさらに他の実施例を示すもので、非整数次の
積分演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と
同じ構成の有機演算素子、１８はコンデンサー、２９は
一組の抵抗ＲとコンデンサーＣをｎ段組み合わせたＲＣ
積分回路である。以下では、この回路の過渡応答特性を
表現する手段として、実施例３、実施例５と同様にラプ
ラス変換表示を用いる。実施例１で示した素子のステッ
プバイアスによる電流の過渡応答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１８のコンデンサーの
容量Ｃが十分大きいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する
出力電圧Ｖout（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1 ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1＋Ｃ）ｓnＶin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）／Ｃｓa+n-1Ｖin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
演算素子のさらに他の実施例を示すもので、非整数次の
積分演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と
同じ構成の有機演算素子、１８はコンデンサー、２９は
一組の抵抗ＲとコンデンサーＣをｎ段組み合わせたＲＣ
積分回路である。以下では、この回路の過渡応答特性を
表現する手段として、実施例３、実施例５と同様にラプ
ラス変換表示を用いる。実施例１で示した素子のステッ
プバイアスによる電流の過渡応答は ｉ（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa となるので、本実施例の回路では１８のコンデンサーの
容量Ｃが十分大きいとき、入力電圧Ｖin（ｓ）に対する
出力電圧Ｖout（ｓ）は Ｖout（ｓ）＝ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1 ／（ｉ（０）Γ（１−ａ）ｓa-1＋Ｃ）ｓnＶin（ｓ） 〜ｉ（０）Γ（１−ａ）／Ｃｓa+n-1Ｖin（ｓ） となる。逆ラプラス変換することにより、入力電圧Ｖin
（ｔ）に対する出力電圧の時間応答Ｖout（ｔ）は
【００７６】
【数７】
【００７７】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数１−ａ＋ｎ次の積分演算結果であることがわか
る。
る非整数１−ａ＋ｎ次の積分演算結果であることがわか
る。
【００７８】同様に、図１３（ｂ）は無限実数次の積分
演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と同じ
構成の有機演算素子、２９は一組の抵抗Ｒとコンデンサ
ーＣをｎ段組み合わせたＲＣ積分回路、１７は抵抗であ
る。抵抗Ｒが十分大きいとき、入力電圧Ｖ’ in（ｔ）に
対する出力電圧の時間応答Ｖ’ out（ｔ）は
演算をする場合の回路図である。１６は実施例１と同じ
構成の有機演算素子、２９は一組の抵抗Ｒとコンデンサ
ーＣをｎ段組み合わせたＲＣ積分回路、１７は抵抗であ
る。抵抗Ｒが十分大きいとき、入力電圧Ｖ’ in（ｔ）に
対する出力電圧の時間応答Ｖ’ out（ｔ）は
【００７９】
【数８】
【００８０】となり、出力電圧は入力電圧の時間に関す
る非整数次ａ＋ｎ次の積分演算結果であることがわか
る。このような回路特性を利用して、入射パルス光の強
度、波長、タイミングによりａを制御することにより、
電圧の時変信号に対して時間に関する無限実数次の積分
演算回路が実現可能となる。
る非整数次ａ＋ｎ次の積分演算結果であることがわか
る。このような回路特性を利用して、入射パルス光の強
度、波長、タイミングによりａを制御することにより、
電圧の時変信号に対して時間に関する無限実数次の積分
演算回路が実現可能となる。
【００８１】なお、上記実施例では、第１の酸化還元物
質としてＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を例に示したが、これに限
らず、例えば７，１２−ビス（１−（オキシトリデシ
ル）エチル）−８，１３，１７−テトラメチル−２，１
８−ビス（２−メトキカルボニルエチル）２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィン、 ７，１２−ビス（１−（オキシトリ
デシル）エチル）−８，１３，１７−テトラメチル−
２，１８−ビス（２−メトキカルボニルエチル）−ポル
フィナトルテニウムカルボニル、 ７，１２−ビス（１
−（オキシトリデシル）エチル）−８，１３，１７−テ
トラメチル−２，１８−ビス（２−メトキカルボニルエ
チル）−ポルフィナトルテニウム（II）ピリジンカルボ
ニル、 ７，１２−ビス（１−（オキシトリデシル）エ
チル）−８，１３，１７−テトラメチル−２，１８−ビ
ス（２−メトキカルボニルエチル）−ポルフィナトルテ
ニウム（II）ビス亜リン酸トリメチル、 ７，１２−ビ
ス（１−（オキシトリデシル）エチル）−８，１３，１
７−テトラメチル−２，１８−ビス（２−カルボキシエ
チル）−ポルフィナト鉄（III）モノクロリド、 ７，１
２−ビス（５−（４’−ｎ−ペンチルフェニル）−（１
−ｎペンチルオキシ））エチル３，８，１３，１７−テ
トラメチル１−２，１８−ビス（２−カルボキシエチ
ル）−ポルフィナト−ブロモ−ビス（トリメトキシフォ
スフィン）−ルテニウム（III） 等を用いてもよく、同
様の効果を奏する。
質としてＲｕＨＰ（ｐｈ）2 を例に示したが、これに限
らず、例えば７，１２−ビス（１−（オキシトリデシ
ル）エチル）−８，１３，１７−テトラメチル−２，１
８−ビス（２−メトキカルボニルエチル）２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィン、 ７，１２−ビス（１−（オキシトリ
デシル）エチル）−８，１３，１７−テトラメチル−
２，１８−ビス（２−メトキカルボニルエチル）−ポル
フィナトルテニウムカルボニル、 ７，１２−ビス（１
−（オキシトリデシル）エチル）−８，１３，１７−テ
