電子構(gòu)件的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>電氣元件制品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及具有切換元件的電子構(gòu)件，所述切換元件包括分子層，所述分子層具有優(yōu)選構(gòu)象靈活的分子偶極矩。本發(fā)明的其它方面涉及分子層的用途以及電子構(gòu)件的操作方法。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)中需要允許迅速寫入和讀取其中儲(chǔ)存的信息的存儲(chǔ)介質(zhì)。固態(tài)存儲(chǔ)器或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器允許實(shí)現(xiàn)特別迅速和可靠的存儲(chǔ)介質(zhì)，因?yàn)榻^對(duì)不需要移動(dòng)的部件。目前主要使用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)。dram允許迅速獲取儲(chǔ)存的信息，但是信息必須定期更新，從而在切斷電源時(shí)儲(chǔ)存的信息會(huì)丟失。

在現(xiàn)有技術(shù)中還已知非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器例如閃存或磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(mram)，其中即使在切斷電源之后也能獲得信息。閃存的不利之處在于，寫入較為緩慢并且閃存的存儲(chǔ)單元不能任意多次地擦除。通常地，閃存的壽命限制為最多一百萬個(gè)寫入-讀取-周期。mram可以以與dram相似的方式使用并且具有較長壽命，但是這種存儲(chǔ)器由于困難的制備方法而難以實(shí)施。

另一個(gè)替代形式是基于憶阻器工作的存儲(chǔ)器。術(shù)語憶阻器由英文詞語“memory”和“resistor”(存儲(chǔ)器和電阻器)組成并且表示其電阻可以在高電阻和低電阻之間可再現(xiàn)地變化的構(gòu)件。即使沒有電源電壓也可以保持各個(gè)狀態(tài)(高電阻或低電阻)，因此可以通過憶阻器實(shí)現(xiàn)非易失性存儲(chǔ)器。

電切換構(gòu)件的一個(gè)重要的替代性應(yīng)用是用于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算或突觸計(jì)算的領(lǐng)域。在其中所追求的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中，不應(yīng)以傳統(tǒng)方式循序處理信息。相反，致力于建立高度三維聯(lián)網(wǎng)的電路，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與人腦相似的信息處理。在這種人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中，通過憶阻切換元件呈現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞(突觸)之間的生物連接。在此在一些情況下，額外的中間狀態(tài)(在數(shù)字狀態(tài)“1”和“0”之間)也可能是特別有用的。

通過de112007002328b4已知一種電驅(qū)動(dòng)的切換器，所述切換器具有兩個(gè)電極和設(shè)置在兩個(gè)電極之間的活性區(qū)域?；钚詤^(qū)域具有兩個(gè)主要活性區(qū)域，在所述兩個(gè)主要活性區(qū)域之間設(shè)置一個(gè)次要活性區(qū)域。次要活性區(qū)域?yàn)橹饕钚詤^(qū)域提供離子摻雜劑的源或槽。通過在兩個(gè)電極之間施加電壓可以根據(jù)極性從次要活性區(qū)域向主要活性區(qū)域之一中注入摻雜劑。根據(jù)設(shè)定的摻雜和極性，活性區(qū)域具有高導(dǎo)電性或低導(dǎo)電性。

這種已知的基于導(dǎo)電性變化或電阻變化的電驅(qū)動(dòng)的切換器的缺點(diǎn)在于，構(gòu)件只有幾個(gè)周期具有希望的功能，但是不能持久地提供憶阻功能。

因此目的是尋求新的電子構(gòu)件，所述電子構(gòu)件適用于憶阻裝置并且特別在一個(gè)或多個(gè)如下性能方面帶來改進(jìn)：

·借助于電場或電流，在電阻方面完全不同的兩個(gè)狀態(tài)(“0”、“1”)的可選擇性和可讀取性；

·切換電壓應(yīng)當(dāng)在數(shù)百mv至數(shù)v的范圍內(nèi)；

·讀取電壓應(yīng)當(dāng)基本上小于寫入電壓(通常為1/10v)；

·在狀態(tài)“1”下讀取電流應(yīng)當(dāng)為至少100na；

·高電阻狀態(tài)(hrs)(對(duì)應(yīng)于“0”)和低電阻狀態(tài)(lrs)(對(duì)應(yīng)于“1”)之間的電阻比例rhrs：rlrs應(yīng)當(dāng)至少大于等于10，特別優(yōu)選電阻比例應(yīng)當(dāng)大于1000；

·寫入過程和讀取過程的存取時(shí)間應(yīng)當(dāng)<100ns；

·在室溫下的選定狀態(tài)的長期穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)在無需進(jìn)行周期性更新和因此保持連續(xù)的電源供應(yīng)情況下，即使在連續(xù)讀取的情況下仍然大于10年；

·希望在保持儲(chǔ)存信息的同時(shí)用于操作和存儲(chǔ)的寬的溫度范圍；

·希望切換過程的高度可逆性而無“疲勞現(xiàn)象”(>10⁶個(gè)切換周期)(“耐久性”)；

·應(yīng)當(dāng)提供直至分子尺寸規(guī)模(<10nm)的高集成密度的可能性；

·應(yīng)當(dāng)與硅電子(cmos)的標(biāo)準(zhǔn)方法、工藝、切換參數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)定有可能相容；

·簡單和低成本的器件構(gòu)造應(yīng)當(dāng)是可能的。

目前發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相應(yīng)構(gòu)件的切換元件包括由偶極化合物或有機(jī)負(fù)載化合物組成的分子層時(shí)，至少在部分領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)所述目的。

在angew.chem.int.ed.51(2012)，4658(h.j.yoon等人)和iacs136(2014)16–19(h.j.yoon等人)中描述了這樣的布置：在具有極性端基的烷基化合物的單層上測量電勢。通過該文獻(xiàn)不能推知所述層適用于憶阻電子構(gòu)件的切換元件。

因此本發(fā)明的主題是包括多個(gè)切換元件的電子構(gòu)件，所述切換元件以如下順序包括

第一電極，

結(jié)合至基材的分子層，和

第二電極，

其中分子層基本上由分子(m)組成，所述分子(m)包含連接基團(tuán)(v)和具有極性或離子功能的端基(e)。

電子構(gòu)件的切換元件特別被設(shè)定成在具有高電阻的狀態(tài)和具有低電阻的狀態(tài)之間改變，其中高電阻和低電阻之間的商優(yōu)選在10和100000之間。通過在切換元件上施加讀取電壓并且測量流過切換元件的電流從而測量電阻。通過施加切換電壓進(jìn)行狀態(tài)之間的改變。讀取電壓的值小于切換電壓的值，其中優(yōu)選地，讀取電壓的值最大為所使用的最小切換電壓的值的十分之一。特別優(yōu)選地，讀取電壓為10至300mv。

