特許 7071590 電場を利用した電流経路制御方法及び電子素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-10

(45)【発行日】2022-05-19

(54)【発明の名称】電場を利用した電流経路制御方法及び電子素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/8239 20060101AFI20220511BHJP

   H01L 27/105 20060101ALI20220511BHJP

   H01L 45/00 20060101ALI20220511BHJP

   H01L 49/00 20060101ALI20220511BHJP

   H01L 27/11507 20170101ALI20220511BHJP

   H01L 27/10 20060101ALN20220511BHJP

【ＦＩ】

H01L27/105 448

H01L45/00 Z

H01L49/00 Z

H01L27/11507

H01L27/10 481

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021519127

(86)(22)【出願日】2019-09-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-16

(86)【国際出願番号】 KR2019011361

(87)【国際公開番号】W WO2020075972

(87)【国際公開日】2020-04-16

【審査請求日】2021-06-04

(31)【優先権主張番号】10-2018-0122047

(32)【優先日】2018-10-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】521091398

【氏名又は名称】ブイメモリー コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＶＭＥＭＯＲＹ ＣＯＲＰ．

【住所又は居所原語表記】１０９， Ｇｗａｎｇｇｙｏ－ｒｏ， Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ， Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １６２２９ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ソン ジョンファ

(72)【発明者】

【氏名】ソン ジョンヨク

【審査官】宮本 博司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００４／１０７４６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１３８９４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２８９０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０９７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５６５５３４２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／８２３９

Ｈ０１Ｌ ４５／００

Ｈ０１Ｌ ４９／００

Ｈ０１Ｌ ２７／１１５０７

Ｈ０１Ｌ ２７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の活性層と、を含み、
前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、前記活性層と最も近接した第１面と、前記活性層から最も遠く離隔された第２面とを含み、
前記第１面での水平断面積の大きさが、前記第２面での水平断面積の大きさよりも小さく、
前記活性層は、前記第１面と垂直方向に重畳する第１領域と、前記第１領域の外郭である第２領域とを含み、前記第１領域での前記活性層の厚さは、前記第２領域での厚さよりも 小さく、
前記活性層は、自発分極性材料を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の間に印加された電場により前記活性層に形成された分極領域を含み、
前記第１領域に対応する分極領域と前記第２領域に対応する分極領域の境界に対応し、近接した領域より電気的な抵抗が低い可変チャネルを含み、
前記第１領域に対応する分極領域と前記第２領域に対応する分極領域はそれぞれ前記活性層の厚さ方向にて全体厚さに対応して形成され、
前記可変チャネルは前記第１領域に対応する前記活性層の厚さ方向にて全体厚さに対応して形成される電子素子。

【請求項2】

前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、他の電極に向かう方向に突出した少なくとも一つの突出部を含み、
前記第１面での前記水平断面積の大きさは、前記少なくとも一つの突出部の先端の面積と同じであることを特徴とする請求項１に記載の電子素子。

【請求項3】

前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、テーパ状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子素子。

【請求項4】

前記活性層は、前記第２領域で第１方向の分極を有し、前記第１領域は、前記第１電極及び前記第２電極への電圧の印加により、選択的に、前記第１方向の分極、または前記第１方向と相異なる第２方向の分極を有することを特徴とする請求項１に記載の電子素子。

【請求項5】

前記第１領域が、前記第２方向の分極を有する際、前記第１領域と前記第２領域との間には、前記第１電極と前記第２電極との間に電子が移動する前記可変チャネルが生成されることを特徴とする請求項４に記載の電子素子。