トラメチル−２，１８−ビス（２−メトキカルボニルエ
チル）−ポルフィナトルテニウム（II）ピリジンカルボ
ニル、 ７，１２−ビス（１−（オキシトリデシル）エ
チル）−８，１３，１７−テトラメチル−２，１８−ビ
ス（２−メトキカルボニルエチル）−ポルフィナトルテ
ニウム（II）ビス亜リン酸トリメチル、 ７，１２−ビ
ス（１−（オキシトリデシル）エチル）−８，１３，１
７−テトラメチル−２，１８−ビス（２−カルボキシエ
チル）−ポルフィナト鉄（III）モノクロリド、 ７，１
２−ビス（５−（４’−ｎ−ペンチルフェニル）−（１
−ｎペンチルオキシ））エチル３，８，１３，１７−テ
トラメチル１−２，１８−ビス（２−カルボキシエチ
ル）−ポルフィナト−ブロモ−ビス（トリメトキシフォ
スフィン）−ルテニウム（III） 等を用いてもよく、同
様の効果を奏する。
【００８２】第２の酸化還元物質としてＤＮＩを例に示
したが、これに限らず、例えば、７，８−ジメチル−
３，１０−ジノニルイソアロキサジン−８α−イル）チ
オ酢酸、７，８−ジメチル−３，１０−ジノニルイソア
ロキサジン−８α−イル）チオコハク酸、７，８−ジメ
チル−１０−オクタデシルイソアロキサジン等を用いて
もよく、同様の効果を奏する。
したが、これに限らず、例えば、７，８−ジメチル−
３，１０−ジノニルイソアロキサジン−８α−イル）チ
オ酢酸、７，８−ジメチル−３，１０−ジノニルイソア
ロキサジン−８α−イル）チオコハク酸、７，８−ジメ
チル−１０−オクタデシルイソアロキサジン等を用いて
もよく、同様の効果を奏する。
【００８３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００８４】請求項１の可塑性機能素子は、第１の酸化
還元物質からなる第１の酸化還元物質膜と、第１の酸化
還元物質と酸化還元電位が異なる第２の酸化還元物質か
らなり、第１の酸化還元物質膜に接合する第２の酸化還
元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続する第１の電
極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、第１の電極と
ともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持する第２の電
極で構成し、第１，第２の酸化還元物質の酸化還元電位
の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少なくともいず
れかにより第１または第２の酸化還元物質の電子の存在
状態を制御するようにしたので、キャリアの生成緩和過
程を制御することができる。これにより、第１または第
２の酸化還元物質膜の電子状態を制御（変調）できる。
キャリアのドーピングに光や電圧により制御可能な分子
間の電子移動を利用し、また単分子を用いているので、
微細化が可能となり、高密度で高速な動作が実現でき
る。
還元物質からなる第１の酸化還元物質膜と、第１の酸化
還元物質と酸化還元電位が異なる第２の酸化還元物質か
らなり、第１の酸化還元物質膜に接合する第２の酸化還
元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続する第１の電
極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、第１の電極と
ともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持する第２の電
極で構成し、第１，第２の酸化還元物質の酸化還元電位
の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少なくともいず
れかにより第１または第２の酸化還元物質の電子の存在
状態を制御するようにしたので、キャリアの生成緩和過
程を制御することができる。これにより、第１または第
２の酸化還元物質膜の電子状態を制御（変調）できる。
キャリアのドーピングに光や電圧により制御可能な分子
間の電子移動を利用し、また単分子を用いているので、
微細化が可能となり、高密度で高速な動作が実現でき
る。
【００８５】請求項２の有機メモリ素子は、第１の酸化
還元物質からなる第１の酸化還元物質膜と、第１の酸化
還元物質と酸化還元電位が異なる第２の酸化還元物質か
らなり、第１の酸化還元物質膜に接合する第２の酸化還
元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続する第１の電
極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、第１の電極と
ともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持する第２の電
極で構成し、第１，第２の酸化還元物質の酸化還元電位
の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少なくともいず
れかにより第１または第２の酸化還元物質の電子の存在
状態を制御することにより、入力光または入力電圧の時
変信号を記憶し、読みだし信号として光パルスまたはス
テップ電圧を用いるようにしたものである。而してキャ
リアの生成緩和過程を制御することができ、これによ
り、第１または第２の酸化還元物質膜の電子状態が変化
して、入射光の情報または印加電圧の情報を記憶するこ
とができる。
還元物質からなる第１の酸化還元物質膜と、第１の酸化
還元物質と酸化還元電位が異なる第２の酸化還元物質か
らなり、第１の酸化還元物質膜に接合する第２の酸化還
元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続する第１の電
極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、第１の電極と
ともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持する第２の電
極で構成し、第１，第２の酸化還元物質の酸化還元電位
の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少なくともいず
れかにより第１または第２の酸化還元物質の電子の存在
状態を制御することにより、入力光または入力電圧の時