本發(fā)明的主題還有根據(jù)本發(fā)明的電子構(gòu)件的操作方法，其特征在于，通過將相應(yīng)的第一電極設(shè)置于第一電勢并且將相應(yīng)的第二電極設(shè)置于第二電勢從而使電子構(gòu)件的切換元件切換至高電阻狀態(tài)，其中兩個(gè)電極之間的電壓的值大于第一切換電壓并且第一電勢大于第二電勢，通過將相應(yīng)的第一電極設(shè)置于第三電勢并且將相應(yīng)的第二電極設(shè)置于第四電勢從而使電子構(gòu)件的切換元件切換至低電阻狀態(tài)，其中兩個(gè)電極之間的電壓的值大于第二切換電壓并且第四電勢大于第三電勢，以及通過在相應(yīng)的電極之間施加讀取電壓和測量電流從而確定切換元件的狀態(tài)，所述讀取電壓的值小于第一和第二切換電壓。

本發(fā)明的主題還有根據(jù)本發(fā)明的切換元件在憶阻電子構(gòu)件中的用途。

本發(fā)明的主題還有包含連接基團(tuán)(v)和具有極性或離子功能的端基(e)的分子在憶阻電子構(gòu)件的切換元件中作為分子層的用途。

附圖說明

圖1顯示了電子構(gòu)件的第一個(gè)實(shí)施方案，

圖2顯示了電子構(gòu)件的第二個(gè)實(shí)施方案，

圖3顯示了用于電表征的試驗(yàn)構(gòu)造的示意圖，

圖4顯示了描繪周期性改變的電壓的圖，

圖5顯示了記錄的通過具有單層體系c6cn的樣品的電流，

圖6a顯示了具有單層體系c6cn的樣品的電阻值的時(shí)間順序，

圖6b顯示了對(duì)于圖6a的周期施加的電壓曲線，

圖7顯示了記錄的通過具有層體系si-il-1的樣品的電流，

圖8顯示了記錄的通過具有層體系si-il-3的樣品的電流，

圖9顯示了記錄下的辛基官能化(“c8”)si-樣品的i-u-特征的兩個(gè)周期的電流，

圖10顯示了記錄的通過具有層體系si-il-3的樣品的電流，所述層體系si-il-3具有由pb/ag制成的永久第二電極。

根據(jù)本發(fā)明的切換元件適合用于電子構(gòu)件，特別是憶阻構(gòu)件，所述構(gòu)件顯示出上述有利特征。

分子層

根據(jù)本發(fā)明，電子構(gòu)件中使用的切換元件包括分子層，所述分子層包含分子(m)，所述分子(m)包含用于結(jié)合至基材或中間層的任選的錨固基團(tuán)(a)、連接基團(tuán)(v)、任選的中間基團(tuán)(d)以及極性或離子的端基(e)，其中分子可以優(yōu)選呈現(xiàn)不同構(gòu)象并且具有取決于構(gòu)象的分子偶極矩。

根據(jù)本發(fā)明使用的分子層優(yōu)選為分子單層。

在一個(gè)實(shí)施方案中，分子層為自組裝單層(sam，self-assembled-monolayer)。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，分子層通過化學(xué)吸附，特別是通過加成反應(yīng)或縮合反應(yīng)結(jié)合至基材。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，分子層通過物理吸附結(jié)合至基材。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，分子層被1至10、優(yōu)選1至5、特別優(yōu)選1至3個(gè)另外的有機(jī)或無機(jī)吸附物的層覆蓋。合適的例如是電介質(zhì)的層，所述電介質(zhì)例如是氧化或氟化材料例如tio2、al2o3、hfo2、sio2和lif，或金屬例如au、ag、cu、al和mg。所述層可以通過限定的精確至原子的沉積，例如通過ald(原子層沉積)法以數(shù)納米的厚度構(gòu)建。

連接基團(tuán)(v)優(yōu)選是構(gòu)象靈活的，因此分子可以呈現(xiàn)不同構(gòu)象并且具有取決于構(gòu)象的分子偶極矩?！皹?gòu)象靈活的”表示連接基團(tuán)(v)被選擇成可以呈現(xiàn)至少兩種不同構(gòu)象。

連接基團(tuán)(v)優(yōu)選為c1-c25-亞烷基，所述c1-c25-亞烷基的鏈中可以包含一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)和/或一個(gè)或多個(gè)飽和或部分不飽和的3-6元脂環(huán)或雜環(huán)，并且其中一個(gè)或多個(gè)h原子可以被鹵素替代。

在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，連接基團(tuán)(v)為線性或支化的c1-c25-亞烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的ch2-基團(tuán)可以各自被-c＝c-、-ch＝ch-、-nr'-、-o-、-s-、-co-、-co-o-、-o-co-、-o-co-o-或飽和或部分不飽和的3-6元脂環(huán)或雜環(huán)替代，其中n、o和/或s不直接彼此連接，其中一個(gè)或多個(gè)叔碳原子(ch-基團(tuán))可以被n替代并且其中一個(gè)或多個(gè)氫原子可以被鹵素替代，其中r'各自彼此獨(dú)立地表示h或c1-c12-烷基。

非常特別優(yōu)選地，連接基團(tuán)(v)為線性或支化的c1-c10-亞烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的ch2-基團(tuán)可以各自被-o-、-s-或3-6元飽和脂環(huán)替代，其中o和/或s不直接彼此連接，并且其中一個(gè)或多個(gè)氫原子可以被f和/或cl替代。

極性或離子端基通常被選擇成賦予分子至少0.5德拜的永久偶極矩。優(yōu)選地，永久偶極矩大于2德拜，特別優(yōu)選大于3德拜。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，端基(e)為極性基團(tuán)。

優(yōu)選作為極性端基的是具有至少一個(gè)鍵的端基，參與所述鍵的原子之間的電負(fù)性差為至少0.5，其中電負(fù)性的值根據(jù)pauling確定。