【請求項6】

前記第１領域が、前記第１方向の分極を有する際、前記可変チャネルは消滅することを特徴とする請求項５に記載の電子素子。

【請求項7】

互いに対向する第１電極及び第２電極、並びに前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、かつ第１方向の分極を有する活性層を含む電子素子において、
前記第１電極と前記第２電極との間に第１電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間に第１電場を発生させるステップと、
前記第１電場により、前記活性層の一部の分極方向が変更し、前記活性層が、相異なる分極を有する第１領域と第２領域とに区切られるステップと、
前記第１領域と前記第２領域との境界に、電流が流れる可変チャネルが形成されるステップと、を含み、
前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、前記活性層と最も近接した第１面と、前記活性層から最も遠く離隔された第２面とを含み、前記第１面での水平断面積の大きさが、前記第２面での水平断面積の大きさよりも小さく、
前記第１領域は、前記第１面と垂直方向に重畳する領域であり、前記第１領域での前記活性層の厚さが、前記第２領域での厚さよりも小さく形成され、
前記活性層は、自発分極性材料を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の間に印加された電場により前記活性層に形成された分極領域を含み、
前記第１領域に対応する分極領域と前記第２領域に対応する分極領域の境界に対応し、近接した領域より電気的な抵抗が低い可変チャネルを含み、
前記第１領域に対応する分極領域と前記第２領域に対応する分極領域はそれぞれ前記活性層の厚さ方向にて全体厚さに対応して形成され、
前記可変チャネルは前記第１領域に対応する前記活性層の厚さ方向にて全体厚さに対応して形成される、電場を利用した電流経路制御方法。

【請求項8】

前記可変チャネルは、第１電極と第２電極を連結する最短距離で形成されることを特徴とする請求項７に記載の電場を利用した電流経路制御方法。

【請求項9】

前記第１電極と前記第２電極との間に前記第１電圧を印加する際、前記第２領域は、前記第１方向の分極を保持することを特徴とする請求項７に記載の電場を利用した電流経路制御方法。

【請求項10】

前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１領域の分極を戻すための第２電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間に第２電場を発生させるステップをさらに含み、
前記第２電圧の印加により、前記可変チャネルは消滅することを特徴とする請求項７に記載の電場を利用した電流経路制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電場を利用した電流経路制御方法及び電子素子に関する。

【背景技術】

【0002】

技術の発展及び人々の生活の利便性への関心が高くなるにつれて、様々な電子製品についての開発の試みが盛んになっている。
また、このような電子製品は、益々小型化されつつ集積化されており、使われる場所が広範囲に増加している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

このような電子製品は、様々な電気素子を含み、例えば、ＣＰＵ、メモリ、その他の様々な電気素子を含む。 当該電気素子は、様々な種類の電気回路を含むことができる。

【0004】

例えば、コンピュータ、スマートフォンだけでなく、ＩｏＴのための家庭用センサ素子、人間工学用バイオ電子素子など、様々な分野の製品において電気素子が使われる。
一方、近年の技術の発達速度とユーザの生活水準の急激な向上に伴い、当該電気素子の使用と応用分野が急激に増加し、それによって、その需要も増加している。
このような傾向によって、一般に使用している様々な電気素子に容易かつ迅速に適用する電気回路を具現して制御するのに限界がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態は、様々な用途に容易に適用することが可能な電流経路制御方法及び電子素子を提供する。

【0006】

本発明の一側面による電子素子は、第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の活性層と、を含み、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、前記活性層と最も近接した第１面と、前記活性層から最も遠く離隔された第２面とを含み、前記第１面での水平断面積の大きさが、前記第２面での水平断面積の大きさよりも小さく、前記活性層は、前記第１面と垂直方向に重畳する第１領域と、前記第１領域の外郭である第２領域とを含み、前記第１領域での前記活性層の厚さは、前記第２領域での厚さよりも小さい。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る電流経路制御方法及び電子素子は、様々な用途に容易に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態による電子素子の一例を概略的に示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態による電子素子の一例を概略的に示す断面図である。

【図3】図１の電子素子の他の例を概略的に示す断面図である。

【図4】図１の電子素子のさらに他の例を概略的に示す断面図である。

【図5】図１の電子素子のさらに他の例を概略的に示す断面図である。

【図6】図１の電子素子のＩ－Ｉ′断面の一例を概略的に示す断面図である。

【図7】図１の電子素子のＩ－Ｉ′断面の他の例を概略的に示す断面図である。

【図8】図１の電子素子のＩ－Ｉ′断面のさらに他の例を概略的に示す断面図である。

【図9】図１の電子素子のＩ－Ｉ′断面のさらに他の例を概略的に示す断面図である。

【図10】図１の電子素子のＩ－Ｉ′断面のさらに他の例を概略的に示す断面図である。

【図11】図１の電子素子のＩ－Ｉ′断面のさらに他の例を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0009】

