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JP6398591B2 - Electronic equipment - Google Patents
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Description

本明細書で開示される技術は、電子装置に関する。特に、本明細書で開示される技術は、金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含むチャネル部を備える電子装置に関する。   The technology disclosed in this specification relates to an electronic device. In particular, the technology disclosed in this specification relates to an electronic device including a channel portion including a phase change material that causes a phase transition between a metal phase and an insulator phase.

金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を利用した電子装置の開発が進められている。特許文献1は、この種の相転移材料をチャネル部に適用した電子装置を開示する。この電子装置は、チャネル部の相転移材料の相転移を制御可能に構成されており、相転移材料が金属相のときにチャネル部に電流を流し、相転移材料が絶縁体相のときにチャネル部の電流を遮断するように動作する。   Development of an electronic device using a phase transition material that undergoes a phase transition between a metal phase and an insulator phase is in progress. Patent Document 1 discloses an electronic device in which this type of phase change material is applied to a channel portion. This electronic device is configured to control the phase transition of the phase transition material in the channel portion. When the phase transition material is a metal phase, a current is passed through the channel portion, and when the phase transition material is an insulator phase, the channel is It operates to cut off the current of the part.

特開2011−243632号公報JP 2011-243632 A

特許文献1の電子装置では、チャネル部の相転移材料に相転移を生じさせるために、高濃度の電荷をイオン液体からチャネル部に注入するように構成されている。このため、この電子装置は、チャネル部に接触した状態でイオン液体を封入するための封入構造を必要とする。しかしながら、イオン液体を長期間に亘って安定的に封入できる封入構造を構築することは、技術的に困難である。本明細書は、相転移材料を含むチャネル部を備える電子装置において、信頼性を向上させる技術を提供することを目的とする。   The electronic device disclosed in Patent Document 1 is configured to inject a high-concentration charge from an ionic liquid into the channel portion in order to cause a phase transition in the phase change material in the channel portion. For this reason, this electronic device requires an enclosing structure for enclosing the ionic liquid in contact with the channel portion. However, it is technically difficult to construct a sealing structure that can stably seal an ionic liquid over a long period of time. An object of the present specification is to provide a technique for improving reliability in an electronic device including a channel portion including a phase change material.

本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、チャネル部と温度上昇生成部を備える。チャネル部は、温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含む。温度上昇生成部は、チャネル部の温度を上昇させるように構成されている。   One embodiment of the electronic device disclosed in the present specification includes a channel unit and a temperature rise generation unit. The channel portion includes a phase change material that changes phase between a metal phase and an insulator phase due to a temperature change. The temperature increase generation unit is configured to increase the temperature of the channel unit.

上記実施形態の電子装置では、温度上昇生成部がチャネル部の温度を上昇させることにより、チャネル部の相転移材料に相転移を生じさせることができる。上記実施形態の電子装置では、イオン液体を用いることなく、チャネル部に相転移を生じさせることができる。このため、上記実施形態の電子装置は、高い信頼性を有することができる。   In the electronic device of the above-described embodiment, the temperature increase generation unit increases the temperature of the channel unit, so that a phase transition can be caused in the phase change material of the channel unit. In the electronic device of the above embodiment, phase transition can be caused in the channel portion without using an ionic liquid. For this reason, the electronic device of the said embodiment can have high reliability.

第1実施例の電子装置の要部断面図を模式的に示す。The principal part sectional drawing of the electronic device of 1st Example is typically shown. 第1実施例の電子装置を製造する方法の一工程を示す。One process of the method for manufacturing the electronic device of the first embodiment is shown. 第1実施例の電子装置を製造する方法の一工程を示す。One process of the method for manufacturing the electronic device of the first embodiment is shown. 第1実施例の電子装置を製造する方法の一工程を示す。One process of the method for manufacturing the electronic device of the first embodiment is shown. 第1実施例の電子装置を製造する方法の一工程を示す。One process of the method for manufacturing the electronic device of the first embodiment is shown. 第1実施例の電子装置を製造する方法の一工程を示す。One process of the method for manufacturing the electronic device of the first embodiment is shown. 第1実施例の電子装置を製造する方法の一工程を示す。One process of the method for manufacturing the electronic device of the first embodiment is shown.