優(yōu)選地，極性端基選自cn、scn、no2、(c1-c4)-鹵代烷基，優(yōu)選cf3、(c1-c4)-鹵代烷氧基，優(yōu)選ocf3、-s-(c1-c4)-鹵代烷基，優(yōu)選scf3、s(o)2-(c1-c4)-鹵代烷基，優(yōu)選so2cf3、sf5、osf5、n(c1-c4-鹵代烷基)2，優(yōu)選n(cf3)2、n(cn)2和(c6-c12)-鹵代芳基，優(yōu)選單氟苯基、二氟苯基或三氟苯基。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，端基(e)為離子基團(tuán)，即陽離子基團(tuán)或陰離子基團(tuán)。離子基團(tuán)優(yōu)選為非氧化還原活性的，其中根據(jù)本發(fā)明“非氧化還原活性”表示，離子基團(tuán)連同抗衡離子具有至少2.0v，優(yōu)選至少3.0v，特別優(yōu)選至少4.0v的電化學(xué)窗口。電化學(xué)窗口表示相對(duì)于電化學(xué)還原和氧化過程的穩(wěn)定性。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，離子端基(e)為弱配位的，根據(jù)本發(fā)明弱配位被理解為在大體積上分布低電荷(優(yōu)選-1或+1)并且極化性較低的陰離子或陽離子。因此可以避免層由于強(qiáng)烈的局部靜電相互作用而變得構(gòu)象固定。

特別優(yōu)選的是選自如下的陽離子或陰離子端基：咪唑鎓基團(tuán)、吡啶鎓基團(tuán)、吡咯烷鎓基團(tuán)、胍鎓基團(tuán)、脲陽離子、硫脲陽離子基團(tuán)、哌啶鎓基團(tuán)、嗎啉鎓基團(tuán)、銨基團(tuán)和鏻基團(tuán)或鹵根、硼酸根、磺酸根、羧酸根、磷酸根、次膦酸根、全氟烷磺酸根和羧酸根、酰亞胺陰離子和酰胺陰離子。

特別優(yōu)選作為離子基團(tuán)的是：

其中

r表示任選被鹵素、c1-c4-烷基和/或c1-c4-氧雜烷基取代的c1-c12-烷基、c6-c14-芳基，其中在芳族化物中ch可以被n替代。

優(yōu)選作為離子端基(e)的抗衡離子的同樣是優(yōu)選具有>0.5，優(yōu)選>2.0德拜的本征偶極矩的絡(luò)合陰離子和陽離子。

優(yōu)選的抗衡離子的示例為上述咪唑鎓基團(tuán)、吡啶鎓基團(tuán)、吡咯烷鎓基團(tuán)、胍鎓基團(tuán)、脲陽離子、硫脲陽離子基團(tuán)、哌啶鎓基團(tuán)、嗎啉鎓基團(tuán)、銨基團(tuán)和鏻基團(tuán)或鹵根、硼酸根、磺酸根、羧酸根、磷酸根、次膦酸根、全氟烷磺酸根和羧酸根、酰亞胺陰離子和酰胺陰離子。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，分子(m)除了連接基團(tuán)(v)和端基(e)之外還包含錨固基團(tuán)(a)，連接基團(tuán)通過所述錨固基團(tuán)(a)結(jié)合至基材。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，錨固基團(tuán)(a)通過共價(jià)鍵結(jié)合至基材。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，錨固基團(tuán)(a)通過物理吸附結(jié)合至基材。

優(yōu)選地，錨固基團(tuán)(a)選自羧酸根、膦酸根、醇根、丙烯酸根(arylat)，優(yōu)選酚根、硫醇根和磺酸根或富勒烯衍生物，優(yōu)選[60]pcbm([6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯)和[70]pcbm([6,6]-苯基-c71-丁酸甲酯)。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，分子(m)在連接基團(tuán)(v)和端基(e)之間包含中間基團(tuán)(d)，

[y¹-(z¹-y²)m](d)

其中符號(hào)和指數(shù)具有如下含義：

y¹和y²各自彼此獨(dú)立地表示優(yōu)選具有4至25個(gè)c原子的芳族、雜芳族、脂環(huán)族或雜環(huán)基團(tuán)，其也可以包含稠環(huán)并且可以被基團(tuán)r^l單取代或多取代；

r^l各自獨(dú)立地表示oh、sh、sr°、-(ch2)n-oh、f、cl、br、i、-cn、-no2、-nco、-ncs、-ocn、-scn、-c(＝o)n(r°)2、-c(＝o)r°、-n(r°)2、-(ch2)n-n(r°)2、任選取代的甲硅烷基、具有6-20個(gè)c原子的任選取代的芳基或環(huán)烷基或具有1-25個(gè)c原子的線性或支化的烷基、烷氧基、烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中一個(gè)或多個(gè)h原子可以被f或cl替代并且其中兩個(gè)鄰近基團(tuán)r^l可以共同任選地＝o；

r°各自彼此獨(dú)立地表示h或c1-c12-烷基，并且

n表示1、2、3或4；

z¹各自獨(dú)立地表示單鍵、-o-、-s-、-co-、-co-o-、-o-co-、-o-co-o-、-och2、-ch2o-、-sch2-、-ch2s-、-cf2o-、-ocf2-、-cf2s-、-scf2-、-(ch2)n-、-cf2ch2-、-ch2cf2-、-(cf2)n-、-ch＝ch-、-cf＝cf-、-c＝c-、-ch＝ch-coo-、-oco-ch＝ch-或-cr°2，優(yōu)選單鍵或-ch2ch2-，和

m表示0、1、2、3、4或5，優(yōu)選0、1或2。

分子層優(yōu)選包含式(i)的分子或者特別優(yōu)選由式(i)的分子組成

～(a)s-(v)-[y¹-(z¹-y²)m]t-(e)(i)

