开关元件制造技术

提供一种能够高密度集成并有助于层压的开关元件，开关元件（１００）包括：绝缘衬底（１０）；第一电极（３０），设置在绝缘衬底（１０）上；第二电极（４０），设置在第一电极（３０）上方；以及电极间间隙部分（５０），设置在第一电极（３０）与第二电极（４０）之间并具有纳米量级的间隙，该纳米量级的间隙用于通过在第一电极（３０）与第二电极（４０）之间施加指定电压来引起电阻器的开关现象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用纳米间隙电极(nanogap electrode)的开关元件。
技术介绍
目前，由于装置的小型化和高度密集化，希望将电子元件进一步小型化。作为这种 电子元件的实例，一种使用两个电极(纳米间隙电极)的电子元件受到关注，其中两个电极 之间有微小间隙且通过功能有机分子桥接微小间隙。例如，已知一种电子元件，其中将套环 烷沉积在利用钼形成的纳米间隙电极的间隙上(例如参照非专利文献1)。通过向纳米间隙 电极施加电压，套环烷经历氧化还原反应，因此开关操作变得可行。另一种电子元件也受到关注，这种电子元件中通过纳米粒子桥接纳米间隙电极的 间隙。例如，已知一种电子元件，其中利用硫化银和钼形成纳米间隙电极，将银粒子沉积在 纳米间隙电极的间隙上(例如参照非专利文献2)。通过向纳米间隙电极施加电压而发生电 化学反应，因此银粒子膨胀和收缩。因此，纳米间隙电极被连接和断开，即，开关操作变得可 行。但是，所有上述开关元件都需要将特殊的合成分子或复杂的金属合成物沉积在纳 米间隙电极的间隙上。此外，因为将化学反应用于其中的开关操作，所以存在这种开关元件 容易损坏的问题。因此，开发了一种开关元件，这种开关元件通过简单的制造方法(倾斜气相沉积 (oblique vapor deposition))由稳定材料(氧化硅和金)制成，能够稳定地重复进行开关 操作(例如参照专利文献1)。非专利文献1 Science, 289 (2000) 1172-1175非专利文献2 =Nature, 433 (2005) 47-50专利文献1 日本专利申请特开公开号No. 2005-7933
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题但是，上述开关元件二维地形成在平坦绝缘衬底上。使用这种开关元件使得难以 在装置中进行层压和以更高的密度进行集成。本专利技术的目的是提供一种有助于在装置中进行层压和以更高的密度进行集成的 开关元件。解决问题的方法为了解决上述问题，根据权利要求1的本专利技术是开关元件，包括绝缘衬底；绝缘 体，设置在所述绝缘衬底的上表面上；第一电极，设置在所述绝缘衬底上；第二电极，设置 在所述第一电极上方；电极间间隙部分(between-electrode gap section)，设置在所述第 一电极与所述第二电极之间并包括纳米量级的间隙，该纳米量级的间隙用于通过在所述第 一电极与所述第二电极之间施加指定电压来引起电阻器的开关现象；以及密封部件，通过包含所述电极间间隙部分，将所述电极间间隙部分密封为与空气隔离，其中所述第一电极 接触所述绝缘体的侧表面，所述第二电极接触所述绝缘体的上表面和所述侧表面，以及所 述电极间间隙部分设置在所述绝缘体的所述侧表面上设置的所述第一电极与所述绝缘体 的所述侧表面上设置的所述第二电极之间。根据权利要求2的本专利技术是开关元件，包括绝缘衬底；第一电极，设置在所述绝 缘衬底上；第二电极，设置在所述第一电极上方；以及电极间间隙部分，设置在所述第一电 极与所述第二电极之间并包括纳米量级的间隙，该纳米量级的间隙用于通过在所述第一电 极与所述第二电极之间施加指定电压来引起电阻器的开关现象。根据权利要求3的本专利技术是根据权利要求2的开关元件，进一步包括绝缘体，设 置在所述绝缘衬底的上表面上，其中所述第一电极接触所述绝缘体的侧表面，所述第二电 极接触所述绝缘体的上表面和所述侧表面，以及所述电极间间隙部分设置在所述绝缘体的 所述侧表面上设置的所述第一电极与所述绝缘体的所述侧表面上设置的所述第二电极之 间。根据权利要求4的本专利技术是根据权利要求2的开关元件，进一步包括绝缘体，设 置在所述第一电极与所述第二电极之间，其中所述第二电极接触所述绝缘体的上表面和侧 表面，以及所述电极间间隙部分设置在所述绝缘体的侧表面上设置的所述第一电极与所述 第二电极之间。