以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。   The technical features disclosed in this specification will be summarized below. The items described below have technical usefulness independently.

本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、チャネル部と温度上昇生成部を備えていてもよい。チャネル部は、温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含む。温度上昇生成部は、チャネル部の温度を上昇させるように構成されている。   One embodiment of the electronic device disclosed in this specification may include a channel unit and a temperature rise generation unit. The channel portion includes a phase change material that changes phase between a metal phase and an insulator phase due to a temperature change. The temperature increase generation unit is configured to increase the temperature of the channel unit.

チャネル部とは、電流の流れる電流経路をいう。本明細書で開示される電子装置は、チャネル部を流れる電流を制御することにより、特定機能を発揮するように構成されている。典型的には、本明細書で開示される電子装置は、スイッチング機能を発揮するトランジスタとして動作することができる。   The channel portion refers to a current path through which current flows. An electronic device disclosed in this specification is configured to exhibit a specific function by controlling a current flowing through a channel portion. Typically, the electronic device disclosed herein can operate as a transistor that performs a switching function.

チャネル部に含まれる相転移材料は、温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移するものであればよく、その種類を特に限定するものではない。例えば、相転移材料は、d−ブロック遷移元素(Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au)を含む酸化物のモット絶縁体であるのが望ましい。このような相転移材料は、温度変化により金属相と絶縁体相の間を効果的に相転移することができる。   The phase transition material included in the channel part is not particularly limited as long as it undergoes a phase transition between the metal phase and the insulator phase due to a temperature change. For example, the phase transition material includes d-block transition elements (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf. , Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au), it is desirable that the oxide Mott insulator. Such a phase change material can effectively phase change between the metal phase and the insulator phase due to temperature change.

温度上昇生成部は、チャネル部の温度を上昇させるように構成されていればよく、その構成を特に限定するものではない。温度上昇生成部は、光学的、電気的、化学的又は機械的な様々な手法を利用してチャネル部の温度を上昇させるように構成されていればよい。   The temperature rise generation unit is not particularly limited as long as it is configured to increase the temperature of the channel unit. The temperature increase generation unit may be configured to increase the temperature of the channel unit using various optical, electrical, chemical, or mechanical methods.

例えば、温度上昇生成部は、発光素子を有していてもよい。この場合、温度上昇生成部は、発光素子からの光の光エネルギーを利用して、チャネル部の温度を上昇させることができる。発光素子の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、レーザダイオード(LD)、発光ダイオード(LED)を用いることができる。   For example, the temperature rise generation unit may include a light emitting element. In this case, the temperature increase generation unit can increase the temperature of the channel part using the light energy of the light from the light emitting element. Although the kind of light emitting element is not specifically limited, For example, a laser diode (LD) and a light emitting diode (LED) can be used.

本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、光熱変換部をさらに備えていてもよい。光熱変換部は、発光素子からの光を吸収して熱に変換する。光熱変換部は、チャネル部に伝熱するように構成されている。光熱変換部の材料は、発光素子からの光を吸収して熱に変換するものであればよく、その種類を特に限定するものではない。ただし、光熱変換部の材料は、発生した熱をチャネル部に急速に伝熱する特性を有するのが望ましく、このため、高い熱伝導度を有するのが望ましい。例えば、光熱変換部の材料には、窒化アルミニウム(AlN)、酸化シリコン(SiO2)又はダイヤモンドを用いることができる。このような光熱変換部が設けられていると、発光素子からの光を効率的に熱に変換し、チャネル部の温度を上昇させることができる。 One embodiment of the electronic device disclosed in this specification may further include a photothermal conversion unit. The photothermal conversion unit absorbs light from the light emitting element and converts it into heat. The photothermal conversion unit is configured to transfer heat to the channel unit. The material of the photothermal conversion part is not particularly limited as long as it can absorb light from the light emitting element and convert it into heat. However, it is desirable that the material of the photothermal conversion part has a characteristic of rapidly transferring the generated heat to the channel part, and therefore it is desirable to have a high thermal conductivity. For example, aluminum nitride (AlN), silicon oxide (SiO 2 ), or diamond can be used as the material of the photothermal conversion section. When such a photothermal conversion unit is provided, light from the light emitting element can be efficiently converted into heat, and the temperature of the channel unit can be increased.