其中符號(hào)和指數(shù)具有如下含義：

～表示結(jié)合至基材；

a表示羧酸根、膦酸根、醇根、丙烯酸根，優(yōu)選酚根、硫醇根和磺酸根或富勒烯衍生物，優(yōu)選[60]pcbm([6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯)或[70]pcbm([6,6]-苯基-c71-丁酸甲酯)；

s和t彼此獨(dú)立地表示0或1，

v表示c1-c25-亞烷基，所述亞烷基的鏈中可以包含一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)和/或一個(gè)或多個(gè)飽和或部分不飽和的3-6元脂環(huán)或雜環(huán)，并且其中一個(gè)或多個(gè)h原子可以被鹵素替代，優(yōu)選是線性或支化的c1-c25-亞烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的ch2-基團(tuán)可以各自被-c＝c-、-ch＝ch-、-nr'-、-o-、-s-、-co-、-co-o-、-o-co-、-o-co-o-或飽和或部分不飽和的3-6元脂環(huán)或雜環(huán)替代，其中n、o和/或s不直接彼此連接，其中一個(gè)或多個(gè)叔碳原子(ch-基團(tuán))可以被n替代并且其中一個(gè)或多個(gè)氫原子可以被鹵素替代，其中r'各自彼此獨(dú)立地表示h或c1-c12-烷基，特別優(yōu)選線性或支化的c1-c10-亞烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的ch2-基團(tuán)可以各自被-o-、-s-或3-6元飽和脂環(huán)替代，其中o和/或s不直接彼此連接，并且其中一個(gè)或多個(gè)氫原子可以被f和/或cl替代；

y¹、y²各自彼此獨(dú)立地表示優(yōu)選具有4至25個(gè)c原子的芳族、雜芳族、脂環(huán)族或雜環(huán)基團(tuán)，其也可以包含稠環(huán)并且其可以被基團(tuán)r^l單取代或多取代；

r°各自彼此獨(dú)立地表示h或c1-c12-烷基，

n表示1、2、3或4；

m表示0、1、2、3、4或5，優(yōu)選0、1或2；

t表示0或1；

e表示cn、scn、no2、(c1-c4)-鹵代烷基，優(yōu)選cf3、(c1-c4)-鹵代烷氧基，優(yōu)選ocf3、-s-(c1-c4)-鹵代烷基，優(yōu)選scf3、s(o)2-(c1-c4)-鹵代烷基，優(yōu)選so2cf3、sf5、osf5、n(c1-c4-鹵代烷基)2，優(yōu)選n(cf3)2、n(cn)2和(c6-c12)-鹵代芳基，優(yōu)選單氟苯基、二氟苯基或三氟苯基，

或咪唑鎓基團(tuán)、吡啶鎓基團(tuán)、吡咯烷鎓基團(tuán)、胍鎓基團(tuán)、脲陽離子、硫脲陽離子基團(tuán)、哌啶鎓基團(tuán)、嗎啉鎓基團(tuán)、銨基團(tuán)和鏻基團(tuán)、鹵根、硼酸根、磺酸根、羧酸根、磷酸根、次膦酸根、全氟烷基磺酸根或羧酸根、酰亞胺陰離子或酰胺陰離子，優(yōu)選：

其中

r表示任選被鹵素、c1-c4-烷基和/或c1-c4-氧雜烷基取代的c1-c10-烷基、c6-c12-芳基，其中在芳族化物中ch可以被n替代。

分子層的制備例如根據(jù)已知方法通過物理吸附通過范德華相互作用進(jìn)行，或者例如通過在聚l-賴氨酸層(即例如用于dna的物理吸附的聚陽離子)上吸附分子陰離子以靜電方式進(jìn)行。

優(yōu)選地，分子層的分子共價(jià)結(jié)合至基材。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的已知方法進(jìn)行結(jié)合，例如通過在基材上加成合適的前體或者通過具有基團(tuán)a-lg的前體的縮合，其中a為根據(jù)本發(fā)明的錨固基團(tuán)并且lg表示合適的離去基團(tuán)。

為了進(jìn)行加成反應(yīng)，可以——在用nh4f水溶液相應(yīng)地預(yù)處理之后——例如處理合適的基材，優(yōu)選硅表面，以獲得氫封端的表面。然后可以在提高的溫度下在排除氧氣的條件下直接用合適的液體前體或者前體在合適溶劑中的溶液處理這樣獲得的表面。在該情況下，合適的前體是具有封端c-c-雙鍵的化合物。

合適的前體化合物部分地可以市售獲得或者可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的已知方法(例如描述于houbenweyl的methodenderorganischenchemie，georgthieme出版社，斯圖加特2004)合成。

適合作為前體的例如是如下化合物，其旨在說明前體選擇的原理：

基材

在根據(jù)本發(fā)明的切換元件中，分子層的分子結(jié)合至基材或者位于分子單層和基材之間的中間層。根據(jù)本發(fā)明的基材可以根據(jù)切換元件的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不同功能。例如，導(dǎo)電性基材可以充當(dāng)?shù)谝浑姌O?；倪€可以是二極管的一個(gè)層。

適合作為基材的例如是

元素半導(dǎo)體，例如si、ge、c(金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯)、α-sn、b、se和te和/或

化合物半導(dǎo)體，優(yōu)選iii-v-族半導(dǎo)體例如gaas、gap、inp、insb、inas、gasb、gan、aln、inn、alxga1-xas和inxga1-xni，

ii-vi-族半導(dǎo)體例如zno、zns、znse、znte、cds、cdse、cdte、hg(1-x)cd(x)te、bese、betex和hgs；

iii-vi-族半導(dǎo)體例如gas、gase、gate、ins、insex和inte，

i-iii-vi-族半導(dǎo)體例如cuinse2、cuingase2、cuins2和cuingas2；

iv-iv-族半導(dǎo)體例如sic和sige，和

iv-vi-族半導(dǎo)體例如sete，

有機(jī)半導(dǎo)體例如聚噻吩、并四苯、并五苯、酞菁、ptcda、meptcdi、喹吖啶酮、吖啶酮、靛蒽醌、黃烷士酮(flaranthron)、芘酮、alq3和混合體系，例如pedot:pss和聚乙烯咔唑/tlnq復(fù)合物，

金屬例如au、ag、cu、al和mg，

導(dǎo)電性氧化材料例如銦錫氧化物(ito)、銦鎵氧化物(igo)、inga-α-zno(igzo)、鋁摻雜的氧化鋅和錫摻雜的氧化鋅(tzo)、氟摻雜的氧化錫(fto)和錫銻氧化物。