根据权利要求5的本专利技术是根据权利要求2的开关元件，进一步包括绝缘体，设 置为覆盖所述第一电极，并包括用于暴露所述第一电极的一部分上表面的孔，其中所述第 二电极接触所述绝缘体的上表面和所述孔的内表面，以及所述电极间间隙部分设置在所述 孔的所述内表面上设置的所述第一电极与所述第二电极之间。根据权利要求6的本专利技术是根据权利要求2至5任一项所述的开关元件，其中所 述电极间间隙部分被密封为与空气隔离。根据权利要求7的本专利技术是根据权利要求2的开关元件，进一步包括绝缘体， 设置为覆盖所述第一电极，并包括用于暴露所述第一电极的一部分上表面的孔，其中所述 第二电极设置为通过覆盖所述孔的入口将所述孔密封为与空气隔离，并且所述第二电极在 覆盖所述孔的所述入口的部分处包括第二电极突起，所述第二电极突起向所述第一电极突 出，以及所述电极间间隙部分设置在所述第一电极与所述第二电极突起之间。根据权利要求8的本专利技术是根据权利要求7的开关元件，其中，所述第二电极突起 的顶端设置在所述孔的内表面上，以及所述电极间间隙部分设置在所述第一电极与所述第 二电极突起的所述顶端之间，所述顶端设置在所述孔的所述内表面上。根据权利要求9的本专利技术是根据权利要求7的开关元件，其中，所述第二电极突起 向所述第一电极突出并包括下表面，所述下表面是凹面，所述第一电极在被所述孔暴露的 部分处包括第一电极突起，所述第一电极突起向所述第二电极突出并包括上表面，所述上 表面是凹面，所述第一电极突起的端部与所述第二电极突起的端部在垂直方向上相对，以 及所述电极间间隙部分设置在所述第一电极突起的端部与所述第二电极突起的端部之间。根据权利要求10的本专利技术是根据权利要求2的开关元件，其中，所述绝缘衬底包 括凹部，所述第一电极设置在所述绝缘衬底的所述凹部中，并在上表面上包括第一电极凹 部，所述第二电极设置为通过覆盖在所述第一电极上方来将所述第一电极密封为与空气隔离，并在覆盖所述第一电极上方的部分处包括第二电极凹部，所述第一电极凹部的端部与 所述第二电极凹部的端部在垂直方向上相对，以及所述电极间间隙部分设置在所述第一电 极凹部的端部与所述第二电极凹部的端部之间。根据权利要求11的本专利技术是根据权利要求2的开关元件，进一步包括绝缘体，设 置为覆盖所述第一电极，并包括用于将所述绝缘体与所述第一电极分开且用于暴露所述第 一电极的一部分上表面的孔，其中所述第一电极在所述上表面上包括第一电极突起，所述 第一电极突起向所述第二电极突出，所述第二电极设置为通过覆盖所述孔的入口将所述孔 密封为与空气隔离，以及所述电极间间隙部分设置在所述第一电极突起的顶端与所述第二 电极之间。本专利技术的有益效果根据权利要求1所述的本专利技术，开关元件包括绝缘衬底；绝缘体，设置在所述绝 缘衬底的上表面上；第一电极，设置在所述绝缘衬底上；第二电极，设置在所述第一电极上 方；电极间间隙部分(纳米间隙电极的间隙)，设置在所述第一电极与所述第二电极之间并 包括纳米量级的间隙，该纳米量级的间隙用于通过在所述第一电极与所述第二电极之间施 加指定电压来引起电阻器的开关现象。也就是说，将形成电极间间隙部分的第一电极、电极 间间隙部分以及形成电极间间隙部分的第二电极在垂直方向上布置，因此能够有助于在装 置中进行层压和以更高的密度进行集成。此外，根据权利要求1所述的本专利技术，所述第一电极接触所述绝缘体的侧表面，所 述第二电极接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关元件，包括：　　绝缘衬底；　　绝缘体，设置在所述绝缘衬底的上表面上；　　第一电极，设置在所述绝缘衬底上；　　第二电极，设置在所述第一电极上方；　　电极间间隙部分，设置在所述第一电极与所述第二电极之间并包括纳米量级的间隙，该纳米量级的间隙用于通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加指定电压来引起电阻器的开关现象；以及　　密封部件，用于通过包含所述电极间间隙部分将所述电极间间隙部分密封为与空气隔离，其中　　所述第一电极接触所述绝缘体的侧表面，　　所述第二电极接触所述绝缘体的上表面和所述侧表面，以及　　所述电极间间隙部分设置在所述绝缘体的所述侧表面上设置的所述第一电极与所述绝缘体的所述侧表面上设置的所述第二电极之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：古田成生，高桥刚，小野雅敏，内藤泰久，清水哲夫，
申请(专利权)人：株式会社船井电机新应用技术研究所，独立行政法人产业技术综合研究所，船井电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]