[发明专利]基于异质结氧化物的忆阻元件

说明书

背景技术

不一定基于硅的存储器（包括电阻随机存取存储器）作为新兴技术显示极大的前途。存储器可基于二维电路、或包括忆阻（memristive）元件的堆叠的多层互连二维阵列（2D）的三维（3D）电路。这样的电路可提供用于增加集成电路的性能和平面密度的可能解决方案。

附图说明

附图示出本文描述的原理的各种实施例，且是说明书的一部分。所示实施例仅仅是示例，且不限制权利要求的范围。

图1A和1B示出忆阻元件的示例的横截面。

图2示出忆阻元件的示例性布置。

图3示出示例性电流-电压曲线。

图4A示出具有线性电流-电压特性的示例性设备的电流-电压曲线。

图4B示出包括具有非线性电流-电压特性的忆阻元件的示例性设备的电流-电压曲线。

图5示出包括忆阻元件的阵列的示例性多层结构。

图6A示出包括忆阻元件的阵列的另一示例性多层结构。

图6B示出图6A的示例性多层结构的透视图。

图6C示出图6A的示例性多层结构的顶视图。

图7A示出示例性忆阻元件的横截面。

图7B示出交叉阵列的原子力显微图像。

在整个附图中，相同的附图标记表示相似的但不一定相同的元件。

具体实施方式

在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了很多特定的细节，以便提供对当前的系统和方法的彻底理解。然而对本领域技术人员将明显的是，系统和方法可在没有这些特定细节的情况下被实施。在说明书中对“实施例”、“示例”或类似语言的提及意味着结合实施例或示例来描述的特定特征、结构或特性至少包括在一个实施例或示例中，但不一定在其它实施例或示例中。在说明书中的不同地方的短语“在一个实施例中”、“在一个示例中”或类似短语的各种实例不一定都指同一实施例或示例。

如在本文中使用的，术语“包括（includes）”意指包括但不限于，术语“包括（including）”意指包括但不限于。术语“基于”意指至少部分地基于。

在本文描述的是具有在穿过相邻的忆阻元件的最少的潜行电流的情况下便于读和写操作有目标地应用于在2D或3D电路中的单独忆阻元件的电子特性的忆阻元件。本文描述的忆阻元件基于忆阻元件的氧化物异质结而在低电阻状态下展示出非线性电流-电压特性。此外描述了多层结构，其为包括忆阻元件的堆叠的多层互连2D阵列的3D电路。

在本文提供的忆阻元件拥有在穿过相邻的忆阻元件（即，半选择设备）的最少的潜行电流的情况下便于电位（即，读取电压或写电压）有目地地施加到多层结构中的单独忆阻元件的电流-电压特性。也就是说，本文提供的忆阻元件的电流-电压特性使得电位可在很小地激活多层结构中的相邻忆阻元件的情况下施加到2D或3D电路中的给定忆阻元件。

本文描述的忆阻元件和多层结构可应用于能够存储信息的任何介质。在示例中，存储在介质上的信息可由机器（包括计算机）读取。这样的介质的非限制性示例包括非易失性计算机可读存储器的形式，包括例如半导体存储设备，例如动态随机存取存储器、电阻随机存取存储器、闪存、只读存储器、以及静态随机存取存储器。

图1A示出根据本文描述的原理的示例性忆阻元件100。忆阻元件100包括设置在第一电极110和第二电极115之间的活性区105。活性区105包括转换（switching）层120和由掺杂剂源材料形成的导电层125。转换层120由能够携载掺杂剂物质并在外加电位下传输掺杂剂的转换材料形成。导电层125设置在转换层120之间并与转换层120电接触。导电层125由掺杂剂源材料形成，该掺杂剂源材料包括能够在外加电位下漂移到转换层中并因而改变忆阻元件100的导电性的掺杂剂物质。当在第一方向上将电位施加到忆阻元件100时，转换层产生过量掺杂剂。当电位的方向反转时，电压电位极性反转，且掺杂剂的漂移方向反转。转换层产生了掺杂剂的缺陷。