本発明の一側面による電子素子は、第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の活性層と、を含み、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、前記活性層と最も近接した第１面と、前記活性層から最も遠く離隔された第２面とを含み、前記第１面での水平断面積の大きさが、前記第２面での水平断面積の大きさよりも小さく、前記活性層は、前記第１面と垂直方向に重畳する第１領域と、前記第１領域の外郭である第２領域とを含み、前記第１領域での前記活性層の厚さは、前記第２領域での厚さよりも小さい。

【0010】

本実施形態において、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、他の電極に向かう方向に突出した少なくとも一つの突出部を含み、前記第１面での前記水平断面積の大きさは、前記少なくとも一つの突出部の先端の面積と同じであってもよい。
本実施形態において、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、テーパ状を有してもよい。

【0011】

本実施形態において、前記活性層は、前記第２領域で第１方向の分極を有し、前記第１領域は、前記第１電極及び前記第２電極への電圧の印加により、選択的に、前記第１方向の分極、または前記第１方向と相異なる第２方向の分極を有してもよい。

【0012】

本実施形態において、前記第１領域が、前記第２方向の分極を有する際、前記第１領域と前記第２領域との間には、前記第１電極と前記第２電極との間に電子が移動する可変チャネルが生成されてもよい。

【0013】

本実施形態において、前記第１領域が、前記第１方向の分極を有する際、前記可変チャネルは消滅してもよい。

【0014】

本発明の他の側面による、電場を利用した電流経路制御方法は、互いに対向する第１電極及び第２電極、並びに前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、かつ第１方向の分極を有する活性層を含む電子素子において、前記第１電極と前記第２電極との間に第１電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間に第１電場を発生させるステップと、前記第１電場により、前記活性層の一部の分極方向が変更し、前記活性層が、相異なる分極を有する第１領域と第２領域とに区切られるステップと、前記第１領域と前記第２領域との境界に、電流が流れるチャネルが形成されるステップと、を含み、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくともいずれか一つは、前記活性層と最も近接した第１面と、前記活性層から最も遠く離隔された第２面とを含み、前記第１面での水平断面積の大きさが、前記第２面での水平断面積の大きさよりも小さく、前記第１領域は、前記第１面と垂直方向に重畳する領域であり、前記第１領域での前記活性層の厚さが、前記第２領域での厚さよりも小さく形成される。

【0015】

本実施形態において、前記チャネルは、第１電極と第２電極を連結する最短距離で形成されてもよい。

【0016】

本実施形態において、前記第１電極と前記第２電極との間に前記第１電圧を印加する際、前記第２領域は、前記第１方向の分極を保持してもよい。

【0017】

本実施形態において、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１領域の分極を戻すための第２電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間に第２電場を発生させるステップをさらに含み、前記第２電圧の印加により、前記チャネルは消滅してもよい。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明は、様々な変換を加えることができ、色々な実施形態を有するところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明する。 本発明の効果及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるであろう。 しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、様々な形態に具現可能である。

【0019】

以下の実施形態において、第１、第２などの用語は、限定的な意味ではなく、一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的に使われる。

【0020】

以下の実施形態において、単数の表現は、文脈上明白に取り立てて意味しない限り、複数の表現を含む。

【0021】

以下の実施形態において、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在することを意味するものであり、一つ以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。

【0022】

以下の実施形態において、膜、領域、構成要素などの部分が他の部分上にあるというとき、他の部分の真上にある場合だけでなく、その中間に他の膜、領域、構成要素などが介在されている場合も含む。

【0023】

図面では、説明の便宜上、構成要素の大きさが誇張されたり縮小されたりする。 例えば、図面に示された各構成要素の大きさ及び厚さは、説明の便宜上、任意に表しているので、本発明が必ずしも図示されたところに限定されない。