変信号を記憶し、読みだし信号として光パルスまたはス
テップ電圧を用いるようにしたものである。而してキャ
リアの生成緩和過程を制御することができ、これによ
り、第１または第２の酸化還元物質膜の電子状態が変化
して、入射光の情報または印加電圧の情報を記憶するこ
とができる。
【００８６】また、照射する光の波長、あるいは強度を
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を制御することが
できる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜の電子
状態が制御できる。入力情報の記憶容量を制御できる。
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を制御することが
できる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜の電子
状態が制御できる。入力情報の記憶容量を制御できる。
【００８７】さらに、電圧を印加することにより、第１
または第２の酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消
去することができ、即ち入力情報を消去でき、書き換え
が可能となる。繰り返し入力情報の書き込み・読みだし
が行える。
または第２の酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消
去することができ、即ち入力情報を消去でき、書き換え
が可能となる。繰り返し入力情報の書き込み・読みだし
が行える。
【００８８】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御することに
より、大容量の入射光の情報及び印加電圧の情報を記憶
することができる。メモリの容量を増大できる。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御することに
より、大容量の入射光の情報及び印加電圧の情報を記憶
することができる。メモリの容量を増大できる。
【００８９】また、請求項６の有機演算素子は、第１の
酸化還元物質からなる第１の酸化還元物質膜と、第１の
酸化還元物質と酸化還元電位が異なる第２の酸化還元物
質からなり、第１の酸化還元物質膜に隣接して配設され
る第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続
する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、
第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持
する第２の電極で構成し、第１，第２の酸化還元物質の
酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少
なくともいずれかにより第１または第２の酸化還元物質
の電子の存在状態を制御した後、時変電圧信号を入力し
時間に関する演算を出力するようにしたものである。而
して、キャリアの生成緩和過程を制御することができ、
第１または第２の酸化還元物質膜の電子状態が変化し
て、入力電圧に対する演算機能を持たせることができ
る。
酸化還元物質からなる第１の酸化還元物質膜と、第１の
酸化還元物質と酸化還元電位が異なる第２の酸化還元物
質からなり、第１の酸化還元物質膜に隣接して配設され
る第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物質膜に接続
する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜に接続し、
第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物質膜を挟持
する第２の電極で構成し、第１，第２の酸化還元物質の
酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧印加の少
なくともいずれかにより第１または第２の酸化還元物質
の電子の存在状態を制御した後、時変電圧信号を入力し
時間に関する演算を出力するようにしたものである。而
して、キャリアの生成緩和過程を制御することができ、
第１または第２の酸化還元物質膜の電子状態が変化し
て、入力電圧に対する演算機能を持たせることができ
る。
【００９０】また、照射する光の波長、あるいは強度を
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を容易に制御する
ことができる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜
の電子状態が制御でき、演算機能を制御できる。
制御するか、または電極間に印加する電圧値を制御する
ことにより、キャリアの生成緩和過程を容易に制御する
ことができる。即ち、第１または第２の酸化還元物質膜
の電子状態が制御でき、演算機能を制御できる。
【００９１】さらに、電圧を印加することにより、第１
または第２の酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消
去することができ、即ち入力情報を消去でき、演算方式
を多様に書き換えが可能となる。
または第２の酸化還元物質膜に蓄積されたキャリアを消
去することができ、即ち入力情報を消去でき、演算方式
を多様に書き換えが可能となる。
【００９２】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御することに
より、演算機能を増加できる。例えば、非整数次の微分
演算、積分演算、無限実数次元の微分積分を行なうこと
が可能となる。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御することに
より、演算機能を増加できる。例えば、非整数次の微分
演算、積分演算、無限実数次元の微分積分を行なうこと
が可能となる。
【００９３】さらに、上記有機メモリ素子、有機演算素
子において、第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還元物
質膜を複数層交互に積層することにより、複数の接合面
が形成され、メモリ素子においてはメモリの容量を増大