本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、チャネル部を冷却する冷却器をさらに備えていてもよい。冷却器は、チャネル部を冷却するものであればよく、その種類は特に限定されない。例えば、冷却器は、水冷式又は空冷式のフィンを有するものであってもよく、ヒートパイプを有するものであってもよい。あるいは、冷却器は、チャネル部の周囲をヘリウムガス(He)で充満させる筐体であってもよい。このような冷却器が設けられていると、チャネル部の温度を下降させることができる。このため、チャネル部に含まれる相転移材料は、温度上昇生成部による温度上昇と冷却器による温度下降によって、金属相と絶縁体相の間を効果的に相転移することができる。   One embodiment of the electronic device disclosed herein may further include a cooler that cools the channel portion. The cooler should just cool a channel part, and the kind is not specifically limited. For example, the cooler may have water-cooled or air-cooled fins or may have a heat pipe. Alternatively, the cooler may be a casing that fills the periphery of the channel portion with helium gas (He). If such a cooler is provided, the temperature of the channel portion can be lowered. For this reason, the phase change material contained in the channel part can effectively phase change between the metal phase and the insulator phase by the temperature rise by the temperature rise generation part and the temperature drop by the cooler.

より詳細には、本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、基板、チャネル部、第1電極、第2電極及び温度上昇生成部を備えていてもよい。基板は、チャネル部を支持するものであればよく、その材料は特に制限されるものではない。ただし、基板は、チャネル部を流れる電流が漏洩するのを抑えるために、絶縁体の材料で構成されているのが望ましい。チャネル部は、基板上に設けられており、温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含む。チャネル部は、基板の上面に接触するように設けられていてもよく、他の部材を介して基板上に設けられていてもよい。第1電極は、チャネル部上に設けられており、チャネル部の上面の一部に電気的に接続する。第2電極は、チャネル部上に設けられており、チャネル部の上面の他の一部に電気的に接続する。即ち、第1電極と第2電極の各々は、チャネル部の上面の異なる位置に接触している。温度上昇生成部は、チャネル部の温度を上昇させるように構成されている。   More specifically, one embodiment of the electronic device disclosed in the present specification may include a substrate, a channel unit, a first electrode, a second electrode, and a temperature increase generation unit. The substrate may be any material as long as it supports the channel portion, and the material is not particularly limited. However, the substrate is preferably made of an insulating material in order to suppress leakage of current flowing through the channel portion. The channel portion is provided on the substrate, and includes a phase change material that undergoes a phase transition between the metal phase and the insulator phase due to a temperature change. The channel part may be provided so as to be in contact with the upper surface of the substrate, or may be provided on the substrate via another member. The first electrode is provided on the channel portion and is electrically connected to a part of the upper surface of the channel portion. The second electrode is provided on the channel portion and is electrically connected to another part of the upper surface of the channel portion. That is, each of the first electrode and the second electrode is in contact with a different position on the upper surface of the channel portion. The temperature increase generation unit is configured to increase the temperature of the channel unit.

温度上昇生成部は、発光素子を有していてもよい。この場合、発光素子は、チャネル部の上面側に配置されているのが望ましい。発光素子は、チャネル部の上面に対して空間を介して対向するように配置されていてもよい。あるいは、発光素子は、チャネル部の上面に接触して固定されていてもよく、他の部材を介してチャネル部上に固定されていてもよい。   The temperature rise generation unit may include a light emitting element. In this case, the light emitting element is desirably arranged on the upper surface side of the channel portion. The light emitting element may be disposed so as to face the upper surface of the channel portion with a space in between. Alternatively, the light emitting element may be fixed in contact with the upper surface of the channel part, or may be fixed on the channel part via another member.