分子層還可以任選結(jié)合至存在于基材上的薄的(優(yōu)選0.5-5nm厚)氧化或氟化的中間層，例如tio2、al2o3、hfo2、sio2或lif。

反電極或第二電極由導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料或多種所述材料的組合(層堆疊)組成。示例為作為基材材料描述的材料。優(yōu)選的是hg、in、ga、inga、ag、au、cr、pt、pdau、pb、al、mg、cnt、石墨烯和導(dǎo)電性聚合物(例如pedot:pss)。

在本發(fā)明的實(shí)施例的如下描述中，相同或相似的組件和元件用相同或相似的附圖標(biāo)記表示，其中在個(gè)別情況下省略所述組件或元件的重復(fù)描述。附圖僅示意性地顯示本發(fā)明的主題。

圖1以側(cè)面截面圖顯示了電子構(gòu)件的第一個(gè)實(shí)施方案。

圖1中顯示的電子構(gòu)件10設(shè)置在外部基材12上，所述外部基材12例如可以是晶片，所述晶片在其面對(duì)電子構(gòu)件10的其余組件的側(cè)面上設(shè)置有絕緣體14。外部基材12由上述材料組成并且例如選自元素半導(dǎo)體例如硅(si)、鍺(ge)、金剛石、石墨或石墨烯形式的碳，化合物半導(dǎo)體，特別是ii-vi化合物半導(dǎo)體例如硒化鎘(cdse)、硫化鋅(zns)，金屬例如金、銀、銅、鋁、鎂，或?qū)щ娦匝趸牧侠玢熷a氧化物(ito)、銦鎵氧化物(igo)、銦鎵鋅氧化物(igzo)、鋁摻雜的氧化鋅(azo)或氟摻雜的氧化錫(fto)。優(yōu)選使用晶體硅作為基材，其中特別優(yōu)選具有(100)表面的硅晶片。表面(100)定向的硅晶片在微電子中用作常見基材并且能夠以高品質(zhì)和低表面缺陷獲得。

絕緣體14可以例如是氧化物，其中所述氧化物可以例如在使用硅基材時(shí)通過在基材中離子注入氧粒子而獲得。在絕緣體上設(shè)置第一電極20，所述第一電極20在圖1的實(shí)施方案中以垂直于附圖平面延伸的導(dǎo)體條的形式實(shí)施。在圖1所示的實(shí)施方案中，第一電極20以金屬電極的形式實(shí)施。在第一電極20上設(shè)置二極管22，所述二極管22例如以穩(wěn)壓二極管的形式實(shí)施并且分別包括高p-摻雜的層26和高n-摻雜的層24。在p-摻雜的層26至n-摻雜的層24的過渡之處形成二極管22的pn節(jié)。

在二極管22(所述二極管22在本發(fā)明的該實(shí)施方案中形成根據(jù)本發(fā)明的基材)的背對(duì)第一電極20的側(cè)面上設(shè)置分子層18。分子層18優(yōu)選以分子單層的形式實(shí)施，因此正好具有一個(gè)分子層的厚度。

在分子層18的背對(duì)二極管22的側(cè)面上設(shè)置第二電極16(反電極)，所述第二電極16如同第一電極20一樣以導(dǎo)體條的形式實(shí)施。然而第二電極16相對(duì)于第一電極20轉(zhuǎn)向90°，從而形成交叉形布置。所述布置也被稱為交叉開關(guān)排列(交叉線排列)，其中作為示例在此選擇90°的角度并且也可以考慮第二電極16和第一電極20交叉的偏離直角的排布。在第二電極16和第一電極20之間的每個(gè)交叉位置處設(shè)置切換元件1，所述切換元件1由層體系形成，所述層體系以如下順序具有第二電極16、分子層18和第一電極20。在圖1所示的實(shí)施方案中，還為每個(gè)切換元件1分配一個(gè)二極管22。

由于交叉開關(guān)排列，可以通過在相應(yīng)的第一電極20和第二電極16之間施加電壓從而電驅(qū)動(dòng)每個(gè)切換元件1。通過二極管22避免了漏電流在相鄰的切換元件1上流過。

由于切換元件1的偶極切換特征，二極管22必須對(duì)于兩個(gè)極性具有非線性特征。為此，二極管22例如以穩(wěn)壓二極管的形式實(shí)施，其中p-摻雜的層26和n-摻雜的層24均高度摻雜。

可以借助微電子領(lǐng)域技術(shù)人員已知的結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行電極16、20的結(jié)構(gòu)的制備。例如可以使用光刻法制備第一電極20。在此，通過蒸鍍?cè)诮^緣體14上施加金屬層。然后用光刻膠涂布金屬層，所述光刻膠與待制備結(jié)構(gòu)一同曝光。在顯影并且可能烘烤光刻膠之后，例如通過濕化學(xué)蝕刻除去金屬層的不需要的部分。然后例如使用溶劑除去剩余光刻膠。

還可以使用印刷法制備第二電極16的結(jié)構(gòu)，其中如同常規(guī)印刷那樣，在構(gòu)件10或分子層18上施加導(dǎo)電性材料。為此例如合適的是導(dǎo)電性聚合物例如聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸酯(pedot:pss)。

制備電極16、20特別是第二電極16的另一種可能性是借助于掩膜蒸鍍。在此在構(gòu)件10上鋪設(shè)掩膜然后蒸鍍金屬，所述掩膜的開口符合待制備電極16、20的形狀。金屬蒸氣只能沉淀在構(gòu)件10上的未被掩膜覆蓋的區(qū)域內(nèi)并且形成電極16、20。

圖2中顯示了電子構(gòu)件10的另一個(gè)實(shí)施方案。在圖2的實(shí)施方案中，第一電極20由半導(dǎo)體材料組成，所述半導(dǎo)體材料被摻雜從而同時(shí)充當(dāng)二極管22的一部分。特別在使用絕緣體上的硅晶片作為外部基材12時(shí)，所述實(shí)施方案是有利的。絕緣體上的硅晶片包括層結(jié)構(gòu)，其中以如下順序設(shè)置硅層、二氧化硅層和高度摻雜的硅層。可以例如通過首先經(jīng)由離子注入在硅基材中以100nm和10μm之間的深度注入氧離子從而制備所述基材。在接近表面處注入摻雜原子從而建立p-型導(dǎo)電或n-型導(dǎo)電。隨后熱處理之后在一定深度處產(chǎn)生二氧化硅層，因?yàn)樽⑷氲难蹼x子與硅結(jié)合。硅用作基材10，而二氧化硅層充當(dāng)絕緣體14。由經(jīng)摻雜的硅層通過微電子技術(shù)中原則上已知的結(jié)構(gòu)化方法制備第一電極20。在所述方法進(jìn)行過程中還可以直接在絕緣體上的硅晶片的表面處產(chǎn)生pn結(jié)。為此進(jìn)行多個(gè)離子注入步驟，其中在第一步驟中通過體積注入例如形成p-摻雜的層，然后通過平坦表面注入形成n-摻雜的層。

