本発明の2端子抵抗スイッチ素子は、ナノ スケールで向かい合った多層カーボンナノチ ューブに電圧を印加することにより電気的ス イッチを実現するものである。印加した電圧 をゆっくりとOVに近づけるとスイッチがOnに� �り、逆に瞬時に0Vに近づけるとスイッチがOff になる素子である。

 図1に、On、Offと繰り返し状態を変化させた� ��きの素子抵抗の変化を示す。2端子抵抗スイ ッチ素子は、約500kωのOn状態と約10MωのOff状� �との二つの抵抗状態をとっていることがわ� �る。+12Vを素子に印加した状態からの印加電� ��の下げ方を変えることによって、この2種類 の抵抗値を作り分けることができる。
 低いオン抵抗(約500kω)は、+12Vからゆっくり� ��OVに電圧を落とすこと(例えば電圧の変化速� ��は約1V/s)で実現する。そして高いオフ抵抗(� ��10Mω)は、+12Vから瞬時に0Vに電圧を下げた時( 電圧の変化速度は約0.2V/1μs)に実現する。
 なおカーボンナノチューブ間の間隙幅は、0 .1nm~20nmの範囲であればよい。

 電界の印加方法によりこのように2種類の 抵抗を素子に持たせることができる。それぞ れの抵抗状態は低電圧領域で抵抗を維持する ため、この変化は不揮発性を有する。そして 、このOn/Offの変化は可逆的な変化であり、同 じ素子に200回以上繰り返し測定を行っても同 様のスイッチング特性を示す。

 試料の作製方法を図2に模式図として示す。 図2aのように、シリコン酸化層を有するシリ� ��ン基板上にメタルマスクにて約650nm~1μmの間 隙幅で金もしくはパラジウムの金属電極を蒸 着する。その電極上に、SEMの試料室に組み込 まれた精密マニピュレーターを使って、図2b� ��示すように、多層カーボンナノチューブを� ��本架設する。
 多層カーボンナノチューブ架設後の電極の� ��査型電子顕微鏡像を図3に示す。

 その後、試料を窒素雰囲気で500℃24時間� �熱することにより金属原子をカーボンナノ� �ューブ上を移動させて、カーボンナノチュ� �ブと金属電極の界面抵抗を20kω程度に安定に させる。(図2c)最後に、図2dに示すように電極 間に数十μA以上の電流をナノチューブに流し 、切断する。このとき切断されたナノチュー ブはわずか数nmの間隙幅を有して切断される� ��そして、ナノスケールで多層カーボンナノ� ��ューブが向かい合った構造が作製される。� ��しくは、高い抵抗となる局所的な欠陥構造� ��多層カーボンナノチューブの一部分に形成� ��れる。

 なお、上記の実施例は、あくまでも本発明� ��理解を容易にするためのものであり、本発� ��はこれに限定されるものではない。すなわ� ��、本発明の技術思想に基づく変形、他の態� ��は、当然本発明に包含されるものである。
 例えば実施例では多層カーボンナノチュー� ��を例示しているが、2層以上の構造を持つカ ーボンナノファイバーなどを用いても、抵抗 スイッチ素子とすることができる。
 また本発明の2端子抵抗スイッチ素子をメモ リやストレージ装置等に組み込んで半導体デ バイスが得られることはいうまでもない。