[发明专利]具有本征整流器的忆阻结

说明书

背景技术

纳米级电子装置预示着许多优势，包括显著缩小的特征尺寸，以及用于相对便宜的非基于光刻的制造方法的优势。纳米线交叉杆（crossbar）阵列可以被用于形成多种电子电路和器件，包括超高密度非易失性存储器。可以将结元件在紧密接触交叉点处插入纳米线之间。这些结元件可以被编程为保持两种或更多种导电状态。通过选择性设置在纳米线阵列内结元件的状态，可以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，能够产生显著的操作和制造优势。

附图说明

图1A-1B是根据此处所描述的一个实施例的说明性忆阻结元件的两种操作状态的图；

图2是根据此处所描述的一个实施例的纳米线交叉杆架构的一个说明性实施例的透视图；

图3A-3C是根据此处描述的一个实施例的示出了通过交叉杆存储器阵列的一部分的电流路径的说明性图；

图4A-4B是根据此处所描述的一个实施例的具有稳定整流构件的忆阻结元件的两种操作状态的图；以及

图5是根据此处所描述的一个实施例的示出整流界面的温度相关和电压相关行为的曲线图。

具体实施方式

现在将参考图示的示例性实施例，并且此处将使用特定语言描述这些示例性实施例。根据结合附图来考虑的以下详细描述，本发明的特征和优势将是显而易见的，所述附图通过示例方式一起说明本发明的特征。

本公开描述了忆阻结和基于其的设备。当用来描述材料或这种材料所制成的构件时，术语“忆阻”通常指稳定地占据一个或多个基于导电的激活状态的能力。通过引入一个或多个品种的掺杂剂，可以将这种能力赋予适当的材料，其中所述掺杂剂能够被诱发以改变它们在该材料内的分布。根据此处所讨论实施例的忆阻结展现了占据至少以下两种状态的能力：（1）对于电子流的很少至没有导电性的状态，其可以被称为“断开”状态；以及（2）对于电流的增强导电性的状态，其可以被称为“接通”状态。忆阻材料和结的特定特性是通过将适当极性的充足开关电压施加于该结，能够诱发任一状态。此类结的进一步特性是，一旦被诱发，任一状态将在这种电压不存在的条件下在该结中无限期地持续。

通过施加适当强度和极性的偏置电压，可以将忆阻结编程为占据不同可读状态。忆阻结可以包含表现为整流器的界面，从而提供通过该结的单向电流流动。然而，这种本征整流器在偏置电压处可能易于击穿。因此，此处讨论包含抗击穿本征整流的忆阻结的实施例。特别地，通过在整流界面处包含温度响应电导率转换（transition）材料，能够提供抗击穿。下文详细描述这些实施例。

图1示出了示例性忆阻结设备100。忆阻结设备可以包括第一电极102和第二电极104，忆阻区106位于它们之间。通过将金属或其他适当材料沉积在基板108上以形成第一电极，可以制成这种结。通过包含光刻或电子束光刻的传统技术，或者通过诸如压印光刻的更先进的技术，可以沉积该电极。在这个设备中包含的电极可以是任何适当的导电材料，包含但不限于金、铂、钨或铜。

然后，可以将忆阻区沉积到第一电极上。忆阻区用作其中展现可开关电阻特性的该设备的一般区，并且因此包括适合于提供该功能的忆阻材料。特别地，大部分忆阻材料可以包括电子半导电或标称地电子绝缘的材料。这包含已知适合在半导体设备中作为电介质的材料。非限制性示例包含硅的溴化物、氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、磷化物、砷化物、以及氯化物、过渡金属、稀土金属或碱土金属。在特定实施例中，开关结材料包括金属氧化物。此类材料的非限制性示例是二氧化钛、二氧化铪、氧化锆、氧化锶和氧化铝。在更特定的实施例中，开关结材料包括二氧化钛。

适当的沉积技术包含传统的物理和化学技术，包含从努森池蒸发、来自坩埚的电子束、从靶的溅射、电子束蒸发、化学气相沉积（CVD）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延、原子层沉积、其他形式的从反应前体进行的化学气相或束生长。忆阻区材料可以被沉积为从1至100纳米厚的薄膜。