在圖2的實(shí)施方案中，在第一電極20(所述第一電極20還充當(dāng)二極管22的一部分)上設(shè)置n-摻雜的層24。第一電極20因此為p-摻雜的，從而連同n-摻雜的層24一起形成具有pn-結(jié)的二極管22。在所述實(shí)施方案中，n-摻雜的層24形成根據(jù)本發(fā)明的基材。

其它層如圖1所述設(shè)置，其中再次地，分別在第一電極20和第二電極16的交叉點(diǎn)處形成切換元件1。

本發(fā)明不限于本文描述的實(shí)施例和本文強(qiáng)調(diào)的方面。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在由權(quán)利要求書給定的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變。

通過實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明而不限制本發(fā)明。

所使用的材料

a)氰基烯烴例如1-環(huán)己-5-烯，例如從sigma-aldrich市售獲得。

b)三氟甲基磺酰基亞胺n-烯丙基-n'-甲基咪唑鎓(amim-ntf2)例如從merckkgaa或sigma-aldrich市售獲得。

c)四苯基硼酸n-烯丙基-n'-甲基咪唑鎓(amim-bph4)：

將amim-cl(490mg，3.0mmol)在水(10ml)中的溶液滴加至四苯基硼酸鈉(1.0g，2.9mmol)在水(12ml)中的溶液。形成的無色懸浮液在室溫下攪拌2小時(shí)然后過濾。無色固體殘余物用冷水和甲醇徹底清洗。獲得3g粗產(chǎn)物，使其從thf/h2o1:2(40ml)中結(jié)晶：amim-bph4的無色晶體(1.0g，77％)。熔點(diǎn)51℃：¹hnmr(400mhz,thf-d8,298k):δ＝3.21(s,3h,im⁺-ch3),4.19(dt,j＝6.1hz,j＝1.4hz,2h,im⁺-ch2),5.17(d,j＝17.0hz,1h,＝ch-h),5.32(d,j＝10.2hz,1h,＝ch-h),5.65–5.86(m,1h,-ch＝ch2),6.35(d,j＝1.7hz,1h,im⁺-h),6.67–6.79(m,4h,ar-4-h),6.89-6.93(m,9h,ar-2-h,im⁺-h),6.97(t,j＝1.9hz,1h,im⁺-h),7.42(m,8h,ar-3-h)；¹³cnmr(100mhz,thf-d8,298k):δ＝35.2,51.2,120.1,121.2,121.6,123.3,125.2,130.7,135.7,136.0,164.2(quart,jcb＝49.3hz,bph4^--1-c)；¹¹bnmr(128mhz,thf-d8,298k):δ＝-6.41(d,j＝3.9hz)。

d)(3,4,5-三氟苯基)三苯基硼酸n-烯丙基-n'-甲基咪唑鎓(amim-b(phf3)ph3)：

3,4,5-三氟苯硼酸二乙酯：3,4,5-三氟苯硼酸(17.9g，0.1mol)、chcl3(250ml)和乙醇(130ml)的混合物在氬氣氛下通過裝載分子篩0.4nm(珠，72g)的索氏提取器回流加熱48小時(shí)。溶液真空蒸發(fā)至干燥，并且在球形管中在約90℃和0.02mbar下蒸餾產(chǎn)生的油。所獲得的無色油(15g，65％)無需進(jìn)一步純化即可用于下一步驟。ms(ei):m/z(％)＝232[m⁺](40),159(100),145(35),100(50),73(65),45(90)。

(3,4,5-三氟苯基)三苯硼酸鈉(na⁺b(phf3)ph3^-)：將thf中的1m苯基溴化鎂(100ml,100mmol)滴加至3,4,5-三氟苯硼酸二乙酯(6.5g，28mmol)在thf(250ml)中的溶液?；旌衔镌?0℃下攪拌5小時(shí)。冷卻至室溫之后滴加2mna2co3水溶液(200ml)。加入thf(450ml)之后分離有機(jī)層。剩余的水相用thf(100ml)再萃取一次。將合并的有機(jī)相蒸發(fā)至干燥并且將所獲得的黃色油吸收在二乙醚(500ml)中，通過na2so4干燥并且過濾。加入甲苯(500ml)之后將溶液濃縮至50ml，之后沉淀出無色晶體。冷卻至5℃之后過濾晶體并且首先用冷甲苯然后用正戊烷清洗和干燥：無色晶體形式的na⁺b(phf3)ph3^-(8.8g，79％)；¹hnmr(400mhz,thf-d8,298k):δ＝6.73-6.77(mc,3h,ar-h),6.83-6.90(m,8h,ar-h),7.20(br.m,6h,ar-h)；¹⁹fnmr(376mhz,thf-d8,298k):δ＝-143.67(dd,j＝20.4hz,j＝11.7hz,2f),-174.81(tt,j＝20.4,j＝7.8hz,1f)；¹¹bnmr(128mhz,thf-d8,298k):δ＝-6.56(s)；ms(fia-apci,負(fù)離子模式):m/z(％)＝373[c24h17bf3^-](100％)。

