[发明专利]具有用电压相关电阻器形成的本征二极管的可开关结

说明书

背景技术

纳米级电子装置预示了许多优点，包括明显减小的特征尺寸和针对自组装和针对其它相对廉价的、基于非光刻的制造方法的潜力。纳米线交叉杆（crossbar）阵列能够用来形成多种电子电路和器件，包括超高密度非易失性存储器。可以在两个纳米线相互重叠的交叉点处的纳米线之间插入结元件。可以将这些结元件编程以保持两个或更多传导状态。例如，结元件可以具有第一低电阻状态和第二较高电阻状态。可以通过选择性地设置纳米线阵列内的结元件的状态来将数据编码到这些结元件中。增加结元件的稳健性和稳定性能够提供显著的操作和制造优点。

附图说明

通过结合附图进行的以下详细说明，本发明的特征和优点将是显而易见的，附图一起以示例的方式举例说明本发明的特征；并且在附图中：

图1是纳米线交叉杆架构的一个说明性实施例的透视图；

图2是根据本文所述原理的一个实施例的结合了结元件的纳米线交叉杆架构的等距视图；

图3A和3B是示出根据本文所述原理的一个实施例的通过交叉杆存储器阵列的一部分的电流路径的说明性图示；

图4A、4B是根据本文所述原理的一个实施例的说明性可开关（switchable）结元件的两个操作状态的图示；

图5A和5B是为保护电路免受电压尖峰而与该电路并联放置的电压相关电阻器（voltage dependent resistor）的图示；

图6是根据本文所述原理的一个实施例的具有电压相关电阻器的可开关结元件的说明性实施例的图示；以及

图7是根据本文所述原理的实施例的具有电压相关电阻器的可开关结元件的另一说明性实施例的图示。

现在将对所示的示例性实施例进行参考，并且将在本文中使用特定语言来对其进行描述。然而，将理解的是并不由此意图限制本发明的范围。

具体实施方式

纳米级电子装置预示了许多优点，包括明显减小的特征尺寸以及使用其它相对廉价的、基于非光刻的制造方法。一种类型的纳米级器件是交叉杆架构。纳米级交叉线器件中的开关的研究先前已报告说这些器件可以被可逆地开关并且可以具有～10³的“开-关”电导比。这些器件已被用来构造交叉杆电路并提供用于产生超高密度非易失性存储器的途径。另外，交叉杆架构的多用性有助于产生其它通信和逻辑电路。例如，可以完全由交叉杆开关阵列或由开关和晶体管所组成的混合结构来构造逻辑系列。这些器件可以增加CMOS电路的计算效率。这些交叉杆电路在某些情况下可以代替CMOS电路，并且使得能够在不必进一步缩小晶体管的情况下实现若干数量级的性能改善。

纳米级电子器件的设计和制造提出许多挑战，正在解决这些挑战以改善纳米级电子器件的商业生产并将这些器件结合到微米级和较大尺度的系统、器件和产品中。

在以下说明中，出于解释的目的，阐述许多特定细节以便提供对本系统和方法的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将显而易见的是可以在没有这些特定细节的情况下实施本设备、系统和方法。在说明书中对“实施例”、“示例”或类似语言的引用意指结合该实施例或示例所述的特定特征、结构或特性被包括在至少那一个实施例中，但不一定在其它实施例中。在本说明书中的各个位置中的短语“在一个实施例中”或类似短语的各种实例不一定全部指代同一实施例。

遍及本说明书，使用用于电流的流动的常规标志法。具体地，正电荷（“空穴”）的流动方向是从电源的正侧到电源的更负侧。

图1是说明性纳米线交叉杆阵列（100）的等距视图。交叉杆阵列（100）由被第二层近似平行纳米线（106）覆盖的第一层近似平行纳米线（108）组成。第二层纳米线（106）在取向上大致垂直于第一层纳米线（108），不过这些层之间的取向角可以改变。这两层纳米线形成栅格或交叉杆，每个第二层纳米线（106）覆盖全部第一层纳米线（108）并在表示两个纳米线之间的最紧密接触的纳米线交叉点处与每个第一层纳米线（108）达到紧密接触。

虽然图1中的单独纳米线（102、104）示出为具有矩形横截面，但纳米线还可以具有正方形、圆形、椭圆形或更复杂的横截面。纳米线还可以具有许多不同的宽度或直径和纵横比或偏心率。术语“纳米线交叉杆”可以指代除纳米线之外还具有一层或多层亚微米级导线、微米级导线或具有更大尺度的导线的交叉杆。