【0024】

ある実施形態が異なって具現可能な場合に、特定の工程順序は、述べられる順序と異なって行われることもある。 例えば、連続して述べられる二つの工程が実質的に同時に行われてもよいし、述べられる順序と逆の順序で行われてもよい。

【0025】

以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明するが、図面を参照して説明する際、同一または対応する構成要素は、同じ図面符号を付与する。

【0026】

図１及び図２は、本発明の一実施形態による電子素子の一例を概略的に示す断面図である。

【0027】

図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による電子素子１００は、第１電極１１０と、第１電極１１０と対向する第２電極１２０と、第１電極１１０と第２電極１２０との間に介在された活性層１３０とを含むことができる。

【0028】

第１電極１１０及び第２電極１２０のうち少なくともいずれか一つは、活性層１３０と最も近接した第１面Ｓ１と、活性層１３０から最も遠く離隔された第２面Ｓ２とを含み、この際、第１面Ｓ１での水平断面積の大きさが、第２面Ｓ２での水平断面積の大きさよりも小さい。 一例として、第１電極１１０及び第２電極１２０のうち少なくともいずれか一つは、他の電極に向かう方向に突出した少なくとも一つの突出部１１２を含んでもよい。

【0029】

図１及び図２では、一例として、第１電極１１０が一つの突出部１１２を含むことを例示しているが、本発明は、これに限られず、突出部１１２は、第２電極１２０に形成されてもよく、第１電極１１０と第２電極１２０の両方に形成されてもよい。 また、突出部１１２は、複数個形成されてもよい。 突出部１１２は、第１電極１１０と一体に形成されてもよい。

【0030】

第１電極１１０及び第２電極１２０は、白金、金、アルミニウム、銀または銅などのような金属材質、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳまたはポリアニリンのような導電体ポリマー、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム・酸化スズ合金（Ｉｎ₂Ｏ₃－ＳｎＯ₂）、または酸化インジウム・酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃－ＺｎＯ）などのような金属酸化物を含むことができる。

【0031】

活性層１３０は、自発分極性材料を含むことができる。 例えば、活性層１３０は、絶縁材料を含み、強誘電性材料を含むことができる。 すなわち、活性層１３０は、電場の存在時に反転可能な自発的な電気分極（電気双極子）を持つ材料を含むことができる。

【0032】

選択的な実施形態として、活性層１３０は、ペロブスカイト系物質を含んでもよく、例えば、ＢａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、ＢｉＦｅ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃、ＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉を含んでもよい。

【0033】

また、他の例として、活性層１３０は、ＡＢＸ３構造であり、Ａは、ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル基、及びペロブスカイト太陽電池の構造の形成が可能な、Ｃｓ、Ｒｕなどの無機物から選択された一つ以上の物質を含むことができ、Ｂは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＣｅから構成された群から選択された一つ以上の物質を含むことができ、Ｘは、ハロゲン物質を含むことができる。 具体例として、活性層１３０は、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＩ₃、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＩ_xＣｌ_3-x、ＭＡＰｂＩ₃、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＩ_xＢｒ_3-x、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＣｌ_xＢｒ_3-x、ＨＣ（ＮＨ₂）₂ＰｂＩ₃、ＨＣ（ＮＨ₂）₂ＰｂＩ_xＣｌ_3-x、ＨＣ（ＮＨ₂）₂ＰｂＩ_xＢｒ_3-x、ＨＣ（ＮＨ₂）₂ＰｂＣｌ_xＢｒ_3-x、（ＣＨ₃ＮＨ₃）（ＨＣ（ＮＨ₂）₂）_1-yＰｂＩ₃、（ＣＨ₃ＮＨ₃）（ＨＣ（ＮＨ₂）₂）_1-yＰｂＩ_xＣｌ_3-x、（ＣＨ₃ＮＨ₃）（ＨＣ（ＮＨ₂）₂）_1-yＰｂＩ_xＢｒ_3-x、または（ＣＨ₃ＮＨ₃）（ＨＣ（ＮＨ₂）₂）_1-yＰｂＣｌ_xＢｒ_3-x（０≦ｘ、ｙ≦１）を含むことができる。