でき、演算素子においては演算機能が増加する。
子において、第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還元物
質膜を複数層交互に積層することにより、複数の接合面
が形成され、メモリ素子においてはメモリの容量を増大
でき、演算素子においては演算機能が増加する。
【００９４】また、上記酸化還元物質膜をラングミュア
−ブロジェット法で形成することにより、酸化還元物質
膜の分子膜単位の制御が制御が可能となり、高度な機能
を持った有機メモリ素子や有機演算素子が可能となる。
−ブロジェット法で形成することにより、酸化還元物質
膜の分子膜単位の制御が制御が可能となり、高度な機能
を持った有機メモリ素子や有機演算素子が可能となる。
【００９５】また、酸化還元物質膜を真空蒸着法または
有機ＩＣＢ法で形成することにより、微細加工が可能と
なり、集積度の高い有機メモリ素子や有機演算素子が可
能となる。
有機ＩＣＢ法で形成することにより、微細加工が可能と
なり、集積度の高い有機メモリ素子や有機演算素子が可
能となる。
【００９６】また、請求項１３のカオス信号発生素子
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光を照射または電圧を印加することによ
りカオス信号の発生及び抑制を制御できる。
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光を照射または電圧を印加することによ
りカオス信号の発生及び抑制を制御できる。
【００９７】また、請求項１４の情報処理システムは、
上記カオス素子を用いたカオス信号を利用し、情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を持たせること
ができる。
上記カオス素子を用いたカオス信号を利用し、情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を持たせること
ができる。
【００９８】また、請求項１５の画像メモリ素子は、上
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたので、画像メモリ、画像認識、画像情報処理が
可能となる。
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたので、画像メモリ、画像認識、画像情報処理が
可能となる。
【図１】本発明の有機メモリ素子の一実施例の構造を示
す断面模式図である。
す断面模式図である。
【図２】本発明の一実施例の有機メモリ素子の出力電流
の入射光パルス数依存性を示す特性図である。
の入射光パルス数依存性を示す特性図である。
【図３】本発明に係わる有機メモリ素子に入力する入力
光パルスの一例を示す波形図である。
光パルスの一例を示す波形図である。
【図４】本発明に係わる有機メモリ素子に入力する矩形
波電圧の一例を示す波形図である。
波電圧の一例を示す波形図である。
【図５】本発明による有機演算素子の実施例に係わる回
路図である。
路図である。
【図６】本発明による有機演算素子の他の実施例に係わ
る回路図である。
る回路図である。
【図７】本発明による有機メモリ素子の他の実施例の構
造を示す断面模式図である。
造を示す断面模式図である。
【図８】本発明による有機演算素子の他の実施例の構造
を示す断面模式図である。
を示す断面模式図である。
【図９】本発明のカオス信号発生素子の実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施態様の画像メモリシ
ステムを説明する説明図である。
ステムを説明する説明図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施態様の画像処理シス
テムを説明する説明図である。
テムを説明する説明図である。
【図１２】本発明による有機演算素子のさらに他の実施
例に係わる回路図である。
例に係わる回路図である。
【図１３】本発明による有機演算素子のさらに他の実施
例に係わる回路図である。
例に係わる回路図である。
【図１４】従来例の有機光メモリ素子、有機光スウィッ
チング素子の構成図である。
チング素子の構成図である。
１１ 下部電極 １２ 第１の酸化還元物質膜 １３ 第２の酸化還元物質膜 １４ 上部電極 １５ 光 １６ 有機演算素子 １９ ソース電極 ２０ ドレイン電極 ２６ 有機メモリ素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１１】 第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還
元物質膜を複数層交互に積層したことを特徴とする請求
項２ないし５のいずれかに記載の有機メモリ素子及び請
求項６ないし９のいずれかに記載の有機演算素子。
元物質膜を複数層交互に積層したことを特徴とする請求
項２ないし５のいずれかに記載の有機メモリ素子及び請
求項６ないし９のいずれかに記載の有機演算素子。
【請求項１２】 酸化還元物質膜はラングミュア−ブロ
ジェット法で作製された単分子膜または単分子累積膜で
あることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記
載の有機メモリ素子及び請求項６ないし９のいずれかに
記載の有機演算素子。
ジェット法で作製された単分子膜または単分子累積膜で
あることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記
載の有機メモリ素子及び請求項６ないし９のいずれかに
記載の有機演算素子。
【請求項１３】 酸化還元物質膜は真空蒸着法または有
機ＩＣＢ法で作製された単分子膜または単分子累積膜で
あることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記
載の有機メモリ素子及び請求項６ないし９のいずれかに
記載の有機演算素子。
機ＩＣＢ法で作製された単分子膜または単分子累積膜で
あることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記
載の有機メモリ素子及び請求項６ないし９のいずれかに
記載の有機演算素子。
【請求項１４】 請求項２ないし５のいずれかに記載の
有機メモリ素子または請求項６ないし９のいずれかに記