本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、光熱変換部をさらに備えていてもよい。光熱変換部は、発光素子からの光を吸収して熱に変換する。光熱変換部は、チャネル部上に設けられていてもよく、チャネル部下に設けられていてもよく、基板下に設けられていてもよい。ただし、光熱変換部は、チャネル部上に設けられているのが望ましい。この場合、光熱変換部は、チャネル部の上面に接触するように設けられていてもよく、他の部材を介してチャネル部上に設けられていてもよい。このような光熱変換部が設けられていると、チャネル部と光熱変換部が近接するので、チャネル部の温度を急速に上昇させることができる。このため、この実施形態の電子装置は、高速な応答性を有することができる。さらに、このような光熱変換部が設けられていると、チャネル部の温度を均一に上昇させることができる。   One embodiment of the electronic device disclosed in this specification may further include a photothermal conversion unit. The photothermal conversion unit absorbs light from the light emitting element and converts it into heat. The photothermal conversion part may be provided on the channel part, may be provided below the channel part, or may be provided below the substrate. However, the photothermal conversion unit is preferably provided on the channel unit. In this case, the photothermal conversion part may be provided so as to be in contact with the upper surface of the channel part, or may be provided on the channel part via another member. When such a photothermal conversion unit is provided, the channel unit and the photothermal conversion unit are close to each other, so that the temperature of the channel unit can be rapidly increased. For this reason, the electronic device of this embodiment can have high-speed responsiveness. Furthermore, when such a photothermal conversion part is provided, the temperature of a channel part can be raised uniformly.

本明細書で開示される電子装置の一実施形態は、冷却器をさらに備えていてもよい。冷却器は、基板下に設けられており、チャネル部を冷却する。このような冷却器が設けられていると、チャネル部の熱は、基板を介して冷却器に放熱される。これにより、チャネル部の温度を下降させることができる。このため、チャネル部に含まれる相転移材料は、温度上昇生成部温による温度上昇と冷却器による温度下降によって、金属相と絶縁体相の間を効果的に相転移することができる。   One embodiment of the electronic device disclosed herein may further comprise a cooler. The cooler is provided under the substrate and cools the channel portion. When such a cooler is provided, the heat of the channel part is radiated to the cooler via the substrate. Thereby, the temperature of the channel part can be lowered. For this reason, the phase change material contained in the channel part can effectively phase change between the metal phase and the insulator phase due to the temperature rise due to the temperature rise generation part temperature and the temperature drop due to the cooler.

以下、図面を参照して各実施例の電子装置を説明する。なお、実質的に共通する構成要素については共通の符号を付し、繰返しの説明を省略することがある。   Hereinafter, the electronic device of each embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, about the component which is substantially common, a common code | symbol is attached | subjected and repeated description may be abbreviate | omitted.

図1に示されるように、電子装置1は、冷却器10、基板20、チャネル部30、ドレイン電極42、ソース電極44、光熱変換部50及び発光素子60を備える。   As shown in FIG. 1, the electronic device 1 includes a cooler 10, a substrate 20, a channel part 30, a drain electrode 42, a source electrode 44, a photothermal conversion part 50, and a light emitting element 60.

冷却器10は、フィンを有する水冷式のヒートシンクである。冷却器10は、チャネル部30の熱を外部に放熱し、チャネル部30を冷却する。冷却器10の冷却目標温度は、後述するように、チャネル部30の相転移材料の相転移温度よりも低い値に設定される。   The cooler 10 is a water-cooled heat sink having fins. The cooler 10 radiates the heat of the channel part 30 to the outside and cools the channel part 30. The cooling target temperature of the cooler 10 is set to a value lower than the phase transition temperature of the phase transition material of the channel part 30 as described later.

基板20は、絶縁体の材料で構成されている。後述するように、基板20は、チャネル部30を成膜するときの下地として用いられる。このため、基板20は、チャネル部30を成膜可能な材料であるのが望ましく、チャネル部30の結晶構造の格子定数に近い格子定数を有する材料であるのが望ましい。この例では、基板20の材料には、酸化アルミニウム(Al2O3)が用いられている。 The substrate 20 is made of an insulating material. As will be described later, the substrate 20 is used as a base when the channel portion 30 is formed. Therefore, the substrate 20 is desirably a material that can form the channel portion 30, and is desirably a material having a lattice constant close to the lattice constant of the crystal structure of the channel portion 30. In this example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used as the material of the substrate 20.