【0034】

当該活性層１３０は、自発分極性を有し、電場の印加によって、分極の程度及び方向を制御することができる。 また、活性層１３０は、印加された電場が取り除かれても、分極状態を維持することができる。

【0035】

一方、活性層１３０は、第１面Ｓ１と垂直方向に重畳する第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１の外郭である第２領域Ａ２とを含むことができる。 前述のように、活性層１３０と最も近接した第１面Ｓ１の水平断面積が、第２面Ｓ２の水平断面積よりも小さいので、活性層１３０は、第１面Ｓ１と垂直方向に重畳する第１領域Ａ１での厚さが、第２領域Ａ２での厚さよりも小さい。

【0036】

活性層１３０は、図１に示すように、第１方向の分極を有する状態でもある。 例えば、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の両方は、同様に第１方向の分極を有することができる。 このような状態では、活性層１３０により、第１電極１１０と第２電極１２０との間には電流が流れないことがある。

【0037】

しかし、第１電極１１０及び第２電極１２０に、活性層１３０のヒステリシスループの電荷が０になる保磁電圧よりも高い第１電圧を印加すれば、図２に示すように、第１電極１１０と第２電極１２０との間に発生する第１電場により、第１領域Ａ１の分極方向が変わり、活性層１３０は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とに区切られることができる。

【0038】

この際、活性層１３０のドメインの分極方向を変えるための電圧の大きさは、活性層１３０の厚さに比例して増加するので、第１領域Ａ１よりも厚さが厚い第２領域Ａ２では、活性層１３０の分極方向が変更されない。 すなわち、第１電極１１０及び第２電極１２０に、活性層１３０の保磁電圧よりも高い第１電圧を印加することにより、第１領域Ａ１のみで、第１方向と相異なる第２方向の分極を有することができる。 一例として、第１方向と第２方向は互いに逆方向であってもよい。

【0039】

一方、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２での分極方向が逆である場合、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界では、活性層１３０の単位格子構造が局部的に変更されつつ、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２とは相異なる電気的な偏極が発生し、それにより、自由電子が第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界に蓄積されて、電流が流れる可変チャネルＣが生成されることができる。

【0040】

前記可変チャネルＣは、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界に形成され、第１領域Ａ１は、第１面Ｓ１の面積によって変更されるところ、可変チャネルＣが生成される位置も、第１面Ｓ１の面積によって調節可能である。

【0041】

一方、第１電極１１０及び第２電極１２０に、第１領域Ａ１の分極方向を戻すための第２電圧を印加すれば、第１電極１１０と第２電極１２０との間に発生する第２電場により、第１領域Ａ１は、第１方向の分極を再び有することができる。 第２電圧は、活性層１３０の保磁電圧よりも高く、かつ第１電圧と逆の極性を有することができる。 それにより、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間の分極差がなくなる。

【0042】

第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間の分極差がなくなれば、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間の可変チャネルＣは消滅する。 このような状態は、図１に示す状態と同様である。 すなわち、活性層１３０により、第１電極１１０及び第２電極１２０は絶縁状態になるので、第１電極１１０と第２電極１２０との間に電圧を印加しても、第１電極１１０と第２電極１２０との間には電流が流れなくなる。

【0043】

したがって、第１電極１１０及び第２電極１２０に印加される電圧を制御して、電子素子１００の電流のフローを制御することができ、このような電流のフローの制御により、電子素子１００は様々な用途に利用できる。

【0044】

例えば、電子素子１００を不揮発性メモリとして使用できる。 より具体的には、図２に示すように、第１電極１１０及び第２電極１２０に、保磁電圧よりも高い第１電圧を印加することにより、第１領域Ａ１の分極方向を変更した後には、第１電極１１０及び第２電極１２０に電圧を印加しなくても、第１領域Ａ１の分極方向は変更されずに保持されるが、このような状態を、論理値‘１’が入力されたものと理解することができる。