(3,4,5-三氟苯基)三苯基硼酸n-烯丙基-n'-甲基咪唑鎓(amim-b(phf3)ph3)：將amim-cl(4.00g，25.2mmol)在水(100ml)中的溶液伴隨攪拌滴加至na⁺b(phf3)ph3^-(8.80g,22.2mmol)在水(200ml)中的溶液。攪拌1小時(shí)之后白色乳液在攪拌器上形成粘性覆層。倒掉含水上清液并且將殘余物分散至mtbe(甲基叔丁醚)(100ml)。過濾此時(shí)為固體的殘余物并且用冰冷mtbe清洗。通過與甲苯共沸干燥除去殘余水。將粗產(chǎn)物(9g)分散至mtbe(50ml)，在室溫下攪拌10分鐘，過濾并且在38℃下真空干燥，形成7.0g(63％)白色粉末(純度99.1％；hplc：rp-18purospher250-41x52a，ch3cn/0.1maq.kh2po460:40)。熔點(diǎn)105℃；¹hnmr(400mhz,thf-d8):δ＝3.38(s,3h,im⁺-ch3),4.34(dt,j＝6.1hz,j＝1.4hz,2h,im⁺-ch2ch＝),5.18(dq,j＝17.0hz,j＝1.3hz,1h,＝ch-h),5.31(dq,j＝10.3hz,j＝1.2hz,1h,＝ch-h),5.79(ddt,j＝16.5hz,j＝10.2hz,j＝6.1hz,1h,ch＝ch2),6.71–6.79(m,3h),6.81–6.97(m,8h),7.01(mc,1h,im⁺-h),7.07(mc,1h,im⁺-h),7.28(mc,6h,ar-h),7.36(mc,1h,im⁺-h)；¹⁹fnmr(376mhz,thf-d8):δ＝-142.87(dd,j＝20.4hz,j＝11.5hz,2f,ar-3-f),-174.2(tt,j＝20.3hz,j＝7.7hz,1f,ar-4-f)；¹¹bnmr(128mhz,thf-d8):δ＝-6.54；ms(fia-apci，負(fù)離子模式):m/z(％)＝373[c24h17bf3^-](100％)。

制備經(jīng)涂布基材的一般衍生化規(guī)程

原則上與o.seitz等人的langmuir22(2006)，6915-6922相似地進(jìn)行硅表面的衍生化。首先在超聲波浴中用丙酮從硅基材上清洗掉有機(jī)雜質(zhì)，然后用piranha(濃h2so4/30％h2o270:30)處理。在用水沖洗之后，在排除氧氣的條件下用nh4f-水溶液處理基材，然后用不含氧的水清洗。此時(shí)氫封端的基材在120℃下在嚴(yán)格排除氧的條件下用純的衍生化試劑或其在1,2-二氯甲苯中的10％溶液處理12小時(shí)。然后在超聲波浴中用丙酮清洗衍生化基材，用異丙醇再?zèng)_洗并且在無塵環(huán)境中用氮?dú)饬鞲稍铩?/p>

a)不使用溶劑直接衍生化：在用氬氣吹掃的schlenk-容器中將新鮮制備的氫封端的芯片(8mmx8mmx575±25μm，100-定向，高度硼摻雜)與脫氣的衍生化試劑(例如6-環(huán)己-1-烯)加熱至110℃18小時(shí)。從反應(yīng)容器中取出此時(shí)有機(jī)改性的芯片，在超聲波浴中用丙酮沖洗5分鐘，用丙酮和異丙醇后沖洗并且在氮?dú)饬髦懈稍?。將衍生化芯片?chǔ)存在eppendorf-容器中。

b)使用溶液衍生化：與a)相似，使用衍生化試劑在1,2-二氯甲苯中的10％(w/w)溶液。所述變體形式用于所有在室溫下非液體的衍生化試劑。

形貌表征和電表征

測量多個(gè)偶極單層體系的憶阻切換行為，從而可以驗(yàn)證其作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。所有層在p+si(100)-基材上制得。第二列中標(biāo)明的有機(jī)基團(tuán)以單層形式獲得，為此使用第三列中標(biāo)明的前體化合物(前體)。

進(jìn)行電測量之前，詳細(xì)表征各個(gè)層的形貌特性(層厚度、粗糙度等)。在此，橢圓光度法測量得到如下層厚度：c8：1.3-1.4nm，c6cn：2.0-2.3nm。其為理論分子長度的1.2-2.1倍。離子雙層體系的厚度為1.3-1.4nm(si-il-1)或1.8-2.1nm(si-il-3)。因此其為理論值的1.3-1.5倍。獲得的兩個(gè)過大的層厚度(相比于單層的期望值)可以通過局部粗糙度、較少的簇形成或多層形成得以解釋。通過原子力顯微鏡(afm)確定層體系的粗糙度(5x5μm²上的均方根(rms))。所有研究的層的粗糙度均落入0.3-2.8nm的范圍內(nèi)。所述粗糙度的下限與經(jīng)拋光si-基材的粗糙度相當(dāng)，即單層通常在構(gòu)象上復(fù)制表面。相反，局部出現(xiàn)的尺寸至多為數(shù)十納米的顆粒(可能的分子簇)造成相應(yīng)更大的rms-值，因?yàn)閞ms-值基于整個(gè)掃描區(qū)域上的平均值。

下文參考圖3至10描述各個(gè)樣品上的電測量。

圖3顯示了用于表征基材上的分子層的電性能的試驗(yàn)構(gòu)造。

圖3中示意性地顯示了如何確定樣品40的電性能。樣品40包括基材10，在所述基材10上施加分子層18?；?0導(dǎo)電并且在此充當(dāng)電極，以與分子層18電接觸。在此通過活動(dòng)的銅板30與測量儀器34建立電連接。為此，將樣品40放置在銅板30上并且通過銅板30的移動(dòng)使其相對(duì)于另一個(gè)電極移動(dòng)。與分子層18的頂側(cè)電接觸的另一個(gè)電極為懸浮式汞滴32，所述懸浮式汞滴32通過其懸浮同樣與測量儀器34連接。汞滴32的直徑通常為約150μm。

將樣品40放置在銅板30上之后使其相對(duì)于汞滴32移動(dòng)，使得汞滴32接觸分子層18的表面。這使得能夠以無破壞和無相互作用的方式試驗(yàn)樣品40的導(dǎo)電性能。

為了進(jìn)行電測量，測量儀器34優(yōu)選以源測量單元的形式實(shí)施，即測量儀器34通過電壓源38提供輸出電壓并且同時(shí)通過電流測量單元36測量所產(chǎn)生的電流。

為了進(jìn)行測量，在銅板30和汞滴32之間施加電壓并且改變電壓，同時(shí)測量通過樣品40的電流。如圖4所示，在預(yù)定最大值vmax和預(yù)定最小值vmin之間周期性改變電壓。為了進(jìn)行試驗(yàn)，使用keithley2635型源測量單元。