チャネル部30は、基板20上に設けられており、基板20の上面に接する。チャネル部30は、温度変化により金属相と絶縁体相を相転移する相転移材料で構成されている。この例では、チャネル部30の材料には、遷移金属酸化物のモット絶縁体が用いられている。具体的には、チャネル部30の材料には、二酸化バナジウム(VO2)が用いられている。遷移金属酸化物のモット絶縁体は、相転移温度を境に金属相と絶縁体相の間を可逆的に相転移することができる。二酸化バナジウムは、約340Kを相転移温度とし、その相転移温度よりも低い温度では絶縁体相であり、その相転移温度以上の温度では金属相である。なお、二酸化バナジウムの相転移温度は、酸素欠陥及び不純物を制御することにより、所望の値に設定することができる。 The channel unit 30 is provided on the substrate 20 and is in contact with the upper surface of the substrate 20. The channel part 30 is comprised with the phase transition material which changes a metal phase and an insulator phase by temperature change. In this example, the channel part 30 is made of a transition metal oxide Mott insulator. Specifically, vanadium dioxide (VO 2 ) is used as the material of the channel portion 30. The transition metal oxide Mott insulator can reversibly transition between the metal phase and the insulator phase at the phase transition temperature. Vanadium dioxide has a phase transition temperature of about 340 K, and is an insulator phase at a temperature lower than the phase transition temperature, and is a metal phase at a temperature higher than the phase transition temperature. The phase transition temperature of vanadium dioxide can be set to a desired value by controlling oxygen defects and impurities.

ドレイン電極42は、チャネル部30上に設けられており、チャネル部30の上面の一部にオーミック接触する。この例では、ドレイン電極42の材料にはチタン又はクロムが用いられる。なお、ドレイン電極42の表面には、酸化防止用に金が被膜していてもよい。   The drain electrode 42 is provided on the channel part 30 and is in ohmic contact with a part of the upper surface of the channel part 30. In this example, the material of the drain electrode 42 is titanium or chromium. The surface of the drain electrode 42 may be coated with gold for preventing oxidation.

ソース電極44は、チャネル部30上に設けられており、ドレイン電極42から離れて配置されており、チャネル部30の上面の一部にオーミック接触する。この例では、ソース電極44の材料にはチタン又はクロムが用いられる。なお、ソース電極44の表面には、酸化防止用に金が被膜していてもよい。   The source electrode 44 is provided on the channel portion 30, is disposed away from the drain electrode 42, and is in ohmic contact with a part of the upper surface of the channel portion 30. In this example, the source electrode 44 is made of titanium or chromium. The surface of the source electrode 44 may be coated with gold for preventing oxidation.

光熱変換部50は、チャネル部30上に設けられており、チャネル部30の上面に接する。光熱変換部50は、ドレイン電極42とソース電極44の間に存在するチャネル部30の上面の全範囲を被覆するように設けられている。光熱変換部50は、発光素子60からの光を吸収して熱に変換する。このため、光熱変換部50の材料には、発光素子60が出射する光を吸収可能なものが採用されている。この例では、光熱変換部50の材料には、窒化アルミニウム(AlN)が用いられている。また、窒化アルミニウムは、熱伝導度が高く、絶縁体であるという特性を有する。このため、光熱変換部50は、チャネル部30に熱を効率的に伝熱させることができるとともに、ドレイン電極42とソース電極44の間の短絡を抑えることができる。   The photothermal conversion unit 50 is provided on the channel unit 30 and is in contact with the upper surface of the channel unit 30. The photothermal conversion unit 50 is provided so as to cover the entire range of the upper surface of the channel unit 30 existing between the drain electrode 42 and the source electrode 44. The photothermal conversion unit 50 absorbs light from the light emitting element 60 and converts it into heat. For this reason, a material that can absorb the light emitted from the light emitting element 60 is adopted as the material of the photothermal conversion unit 50. In this example, aluminum nitride (AlN) is used as the material of the photothermal conversion unit 50. In addition, aluminum nitride has a characteristic that it has a high thermal conductivity and is an insulator. For this reason, the photothermal conversion unit 50 can efficiently transfer heat to the channel unit 30 and can suppress a short circuit between the drain electrode 42 and the source electrode 44.

発光素子60は、光熱変換部50の上方に空間を隔てて配置されており、光熱変換部50の上面に対向する。発光素子60は、レーザダイオードであり、レーザ光を光熱変換部50に入射するように構成されている。この例では、発光素子60は、赤外光を発光するレーザダイオードである。   The light emitting element 60 is disposed above the photothermal conversion unit 50 with a space therebetween, and faces the upper surface of the photothermal conversion unit 50. The light emitting element 60 is a laser diode, and is configured so that laser light is incident on the photothermal conversion unit 50. In this example, the light emitting element 60 is a laser diode that emits infrared light.