【0045】

一方、第１領域Ａ１の分極方向が変更されれば、可変チャネルＣが形成されるため、第１電極１１０と第２電極１２０との間に読み取り電圧を印加すれば、容易に電流が流れることになり、それによって論理値‘１’を読み取ることができる。 この際、読み取り電圧により、第１領域Ａ１の分極が影響を受けることを防止するために、読み取り電圧は、活性層１３０の保磁電圧よりも低い。

【0046】

また、第１領域Ａ１の分極方向を戻すために、第１電極１１０及び第２電極１２０に第２電圧を印加すれば、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の分極方向が同じになり、このような状態を、論理値‘０’が入力されたものとみなすことができる。

【0047】

また、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の分極方向が同じである場合は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に可変チャネルＣが消滅し、それにより、第１電極１１０と第２電極１２０との間に電圧を印加しても、第１電極１１０と第２電極１２０との間には電流が流れなくなるところ、それによって論理値‘０’を読み取ることができる。

【0048】

すなわち、本発明による電子素子１００をメモリとして使用する場合、第１電極１１０及び第２電極１２０への電圧の印加により、第１領域Ａ１の分極状態を選択的に変更し、それによって生成されるか、または消滅する可変チャネルＣに流れる電流を測定して、論理値‘１’と‘０’を読み取ることができるところ、既存のドメインの残留分極を測定する方法より、データの記録及び再生速度が向上することができる。

【0049】

また、本発明によれば、電場の印加によって生成される可変チャネルＣが、一定の領域にのみ形成されることができる。 したがって、電場の印加時間に比例して、分極状態が変わるドメイン領域が増加または拡大する現象を起こすことなく、制限された位置でのみ可変チャネルＣが形成されるので、不揮発性メモリに応用する際、電場の印加時間といった変数を考慮しなくてもよいという長所がある。

【0050】

また、第１電極１１０及び第２電極１２０が積層された状態として、可変チャネルＣは、第１電極１１０と第２電極１２０を連結する最短距離で形成されるところ、素子のサイズが減少して、集積化が可能である。 さらに、論理値‘１’と‘０’を読み取る際、流れる電流の大きさが相異なっているので、データの可読性が向上することができる。

【0051】

また、本発明による電子素子１００は、様々な信号を生成して伝達する回路部を構成することができ、スイッチング素子としても使用できる。 例えば、可変チャネルＣの生成及び消滅により、電流のフローのオン／オフを制御することができる。 その他、本発明による電子素子１００は、電気的信号の制御を要する部分に簡単な構造で適用することができるので、可変回路、ＣＰＵ、バイオチップなど、様々な分野に適用可能である。

【0052】

さらに他の例として、本発明による電子素子１００は、電流経路制御領域を多様に形成させる蓄電器に活用できる。 例えば、互いに対向する第１電極１１０と第２電極１２０との間の距離を多様に形成すれば、第１電極１１０及び第２電極１２０に印加される電場の大きさによって、可変チャネルＣが形成される位置が多様に調節可能であり、それにより、蓄電池において電流経路制御領域を多様に形成することができる。

【0053】

図３ないし図５は、図１の電子素子の他の例をそれぞれ概略的に示す断面図である。

【0054】

まず、図３を参照すれば、電子素子１００Ｂは、第１電極１１０と、第１電極１１０と対向する第２電極１２０と、第１電極１１０と第２電極１２０との間に介在された活性層１３０とを含み、第１電極１１０及び第２電極１２０のうち少なくともいずれか一つは、活性層１３０と最も近接した第１面Ｓ１と、活性層１３０から最も遠く離隔された第２面Ｓ２とを含むことができる。 この際、第１面Ｓ１での水平断面積の大きさが、第２面Ｓ２での水平断面積の大きさよりも小さい。

【0055】

一例として、図３に示すように、第１電極１１０は、第２電極１２０に向かって突出した突出部１１２を含んでもよい。 また、突出部１１２は、少なくとも一部がテーパ状を有することができる。 テーパ状は、第１面Ｓ１を含むことができる。 例えば、突出部１１２は、円錐状を有することができる。 但し、突出部１１２の水平断面の形状は、円形に限定されず、三角形、四角形、または多角形など多様である。