載の有機演算素子を電気回路の一部に用い、光照射及び
電圧印加の少なくともいずれかによりカオス信号の発生
及び抑制を制御するようにしたことを特徴とするカオス
信号発生素子。
有機メモリ素子または請求項６ないし９のいずれかに記
載の有機演算素子を電気回路の一部に用い、光照射及び
電圧印加の少なくともいずれかによりカオス信号の発生
及び抑制を制御するようにしたことを特徴とするカオス
信号発生素子。
【請求項１５】 請求項１４記載のカオス信号発生素子
を用い、カオス信号を利用した情報検索機能、メモリ機
能あるいはスイッチ機能を備えた情報処理システム。
を用い、カオス信号を利用した情報検索機能、メモリ機
能あるいはスイッチ機能を備えた情報処理システム。
【請求項１６】 請求項２ないし５のいずれかに記載の
有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変換
した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよう
にしたことを特徴とする画像メモリ素子。
有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変換
した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよう
にしたことを特徴とする画像メモリ素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御するように
した。そしてまた、請求項１０記載の無限実数微分積分
回路は上記有機演算素子とＲＣ回路を備え、光照射及び
電圧印加の少なくともいずれかにより第１または第２の
酸化還元物質の電子の存在状態を制御した後、時変電圧
信号を入力し時間に関する無限実数次の微分ないし積分
演算を出力するようにしたものである。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御するように
した。そしてまた、請求項１０記載の無限実数微分積分
回路は上記有機演算素子とＲＣ回路を備え、光照射及び
電圧印加の少なくともいずれかにより第１または第２の
酸化還元物質の電子の存在状態を制御した後、時変電圧
信号を入力し時間に関する無限実数次の微分ないし積分
演算を出力するようにしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】また、請求項１４のカオス信号発生素子
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくともいずれ
かによりカオス信号の発生及び抑制を制御するようにし
たものである。
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくともいずれ
かによりカオス信号の発生及び抑制を制御するようにし
たものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】また、請求項１５の情報処理システムは、
上記カオス素子を用い、カオス信号を利用した情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備えたもので
ある。
上記カオス素子を用い、カオス信号を利用した情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備えたもので
ある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】また、請求項１６の画像メモリ素子は、上
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたものである。
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加することによ
り、同様にキャリアの生成緩和過程を制御することがで
きる。これにより第１または第２の酸化還元物質の電子
の存在状態が変化して、入力電圧に対する演算機能を持
った素子が可能となる。演算機能を増加できる。この演
算素子を電気回路の一部に用いることにより、非整数次
の微分演算、積分演算を行なうことが可能となり、これ
らの演算回路を組み合わせることにより、無限実数次元
の微分積分を行なうことが可能となる。そしてまた、請
求項１０の無限実数微分積分回路においては、上記演算
素子とＲＣ回路とを用い、光照射及び電圧印加の少なく
ともいずれかにより第１または第２の酸化還元物質の電
子の存在状態を制御した後、時変電圧信号を入力するこ
とにより時間に関する無限実数次の微分ないし積分演算
を出力できる。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加することによ
り、同様にキャリアの生成緩和過程を制御することがで
きる。これにより第１または第２の酸化還元物質の電子
の存在状態が変化して、入力電圧に対する演算機能を持
った素子が可能となる。演算機能を増加できる。この演
算素子を電気回路の一部に用いることにより、非整数次
の微分演算、積分演算を行なうことが可能となり、これ
らの演算回路を組み合わせることにより、無限実数次元
の微分積分を行なうことが可能となる。そしてまた、請
求項１０の無限実数微分積分回路においては、上記演算
素子とＲＣ回路とを用い、光照射及び電圧印加の少なく
ともいずれかにより第１または第２の酸化還元物質の電
子の存在状態を制御した後、時変電圧信号を入力するこ
とにより時間に関する無限実数次の微分ないし積分演算
を出力できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】また、請求項１４のカオス信号発生素子に
おいては、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電
気回路の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくとも
いずれかによりカオス信号の発生及び抑制を制御でき
る。
おいては、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電
気回路の一部に用い、光照射及び電圧印加の少なくとも
いずれかによりカオス信号の発生及び抑制を制御でき