次に、電子装置1の動作を説明する。電子装置1は、ドレイン電極42に高い正電圧(例えば、600V)が印加され、ソース電極44に接地電圧が印加されて用いられる。発光素子60がレーザ光を出射し、そのレーザ光が光熱変換部50に入射すると、光熱変換部50は、レーザ光を吸収して発熱する。光熱変換部50で発生した熱は、チャネル部30に伝熱される。上記したように、チャネル部30は、相転移温度以上の温度になると、金属相の性質を有する。このため、発光素子60がレーザ光を出射してチャネル部30の温度が相転移温度以上になると、チャネル部30は金属相の状態であり、ドレイン電極42とソース電極44の間に電流が流れる。このように、発光素子60がレーザ光を出射してチャネル部30の温度が相転移温度以上になると、電子装置1はオン状態である。   Next, the operation of the electronic device 1 will be described. The electronic device 1 is used with a high positive voltage (for example, 600 V) applied to the drain electrode 42 and a ground voltage applied to the source electrode 44. When the light emitting element 60 emits laser light and the laser light enters the photothermal conversion unit 50, the photothermal conversion unit 50 absorbs the laser light and generates heat. The heat generated in the photothermal conversion unit 50 is transferred to the channel unit 30. As described above, the channel portion 30 has the property of a metal phase when the temperature is equal to or higher than the phase transition temperature. For this reason, when the light emitting element 60 emits laser light and the temperature of the channel portion 30 becomes equal to or higher than the phase transition temperature, the channel portion 30 is in a metal phase, and a current flows between the drain electrode 42 and the source electrode 44. . As described above, when the light emitting element 60 emits laser light and the temperature of the channel portion 30 becomes equal to or higher than the phase transition temperature, the electronic device 1 is in the on state.

次に、発光素子60がレーザ光の出射を停止すると、冷却器10の冷却効果によりチャネル部30の温度が下降する。冷却器10の冷却目標温度が相転移温度よりも低い温度に設定されているので、チャネル部30の温度が相転移温度よりも低くなる。チャネル部30の温度が相転移温度よりも低くなると、チャネル部30は、絶縁体相の性質を有する。このため、発光素子60がレーザ光の出射を停止してチャネル部30の温度が相転移温度よりも低くなると、チャネル部30は絶縁体相の状態であり、ドレイン電極42とソース電極44の間に電流が流れない。このように、発光素子60がレーザ光の出射を停止してチャネル部30の温度が相転移温度よりも低くなると、電子装置1はオフ状態である。   Next, when the light emitting element 60 stops emitting laser light, the temperature of the channel portion 30 decreases due to the cooling effect of the cooler 10. Since the cooling target temperature of the cooler 10 is set to a temperature lower than the phase transition temperature, the temperature of the channel part 30 becomes lower than the phase transition temperature. When the temperature of the channel part 30 becomes lower than the phase transition temperature, the channel part 30 has the property of an insulator phase. For this reason, when the light emitting element 60 stops emitting the laser light and the temperature of the channel part 30 becomes lower than the phase transition temperature, the channel part 30 is in an insulator phase, and between the drain electrode 42 and the source electrode 44. Current does not flow. Thus, when the light emitting element 60 stops emitting the laser light and the temperature of the channel portion 30 becomes lower than the phase transition temperature, the electronic device 1 is in the off state.

上記したように、電子装置1では、発光素子60のレーザ光に基づいてチャネル部30の温度が制御され、これにより、チャネル部30では、金属相と絶縁体相の間の相転移が制御される。この結果、電子装置1は、発光素子60のレーザ光に基づいてオンとオフが切り換わるトランジスタとして動作することができる。   As described above, in the electronic device 1, the temperature of the channel part 30 is controlled based on the laser light of the light emitting element 60, and thereby the phase transition between the metal phase and the insulator phase is controlled in the channel part 30. The As a result, the electronic device 1 can operate as a transistor that is switched on and off based on the laser light of the light emitting element 60.

