[发明专利]开关元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用纳米间隙电极(nanogap electrode)的开关元件。

背景技术

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铂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，其中利用硫化银和铂形成纳米间隙电极，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.2005-79335

发明内容

本发明要解决的技术问题

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。

本发明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的本发明是开关元件，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的本发明是开关元件，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的本发明是根据权利要求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的本发明是根据权利要求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的本发明是根据权利要求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的本发明是根据权利要求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。