[发明专利]基于纳米尺度线的数据存储

说明书

相关申请

本申请要求由Lieber等人于2004年12月6日提交的题为“NanoscaleWire Based Data Storage”的美国临时专利申请序列第60/633,733号的优先权，其通过引用并入本文。

联邦赞助研究

本发明的各个方面均由DARPA资助号N-00014-01-1-0651和N00014-04-1-0591资助。美国政府对本发明享有某些权利。

技术领域

本发明一般性涉及纳米技术和可以用于电路的亚微米电子器件，更具体涉及能够编码数据的纳米尺度线和其它纳米结构。

背景技术

纳米尺度的化学和物理挑战以及在电子、光学和相关器件中使用以下结构的前景已经激发了对纳米技术的兴趣，尤其是亚微米电子技术，例如半导体量子点和纳米线。而且纳米制品(nanoscopic article)可能非常适合于载荷子和激子(例如，电子、电子空穴对、电子对等)的输运，因此可以用作纳米尺度电子学、光学和其它应用中的结构单元(buildingblocks)，许多纳米技术和纳米电子学并没有得到很好的发展。因此，本领域需要涉及纳米尺度器件的新型和改进的制品以及技术。

发明内容

本发明一般性涉及纳米尺度线和其它纳米结构，包括能够编码数据的那些。在某些情况下，本发明的主题涉及相关产品、具体问题的替代解决方案和/或一个或多个系统和/或制品的多种不同用途。

一方面，本发明提供一种电子数据存储器件。根据一组实施方案，该器件包括第一电极、第二电极、限定第一电极和第二电极之间电通路的半导体材料，以及最接近该半导体材料、可在至少第一极化状态和第二极化状态之间转换的材料。在一个实施方案中，半导体材料可在分别响应铁电材料的第一或第二极化状态的第一导电态和第二导电态之间转换，在第一和第二电极之间分别提供第一电导率和为第一导电率至少1000倍的第二电导率的电导率。

在另一组实施方案中，该电子数据存储器件包括第一电极、第二电极以及限定第一和第二电极之间电通路的半导体材料。在一个实施方案中，该半导体材料包括沿电通路的至少第一转换区和第二转换区，第一和第二转换区中的每一个可在第一导电态和第二导电态之间单独并且独立转换，所述第二态沿电通路在各区域内提供至少1000倍于各区域内第一态电导率的电导率。

在又一组实施方案中，该电子数据存储器件包括具有关状态和开状态的半导体数据存储元件，所述开状态提供的电导率为关状态电导率的至少1000倍。该数据存储元件可以具有能使元件从开状态转换为关状态和/或从关状态转换为开状态的写入电压，以及通过其可以确定元件状态的读取电压。在某些实施方案中，读取电压和写入电压之差不大于1或2V。

根据另一方面，本发明是一种制品。在一组实施方案中，该制品包括第一电极、第二电极、限定第一电极和第二电极之间的电通路的半导体材料，以及至少两个控制端，每一个控制端沿第一电极和第二电极之间的电通路与半导体材料电连通。

在另一组实施方案中，该制品包括纳米尺度线，该线包括电可极化区。在一个实施方案中，所述电可极化区在没有电场的情况下能保持其极化状态。根据又一组实施方案，该制品包括纳米尺度线，该线包括核和至少部分包围所述核的壳。在一个实施方案中，所述核是半导电或导电的。在某些情况下，所述壳包括铁电氧化物材料。

在又一组实施方案中，该制品包括器件，该器件包括非易失性存储元件阵列。在一个实施方案中，该制品包括多个存储元件，每一个存储元件包括纳米尺度线，该线包括晶体管结构(transistor architecture)。在又一组实施方案中，该制品包括纳米尺度线，该线包括核和至少两个壳，其中每一个壳包围所述核的至少一部分。在一个实施方案中，纳米尺度线包括铁电氧化物材料。在又一组实施方案中，该制品包括纳米尺度线，该线包括晶体管结构。在至少一个实施方案中，纳米尺度线包括铁电氧化物材料。在又一组实施方案中，该制品包括纳米尺度线，该线包括核和壳，其中纳米尺度线包含Ba。在又一组实施方案中，该制品包括纳米尺度线，该线包括核和至少两个壳，其中所述壳的至少其一具有至少约15的介电常数。

在一组实施方案中，该制品包括编码多于一个的数据位的纳米尺度线。根据另一组实施方案，该制品包括纳米尺度线，该线包括编码数据位的区域，其中所述区域并不受第二可移动纳米尺度线的位置所限定。