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】また、請求項１５の情報処理システムにお
いては、上記カオス素子を用いたカオス信号を利用した
情報検索機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備え
る。
いては、上記カオス素子を用いたカオス信号を利用した
情報検索機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を備え
る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】また、請求項１６の画像メモリ素子におい
ては、上記有機メモリ素子における入力信号として画像
情報を変換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを
用いるようにしたので、画像メモリ、画像認識、画像情
報処理が可能となる。
ては、上記有機メモリ素子における入力信号として画像
情報を変換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを
用いるようにしたので、画像メモリ、画像認識、画像情
報処理が可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】実施例２．本発明の有機メモリ素子の他の
実施例を示す。上記実施例では、キャリアを発生させる
手段としてパルス光を用いたが、本実施例では、膜に対
して垂直に電圧を印加することにより、ヘテロ接合面で
キャリアを発生させ、べき関数の応答電流を出力させ
る。更に、印加電圧によりヘテロ界面の電界を制御する
ことにより、電流初期値とべき指数の制御が可能とな
る。この性質を利用して、印加電圧の時変信号の記憶可
能な光の時変信号の記憶可能なメモリ素子が実現可能と
なる。例えば、図４（ａ）の波形図に示すようなタイミ
ングの異なる矩形波電圧の入力に対し、パルス光或いは
ステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それぞ
れの矩形波電圧に一対一対応した電流初期値を持った電
流応答を出力させることにより、矩形波電圧の区別が可
能となる。
実施例を示す。上記実施例では、キャリアを発生させる
手段としてパルス光を用いたが、本実施例では、膜に対
して垂直に電圧を印加することにより、ヘテロ接合面で
キャリアを発生させ、べき関数の応答電流を出力させ
る。更に、印加電圧によりヘテロ界面の電界を制御する
ことにより、電流初期値とべき指数の制御が可能とな
る。この性質を利用して、印加電圧の時変信号の記憶可
能な光の時変信号の記憶可能なメモリ素子が実現可能と
なる。例えば、図４（ａ）の波形図に示すようなタイミ
ングの異なる矩形波電圧の入力に対し、パルス光或いは
ステップ電圧の同一条件の読みだし信号を用い、それぞ
れの矩形波電圧に一対一対応した電流初期値を持った電
流応答を出力させることにより、矩形波電圧の区別が可
能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９２】そして、第１と第２の酸化還元物質膜の接
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御することに
より、演算機能を増加できる。例えば、非整数次の微分
演算、積分演算、無限実数次元の微分積分を行なうこと
が可能となる。そしてまた、請求項１０の無限実数微分
積分回路は、上記演算素子とＲＣ回路とを用い、光照射
及び電圧印加の少なくともいずれかにより第１または第
２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御した後、時変
電圧信号を入力することにより時間に関する無限実数次
の微分ないし積分演算を出力できる。
合面間に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソ
ース電極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御することに
より、演算機能を増加できる。例えば、非整数次の微分
演算、積分演算、無限実数次元の微分積分を行なうこと
が可能となる。そしてまた、請求項１０の無限実数微分
積分回路は、上記演算素子とＲＣ回路とを用い、光照射
及び電圧印加の少なくともいずれかにより第１または第
２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御した後、時変
電圧信号を入力することにより時間に関する無限実数次
の微分ないし積分演算を出力できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９６】また、請求項１４のカオス信号発生素子
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光を照射または電圧を印加することによ
りカオス信号の発生及び抑制を制御できる。
は、上記有機メモリ素子または有機演算素子を電気回路
の一部に用い、光を照射または電圧を印加することによ
りカオス信号の発生及び抑制を制御できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９７】また、請求項１５の情報処理システムは、
上記カオス素子を用いたカオス信号を利用し、情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を持たせること
ができる。
上記カオス素子を用いたカオス信号を利用し、情報検索
機能、メモリ機能あるいはスイッチ機能を持たせること
ができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９８】また、請求項１６の画像メモリ素子は、上
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたので、画像メモリ、画像認識、画像情報処理が
可能となる。
記有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変
換した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよ
うにしたので、画像メモリ、画像認識、画像情報処理が
