[发明专利]忆阻设备以及制造和使用所述忆阻设备的方法

权利要求书

1. 一种忆阻设备，包括：

第一电极；

第二电极；

设置在所述第一和第二电极之间的有源区；以及

在所述有源区中存在的至少两个移动物种，所述至少两个移动物种中的每一个被配置成限定所述忆阻设备的单独状态变量。

2. 如权利要求1所述的忆阻设备，其中所述至少两个移动物种的每一个是离子物种，或者其中所述至少两个移动物种之一是离子物种并且所述至少两个移动物种中的另一个是移动捕获的电子或空穴。

3. 如权利要求1所述的忆阻设备，其中所述至少两个移动物种具有不同的浓度、不同的移动性、不同的电荷状态、相反的电荷、不同的化学性质或其组合。

4. 如权利要求3所述的忆阻设备，其中所述至少两个移动物种具有不同的移动性，并且其中所述至少两个移动物种中的一个的移动性比所述至少两个移动物种中的另一个的移动性大至少一个数量级。

5. 如权利要求1所述的忆阻设备，其中所述有源区具有控制所述至少两个移动物种的动态的本底掺杂分布。

6. 如权利要求5所述的忆阻设备，其中所述有源区的本底掺杂分布是静态的。

7. 如权利要求1所述的忆阻设备，其中所述至少两个移动物种的每一个都独立地选自带电的空位、阴离子、阳离子、电子以及空穴。

8. 如权利要求1所述的忆阻设备，还包括定位在i）第二电极和有源区之间的界面处，ii）第一电极和有源区之间的界面处，或者ii）i和ii二者的界面偶极层。

9. 如权利要求1所述的忆阻设备，其中当所述至少两个移动物种暴露于预定电场时，所述至少两个移动物种以不同的速率漂移通过有源区。

10. 如权利要求1所述的忆阻设备，其中在预定电场下所述设备是可逆的。

11. 一种用于使用如权利要求1所述的忆阻设备的方法，所述方法包括：

将有源区暴露于预定的电场，由此使得至少两个移动物种以不同的速率漂移通过所述有源区以形成与所述设备在这样的暴露之前的状态变量不同的状态变量。

12. 如权利要求10所述的方法，其中所述预定电场具有低电压和小电流，其中暴露使得所述至少两个移动物种中的一个以与所述至少两个移动物种中的另一个不同的移动速率移动，并且其中所述方法还包括：

移除所述预定的电场，由此使得所述至少两个移动物种中的一个移回到平衡状态。

13. 一种用于制造如权利要求1所述的忆阻设备的方法，所述方法包括：

将所述至少两个移动物种引入到有源区；以及

将所述有源区暴露于电场或升高的温度中的至少一个，由此使得所述至少两个移动物种以不同的速率漂移通过有源区的附加部分，并且改变所述忆阻设备的状态变量。

14. 如权利要求13所述的方法，其中所述至少两个移动物种的漂移引入新状态或者钝化现有状态。

15. 如权利要求13所述的方法，其中在暴露之前，所述方法还包括：

在第一和第二电极之间建立有源区；以及

与建立有源区同时地或者在建立有源区之后引入所述至少两个移动物种，其中通过以下方式来完成独立地引入所述至少两个移动物种：i)将至少两个移动物种中的至少一个植入到有源区或与其直接或间接邻近的区中；或者ii）将来自气体源或前体的至少两个移动物种中的至少一个扩散到有源区或与其直接或间接邻近的区中；或者iii）将所述至少两个移动物种中的至少一个植入到邻近于所建立的有源区的区中，并且然后扩散来自所述邻近区的第一或第二掺杂物中的至少一个。