以下、電子装置1の特徴を整理する。
(1)電子装置1は、発光素子60がレーザ光を出射していないときにオフ状態である。このため、電子装置1は、ノーマリオフとして動作することができる。
(2)チャネル部30の耐圧は、チャネル部30の厚みと距離(ドレイン電極42とソース電極44間の距離)に依存する。チャネル部30の耐圧は、従来の半導体装置のチャネル部のように、不純物濃度に依存しない。このため、電子装置1は、高耐圧で低オン抵抗な特性を有することができる。
(3)チャネル部30は、温度変化によって金属相と絶縁体相の間を相転移する。即ち、電子装置1は、電界効果を利用するものではないので、外部からの電圧ノイズに対して耐性がある。電子装置1は、外部ノイズに対して高い信頼性を有することができる。
(4)光熱変換部50がチャネル部30の上面を被覆して設けられていることにより、チャネル部30の上面に大気中の水分が吸着することが抑制され、ドレイン電極42とソース電極44の間の短絡が抑えられる。光熱変換部50は、チャネル部30を保護する保護膜としても機能することができる。
Hereinafter, the characteristics of the electronic device 1 will be summarized.
(1) The electronic device 1 is in an off state when the light emitting element 60 is not emitting laser light. For this reason, the electronic device 1 can operate as normally-off.
(2) The breakdown voltage of the channel part 30 depends on the thickness and distance of the channel part 30 (the distance between the drain electrode 42 and the source electrode 44). The breakdown voltage of the channel part 30 does not depend on the impurity concentration as in the channel part of the conventional semiconductor device. For this reason, the electronic device 1 can have a high breakdown voltage and a low on-resistance characteristic.
(3) The channel portion 30 undergoes a phase transition between the metal phase and the insulator phase due to a temperature change. That is, since the electronic device 1 does not use the field effect, it is resistant to external voltage noise. The electronic device 1 can have high reliability against external noise.
(4) Since the photothermal conversion unit 50 is provided so as to cover the upper surface of the channel unit 30, the adsorption of moisture in the atmosphere on the upper surface of the channel unit 30 is suppressed, and the drain electrode 42 and the source electrode 44 Short circuit between them is suppressed. The photothermal conversion unit 50 can also function as a protective film that protects the channel unit 30.

次に、電子装置1の製造方法を説明する。まず、図2に示されるように、基板20を準備する。基板20には、酸化アルミニウム(Al2O3)の単結晶基板が用いられる。 Next, a method for manufacturing the electronic device 1 will be described. First, as shown in FIG. 2, a substrate 20 is prepared. As the substrate 20, a single crystal substrate of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used.

次に、図3に示されるように、基板20の上面にチャネル部30を成膜する。成膜方法は、PLD法、スパッタ法、CVD法、ALD法、MBE法又はスピンコート法を利用することができる。   Next, as shown in FIG. 3, a channel portion 30 is formed on the upper surface of the substrate 20. As a film formation method, a PLD method, a sputtering method, a CVD method, an ALD method, an MBE method, or a spin coating method can be used.

次に、図4に示されるように、チャネル部30の上面に光熱変換部50を成膜する。成膜方法は、PLD法、スパッタ法、CVD法、ALD法、MBE法又はスピンコート法を利用することができる。   Next, as illustrated in FIG. 4, the photothermal conversion unit 50 is formed on the upper surface of the channel unit 30. As a film formation method, a PLD method, a sputtering method, a CVD method, an ALD method, an MBE method, or a spin coating method can be used.

次に、図5に示されるように、光熱変換部50の一部を除去し、チャネル部30の上面を露出させる。光熱変換部50の一部除去は、ドライエッチング法を利用することができる。   Next, as shown in FIG. 5, a part of the photothermal conversion unit 50 is removed, and the upper surface of the channel unit 30 is exposed. A part of the photothermal conversion unit 50 can be removed using a dry etching method.

次に、図6に示されるように、チャネル部30の上面の一部にドレイン電極42及びソース電極44を形成する。形成方法は、EB蒸着法又はスパッタ法でチャネル部30の上面に金属膜を被膜した後に、リフトオフ法又はドライエッチング法によってパターニングすることができる。   Next, as shown in FIG. 6, the drain electrode 42 and the source electrode 44 are formed on a part of the upper surface of the channel portion 30. As a forming method, after a metal film is coated on the upper surface of the channel portion 30 by an EB vapor deposition method or a sputtering method, patterning can be performed by a lift-off method or a dry etching method.