可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/792 29/86 Ｚ (72)発明者 秋山 浩一 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内
Claims (15)
- 【請求項１】 第１の酸化還元物質からなる第１の酸化
還元物質膜と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異
なる第２の酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質
膜に接合する第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物
質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜
に接続し、第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物
質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還
元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧
印加の少なくともいずれかにより第１または第２の酸化
還元物質の電子の存在状態を制御するようにしたこと特
徴とする可塑性機能素子。 - 【請求項２】 第１の酸化還元物質からなる第１の酸化
還元物質膜と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異
なる第２の酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質
膜に接合する第２の酸化還元物質膜、第１の酸化還元物
質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化還元物質膜
に接続し、第１の電極とともに第１，第２の酸化還元物
質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第２の酸化還
元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照射及び電圧
印加の少なくともいずれかにより第１または第２の酸化
還元物質の電子の存在状態を制御することにより、入力
光または入力電圧の時変信号を記憶し、読みだし信号と
して光パルスまたはステップ電圧を用いるようにしたこ
とを特徴とする有機メモリ素子。 - 【請求項３】 照射光の波長、強度、及び印加電圧値の
少なくともいずれかを制御することにより、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御し、入力情
報の記憶容量を制御するようにしたことを特徴とする請
求項２記載の有機メモリ素子。 - 【請求項４】 電圧印加により入力情報を消去し、繰り
返し入力情報の書き込み・読みだしを行うようにしたこ
とを特徴とする請求項２または３記載の有機メモリ素
子。 - 【請求項５】 第１と第２の酸化還元物質膜の接合面間
に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソース電
極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または第２の
酸化還元物質の電子の存在状態を制御するようにしたこ
とを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の有
機メモリ素子。 - 【請求項６】 第１の酸化還元物質からなる第１の酸化
還元物質膜と、第１の酸化還元物質と酸化還元電位が異
なる第２の酸化還元物質からなり、第１の酸化還元物質
膜に隣接して配設される第２の酸化還元物質膜、第１の
酸化還元物質膜に接続する第１の電極、及び第２の酸化
還元物質膜に接続し、第１の電極とともに第１，第２の
酸化還元物質膜を挟持する第２の電極を備え、第１，第
２の酸化還元物質の酸化還元電位の違いを利用し、光照
射及び電圧印加の少なくともいずれかにより第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御した後、時
変電圧信号を入力し時間に関する演算を出力するように
したことを特徴とする有機演算素子。 - 【請求項７】 照射光の波長、強度、及び印加電圧値の
少なくともいずれかを制御することにより、第１または
第２の酸化還元物質の電子の存在状態を制御し、演算機
能を制御するようにしたことを特徴とする請求項６記載
の有機演算素子。 - 【請求項８】 電圧印加により演算の入出力関係を消去
し、繰り返し、入力に対する演算を出力するようにした
ことを特徴とする請求項７または８記載の有機演算素
子。 - 【請求項９】 第１と第２の酸化還元物質膜の接合面間
に、ソース電極とドレイン電極を配設し、上記ソース電
極とドレイン電極間に電圧を印加し、第１または第２の
酸化還元物質の電子の存在状態を制御するようにしたこ
とを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の有
機演算素子。 - 【請求項１０】 第１の酸化還元物質膜と第２の酸化還
元物質膜を複数層交互に積層したことを特徴とする請求
項２ないし５のいずれかに記載の有機メモリ素子及び請
求項６ないし９のいずれかに記載の有機演算素子。 - 【請求項１１】 酸化還元物質膜はラングミュア−ブロ
ジェット法で作製された単分子膜または単分子累積膜で
あることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記
載の有機メモリ素子及び請求項６ないし９のいずれかに
記載の有機演算素子。 - 【請求項１２】 酸化還元物質膜は真空蒸着法または有
機ＩＣＢ法で作製された単分子膜または単分子累積膜で
あることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記
載の有機メモリ素子及び請求項６ないし９のいずれかに
記載の有機演算素子。 - 【請求項１３】 請求項２ないし５のいずれかに記載の
有機メモリ素子または請求項６ないし９のいずれかに記
載の有機演算素子を電気回路の一部に用い、光照射及び