【0056】

このように、突出部１１２が、第１面Ｓ１を含むテーパ状を有すれば、第１電極１１０と第２電極１２０との間に、第１領域A１の分極を変えるための電圧が印加される際、第１面Ｓ１と第２電極１２０との間に電界が集中されるので、より迅速かつ効果的に第１領域A１の分極を変えることができる。

【0057】

図４は、図３と同様に、第１電極１１０がテーパ状を有する構造を有する電子素子１００Ｃを示している。 但し、図４では、第１電極１１０が全体としてテーパ状を有する例を示している。

【0058】

また、図５は、第１電極１１０と第２電極１２０の両方がテーパ状を有する例を示している。 具体的には、図５の電子素子１００Ｄの第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とを含み、第１電極１１０の第１面Ｓ１と、第２電極１２０の第１面Ｓ１との間に、活性層１３０の第１領域Ａ１が区切られることができる。 この際、互いに対向する第１電極１１０の第１面Ｓ１と、第２電極１２０の第１面Ｓ１の面積は、効果的な電界の誘導のために同じであることが好ましい。

【0059】

図６ないし図１１は、図１の電子素子の他の例をそれぞれ概略的に示す断面図である。 図６ないし図１１には、突出部１１２の形状を示しているが、前述のように、本発明は、第１電極（図６の１１０）及び／または第２電極（図６の１２０）が全体としてテーパ状を有することもでき、突出部１１２は、第１電極（図６の１１０）及び／または第２電極（図６の１２０）と一体的に形成されることができるので、以下、突出部１１２は、第１電極（図６の１１０）及び／または第２電極（図６の１２０）の一部と理解することができる。

【0060】

図６は、電子素子１００Ｅの突出部１１２と活性層１３０の両方が円形の断面を有する例を示している。 図７は、電子素子１００Ｆの突出部１１２が四角形の断面を有し、活性層１３０が円形の断面を有する例を示している。 図８は、電子素子１００Ｇの突出部１１２と活性層１３０の両方が四角形の断面を有する例を示している。 すなわち、突出部１１２と活性層１３０は、前記の形状に限定されるものではなく、様々な形状を有することができる。 また、図９及び図１０に示すように、複数個の突出部を含むこともできる。

【0061】

図９は、第１突出部１１２ａ及び第２突出部１１２ｂを含む電子素子１００Ｈを示している。 第１突出部１１２ａ及び第２突出部１１２ｂは互いに離隔されることができ、相異なる電圧が印加されることができる。 一例として、第２電極（図１の１２０）が一体に形成された場合は、可変チャネル（図２のＣ）が二つ形成されることができるので、電子素子１００Ｈがメモリとして使われる場合、論理値‘０’、‘１’、‘２’、‘３’の書き込み及び読み取りが可能である。

【0062】

図１０は、第１突出部１１２ａ、第２突出部１１２ｂ、第３突出部１１２ｃ、及び第４突出部１１２ｄを含む電子素子１００Ｉを示している。 第１突出部１１２ａないし第４突出部１１２ｄは、互いに電気的に分離されることができる。 また、第１突出部１１２ａ、第２突出部１１２ｂ、第３突出部１１２ｃ、及び第４突出部１１２ｄと対向する第２電極（図１の１２０）も分離されることができる。 したがって、電子素子１００Ｈがメモリとして使われる場合、電子素子１００Ｈの処理データの量は増加することができる。

【0063】

図１１は、電子素子１００Ｊの突出部１１２が一側方向に延びた例を示している。 すなわち、突出部１１２の長さと、活性層１３０の長さが同じであるところ、可変チャネル（図２のＣ）が突出部１１２を取り囲むように形成されるものではなく、突出部１１２の両側のエッジで突出部１１２と並んで形成されることができる。

【0064】

このように、本発明は、図面に示した一実施形態を参考にして説明したが、それは、例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、それから様々な変形及び実施形態の変形が可能であるという点を理解できるであろう。 したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】