[发明专利]阻变型随机存储单元及存储器

权利要求书

1.一种阻变型随机存储单元，其特征在于，该存储单元包括：相互串联的阻变存储器和双态电阻器；所述双态电阻器具有双向整流特性。

2.根据权利要求1所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，对于所述双态电阻器：

当正向扫描电压到达V₁时，双态电阻器由高阻态变到低阻态，当扫描电压由V₁回扫时，双态电阻器保持低阻状态，当扫描电压小于V₂时，双态电阻器由低阻态回到高阻态，其中V₁＞V₂；

当反向扫描电压到达V₃时，双态电阻器由高阻态变到低阻态，当扫描电压由V₃回扫时，双态电阻器保持低阻状态，当扫描电压小于V₄时，双态电阻器由低阻态回到高阻态，其中|V₃|＞|V₄|，|V₃|＞|V₁|。

3.根据权利要求2所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，当所述阻变存储器为双极性阻变存储器时，对于所述阻变型随机存储单元：

其编程电压满足：V_编程＞V_set＞V₁；

其擦除电压满足：|V_擦除|＞V₃；

其读电压满足：V₁＜V_read＜V_set和|V_read|＜|V₃|；

其中，V_set为双极性阻变存储器由高阻态转变到低阻态的阈值电压；V₁为双态电阻器的正向导通电压；V₃为双态电阻器的负向导通电压。

4.根据权利要求2所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，当所述阻变存储器为单极性阻变存储器时，对于所述阻变型随机存储单元：

其编程电压满足：V_编程＞V_set＞V₁；

其擦除电压满足：V₁＜V_reset＜V_擦除＜V_set；

其读电压满足：V₁＜V_read＜V_reset和|V_read|＜|V₃|；

其中，V_set为单极性阻变存储器由高阻态转变到低阻态的阈值电压；V₁为双态电阻器的正向导通电压；V_reset为单极性阻变存储器的由低阻态转变到高阻态的阈值电压；|V₃|为双态电阻器的负向导通电压。

5.根据权利要求2所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，所述双态电阻器包括下导电电极、双态电阻功能层和中间导电电极；所述阻变存储器包括中间导电电极、阻变存储层和上导电电极；所述双态电阻器和阻变存储器共用中间导电电极。

6.根据权利要求5所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，

所述双态电阻功能层的厚度为10nm～500nm；

双态电阻功能层为以下材料中的一种或多种经过掺杂改性后，所形成的n-p-n型或p-n-p型结：Si、Ge、GaAs，LnP或SiGe。

7.根据权利要求6所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，所述双态电阻器的V₁，V₃电压值由所述双态电阻功能层的n-p-n型或p-n-p型结的掺杂浓度或结深来控制。

8.根据权利要求7所述的阻变型随机存储单元，其特征在于：所述双态电阻功能层中，形成n-p-n型结或p-n-p型结的掺杂浓度为1×10¹²cm^-2～1×10²²cm^-2。

9.根据权利要求8所述的阻变型随机存储单元，其特征在于，所述双态电阻功能层的沉积是采用化学气相沉积、原子层沉积和分子束外延方法中的一种；所述双态电阻功能层的掺杂是采用热扩散和离子注入方法中的一种。