次に、図7に示されるように、予め準備していた冷却器10を基板20の下面に取り付ける。最後に、光熱変換部50の上方に発光素子60を取り付ける。これにより、電子装置1が完成する。   Next, as shown in FIG. 7, the cooler 10 prepared in advance is attached to the lower surface of the substrate 20. Finally, the light emitting element 60 is attached above the photothermal conversion unit 50. Thereby, the electronic device 1 is completed.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

10:冷却器
20:基板
30:チャネル部
42:ドレイン電極
44:ソース電極
50:光熱変換部
60:発光素子
10: Cooler 20: Substrate 30: Channel part 42: Drain electrode 44: Source electrode 50: Photothermal conversion part 60: Light emitting element

Claims (5)

温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含むチャネル部と、
前記チャネル部の温度を上昇させるように構成されており、発光素子を有する温度上昇生成部と、
前記発光素子からの光を吸収して熱に変換する光熱変換部と、を備えており、
前記光熱変換部は、前記チャネル部に伝熱するように構成されている、電子装置。
A channel portion including a phase change material that causes a phase change between a metal phase and an insulator phase due to a temperature change;
Configured to increase the temperature of the channel portion, a temperature increase generation unit having a light emitting element ;
A light-to-heat converter that absorbs light from the light-emitting element and converts it into heat, and
The photothermal conversion unit is an electronic device configured to transfer heat to the channel unit .
温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含むチャネル部と、
前記チャネル部の温度を上昇させるように構成されている温度上昇生成部と、
前記チャネル部を冷却する冷却器と、を備える電子装置。
A channel portion including a phase change material that causes a phase change between a metal phase and an insulator phase due to a temperature change;
A temperature rise generator configured to increase the temperature of the channel portion;
Electronic device and a cooler for cooling the channel portion.
基板と、
前記基板上に設けられており、温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含むチャネル部と、
前記チャネル部上に設けられており、前記チャネル部の上面の一部に電気的に接続する第1電極と、
前記チャネル部上に設けられており、前記チャネル部の上面の他の一部に電気的に接続する第2電極と、
前記チャネル部の温度を上昇させるように構成されており、前記チャネル部の上面側に配置されている発光素子を有する温度上昇生成部と、
前記チャネル部上に設けられており、前記発光素子からの光を吸収して熱に変換する光熱変換部と、を備える電子装置。
A substrate,
A channel portion that is provided on the substrate and includes a phase change material that undergoes a phase transition between a metal phase and an insulator phase due to a temperature change;
A first electrode provided on the channel portion and electrically connected to a part of the upper surface of the channel portion;
A second electrode provided on the channel portion and electrically connected to another part of the upper surface of the channel portion;
A temperature rise generator configured to increase the temperature of the channel portion, and having a light emitting element disposed on an upper surface side of the channel portion ;
An electronic device comprising: a photothermal conversion unit provided on the channel unit and configured to absorb light from the light emitting element and convert it into heat .
基板と、
前記基板上に設けられており、温度変化により金属相と絶縁体相の間を相転移する相転移材料を含むチャネル部と、
前記チャネル部上に設けられており、前記チャネル部の上面の一部に電気的に接続する第1電極と、
前記チャネル部上に設けられており、前記チャネル部の上面の他の一部に電気的に接続する第2電極と、
前記チャネル部の温度を上昇させるように構成されている温度上昇生成部と、
前記基板下に設けられており、前記チャネル部を冷却する冷却器と、備える電子装置。
A substrate,
A channel portion that is provided on the substrate and includes a phase change material that undergoes a phase transition between a metal phase and an insulator phase due to a temperature change;
A first electrode provided on the channel portion and electrically connected to a part of the upper surface of the channel portion;
A second electrode provided on the channel portion and electrically connected to another part of the upper surface of the channel portion;
A temperature rise generator configured to increase the temperature of the channel portion;
It provided under the substrate, and a cooler for cooling the channel unit comprises an electronic device.
前記相転移材料は、d−ブロック遷移元素を含む酸化物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子装置。
The electronic device according to claim 1 , wherein the phase change material is an oxide containing a d-block transition element.
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