[发明专利]电动开关

权利要求书

1.一种电动开关(100’、200’)，其具有可配置的通/断极性， 并且包括：

第一电极(102)；

第二电极(104)；以及

设置在它们之间的活性区(306)，所述活性区包括：

至少一个主活性区(308、308’)，所述至少一个主活性区(308、 308’)包括第一主活性区(308)和第二主活性区(308’)，每个主 活性区都包括用于输送和宿存用作掺杂剂的离子以控制电子经过该开 关的流动的至少一种材料，该至少一种材料是既是电学上半导电的又是 弱离子导体；以及

次活性区(310)，其被设置在所述第一主活性区和所述第二 主活性区之间并且包括用于为所述第一和第二主活性区提供离子掺杂 剂的源/宿的至少一种材料；

能够通过初始使所述掺杂剂朝所述第一电极或所述第二电极 中的任一个漂移以设定所述开关的初始通/断极性而将所述开关配置成 给定状态。

2.如权利要求1所述的开关，该开关是交叉开关或采用一列式配置 的开关。

3.如权利要求1所述的开关，其中两个电极都是金属或者所述电极 之一是金属而所述电极的另一个是半导体。

4.如权利要求1所述的开关，其中用于所述至少一个主活性区的所 述至少一种材料是膜，该膜的电导率能够作为离子种类的函数从相对低 的电导率可逆地变化到相对高的电导率，所述离子种类经由离子输送或 漂移而被注入到用于所述至少一个主活性区的所述至少一种材料内或 从用于所述至少一个主活性区的所述至少一种材料中排出。

5.如权利要求1所述的开关，其中所述次活性区的所述离子掺杂剂 从那些作为用于所述至少一个主活性区的所述至少一种材料的电掺杂 剂中选择，并且由此将所述至少一个主活性区的电导率从相对低的电导 率变化到相对高的电导率或者从相对高的电导率变化到相对低的电导 率。

6.如权利要求1所述的开关，其中用于所述至少一个主活性区的所 述至少一种材料和用于所述次活性区的至少一种材料是从由以下组成 的组中选择的组中选择的：(1)过渡金属、稀土金属和碱土金属的氧 化物、硫化物、硒化物、氮化物、磷化物、砷化物、氯化物和溴化物； (2)来自列表(1)的彼此相似的化合物的合金；以及(3)混合的化 合物，其中存在与至少一种负电性元素组合的至少两种不同的金属原 子。

7.如权利要求1所述的开关，还包括在所述第一电极和所述主活性 区之间设置的非共价界面(106a)。

8.如权利要求1所述的开关，其中所述主活性区的厚度小于中度高 掺杂的半导体中的载流子的耗尽宽度。

9.如权利要求1所述的开关，其具有能够被改变的电导，包括：

所述开关具有能够在一范围内被改变的电导，所述范围的程度 取决于多少离子掺杂剂被注入到所述至少一个主活性区内或在所述至 少一个主活性区中产生多少离子掺杂剂。

10.一种反转权利要求1所述的电动开关的通/断极性的方法，所述 方法包括对以下步骤中的至少一个执行至少一次：

如果所述开关的所述通/断极性使得给所述第二电极外加正偏压就 接通所述开关，则对所述第二电极施加正偏压达足够长的时间以使得所 有正掺杂剂漂移到所述第一电极，在这种情况下所述开关的所述通/断 极性被反转并且当对所述第二电极施加负偏压时它将接通；

如果所述开关的所述通/断极性使得给所述第二电极外加负偏压就 接通所述开关，则对所述第二电极施加负偏压达足够长的时间以使得所 有正掺杂剂漂移到所述第二电极，在这种情况下所述开关的所述通/断 极性被反转并且当对所述第二电极施加正偏压时它将接通。

11.一种用于在权利要求1所述的电动开关中的两个不同状态之间 进行可逆切换的方法，所述方法包括：

提供用于初始使所述掺杂剂朝所述第一电极或所述第二电极中的 任一个漂移的电压源(420)，以及

对以下步骤中的至少一个执行至少一次：

或者：

对所述第二电极外加正电压达足够长的时间以使得正离子掺 杂剂从所述次活性区注入到所述第一电极附近的所述主活性区内，从而 在所述开关的操作期间，当所述第二电极被负向偏置时将所述第二电极 的通/断极性限定为接通状态，或者当所述第二电极被正向偏置时将所 述第二电极的通/断极性限定为关断状态；

或者：

对所述第二电极外加负电压达足够长的时间以使得正离子掺 杂剂从所述次活性区注入到所述第二电极附近的所述主活性区内，从而 在开关的操作期间，当所述第二电极被正向偏置时将所述第二电极的通 /断极性限定为接通状态，或者当所述第二电极被负向偏置时将所述第 二电极的通/断极性限定为关断状态。