電圧印加の少なくともいずれかによりカオス信号の発生
及び抑制を制御するようにしたことを特徴とするカオス
信号発生素子。 - 【請求項１４】 請求項１３載のカオス信号発生素子を
用い、カオス信号を利用した情報検索機能、メモリ機能
あるいはスイッチ機能を備えた情報処理システム。 - 【請求項１５】 請求項２ないし５のいずれかに記載の
有機メモリ素子における入力信号として画像情報を変換
した一次元時変光パルスまたは電圧パルスを用いるよう
にしたことを特徴とする画像メモリ素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163526A JPH0722669A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 可塑性機能素子 |
| DE4423782A DE4423782C2 (de) | 1993-07-01 | 1994-06-30 | Funktionelles Kunststoffelement |
| US08/862,741 US5883397A (en) | 1993-07-01 | 1997-05-23 | Plastic functional element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163526A JPH0722669A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 可塑性機能素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722669A true JPH0722669A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15775551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5163526A Pending JPH0722669A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 可塑性機能素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5883397A (ja) |
| JP (1) | JPH0722669A (ja) |
| DE (1) | DE4423782C2 (ja) |
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| JP2006253661A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-09-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
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| US7977669B2 (en) | 2005-02-10 | 2011-07-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor memory device having a liquid-repellent layer |
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| US8212238B2 (en) | 2005-12-27 | 2012-07-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8242486B2 (en) | 2005-02-10 | 2012-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with liquid repellant layer |
| US8288197B2 (en) | 2005-04-27 | 2012-10-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device including a memory device comprising an insulator mixture region in a conductive layer |
| JP5197960B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2013-05-15 | パナソニック株式会社 | 電子デバイスおよびその製造方法、ならびにそれを用いた電子機器 |
| US8896052B2 (en) | 2012-09-05 | 2014-11-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (53)
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|---|---|---|---|---|
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| DE10002932A1 (de) | 2000-01-25 | 2001-07-26 | Biotronik Mess & Therapieg | Medizinisches Geräteimplantat |
| EP1310004A2 (de) * | 2000-08-18 | 2003-05-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Organischer feldeffekt-transistor (ofet), herstellungsverfahren dazu und daraus gebaute integrierte schaltung sowie verwendungen |
| DE10043204A1 (de) * | 2000-09-01 | 2002-04-04 | Siemens Ag | Organischer Feld-Effekt-Transistor, Verfahren zur Strukturierung eines OFETs und integrierte Schaltung |
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