圖4示例性地顯示了多個(gè)周期，其中施加的電壓在vmax和vmin之間周期性變化，其中形成鋸齒形電壓曲線。

在兩個(gè)電極(基材10和汞滴32，對(duì)照?qǐng)D3)上通過測量儀器34施加直流電壓，所述直流電壓隨著時(shí)間以周期性順序在最大負(fù)電壓值和最大正電壓值之間以恒定速度(例如5mv/s)變化。圖4中顯示了三個(gè)這樣的周期41。測量并且記錄所產(chǎn)生的通過待表征樣品10的電流。

之后的圖中顯示了記錄的各個(gè)樣品的電流，并且在相關(guān)描述中詳細(xì)解釋。

圖5顯示了記錄的通過具有單層體系c6cn的樣品的電流。

在特征切換電壓vhrs下樣品的電阻突然從低電阻狀態(tài)(lowresistancestate，lrs)切換成高電阻狀態(tài)(highresistancestate，hrs)。對(duì)于特征(負(fù))第一切換電壓vlrs，體系同樣可逆地突然切換回lrs。根據(jù)圖6a中選定周期的電阻值的時(shí)間順序顯示所述切換行為。

圖6a顯示了具有單層體系c6cn的樣品對(duì)于選定周期41的電阻值的時(shí)間順序。圖6b中顯示了所述周期41中施加的電壓曲線。

如圖6a和6b可見，在(正)第二切換電壓vhrs下樣品的電阻從圖6a中用附圖標(biāo)記48表示的低電阻狀態(tài)lrs切換成圖6a中用附圖標(biāo)記46表示的高電阻狀態(tài)hrs。圖6b中顯示了周期41的相關(guān)電壓曲線。

對(duì)于七個(gè)試驗(yàn)周期可以重現(xiàn)切換行為而不會(huì)出現(xiàn)效果或樣品的退化。兩個(gè)電阻值的關(guān)-開比rhrs:rlrs為約6500(在0.1v的讀取電壓下)。通過將電壓分別保持于0v(lrs)或-1.5v(hrs)一次15分鐘測試兩個(gè)狀態(tài)的時(shí)間穩(wěn)定性，體系在各個(gè)狀態(tài)下保持穩(wěn)定。

圖7顯示了記錄的通過具有層體系si-il-1的樣品的電流。

單層體系si-il-1顯示出與c6cn定性相似的切換行為。在負(fù)基材電壓下從hrs初始切換成lrs之后，進(jìn)行重復(fù)的切換周期。然而不同于c6cn，從低電阻狀態(tài)(lrs)至高電阻狀態(tài)(hrs)的第一次切換需要更大的正電壓；對(duì)于一些樣品，切換電壓vhrs隨著連續(xù)的周期持續(xù)改變成更小的值。圖7中顯示了具有幾乎不變的穩(wěn)定切換行為的樣品的周期7-10。圖7中通過附圖標(biāo)記57、58、59和60表示周期7至10。對(duì)于所述單層體系還進(jìn)行保持測量(例如在第8周期之后，在狀態(tài)hrs的-1.2v下)，而在電壓靜態(tài)保持的過程中電阻值沒有可測量的變化。在0.1v的讀取電壓下，電阻比例rhrs/rlrs通常達(dá)到>1000的值。

對(duì)于測量的可再現(xiàn)的切換行為來說，制備均勻薄層(優(yōu)選單分子層)是決定性的。這可以借助于相同體系(si-il-1)的樣品上的對(duì)比測量得以證實(shí)，但是所述樣品由于其它制備方法具有更大的層厚度(2.5nm)并且明顯形成多層或簇結(jié)構(gòu)。雖然對(duì)于所述體系在約vlrs＝-2.8v下觀察到從hrs至lrs的切換行為，但是直至+3.0v也不能切換回hrs。相反，特征曲線具有電流值的明顯不穩(wěn)定性(多次跳躍)。

圖8顯示了記錄的通過具有層體系si-il-3的樣品的電流。

對(duì)于具有層體系si-il-3的樣品，也測量到與薄的(即幾乎單層的)si-il-1-層定性相似的切換行為。顯示了示例性選擇的周期70，其中在電壓vhrs和vlrs下觀察到電阻的切換行為。所研究的層的層厚度在1.8-2.1nm范圍內(nèi)略微變化。在此還證實(shí)了層厚度對(duì)切換過程的閾值行為的明顯存在的影響：雖然對(duì)于1.8nm厚的層在測試芯片上的約40％的研究位置顯示出與圖8定性相似的切換行為，但是對(duì)于更厚的分子層(2.1nm)只能在幾個(gè)選擇的位置處觀察到(還是不穩(wěn)定的)切換行為?？傊?，體系si-il-3的可再現(xiàn)性和穩(wěn)定性低于兩個(gè)體系c6cn和si-il-1。

對(duì)照測量

圖9顯示了記錄的辛基官能化(“c8”)si-樣品的i-u-特征的兩個(gè)周期的電流。

可以通過未進(jìn)行有機(jī)涂布或僅用簡單的辛基-單層(無cn-端基)涂布的硅基材上的對(duì)照測量證實(shí)本發(fā)明的單層分子的明顯偶極矩的關(guān)鍵前提：在兩種情況下都未觀察到測量電阻的切換行為或滯后行為。圖9中還示例性地顯示了c8-鏈烷-單層的兩個(gè)周期81和82。在兩個(gè)周期81和82中都未發(fā)現(xiàn)電阻的切換行為。

使用永久第二電極的電測量

通過掩膜蒸鍍技術(shù)在si-il-3-樣品上施加由pb(250nm)和隨后的ag(60nm)組成的永久薄金屬膜代替hg-電極。使這樣制備的上電極與測量針接觸。此外與上述布置或程序相似地提供電測量。在低至1v的小電壓下的測量不顯示切換行為。體系保持于初始狀態(tài)(off)，并且測量的電流隨著金屬電極的改變的面積正確地成比例縮放。對(duì)于高壓，可以在on-狀態(tài)下在～2000的電阻比例和0.1v的讀取電壓下觀察到一次切換(參見圖10)。具有這種一次切換行為的體系與prom(可編程控只讀存儲(chǔ)器)領(lǐng)域中的應(yīng)用相關(guān)。

附圖標(biāo)記列表

1切換元件

10電子構(gòu)件(具有交叉線排列)

12外部基材

14絕緣體

16第二電極

18分子層

20第一電極

22二極管

24n⁺-層

26p⁺-層

30銅板