[发明专利]电阻开关材料元件以及采用该电阻开关材料元件的器件

权利要求书

1.一种电阻开关材料元件，包括：

电阻开关材料层，设置在第一电极与第二电极之间；以及

自整流层，设置在所述电阻开关材料层与所述第一和第二电极中的任一个之间。

2.如权利要求1所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层设置为接触所述电阻开关材料层。

3.如权利要求1所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层设置为具有根据所施加的电压而改变的隧穿机制。

4.如权利要求3所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层设置为在第一电压具有电流的流动受到限制的直接隧穿性质，以及在比第一电压高的第二电压具有电流的流动迅速增加的隧穿性质。

5.如权利要求1所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层包括在该自整流层的厚度方向上具有不同的导带偏移的第一区域和第二区域。

6.如权利要求5所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层设置为使得所述第一和第二区域中的，与向所述电阻开关材料层施加用于产生电阻变化的电流的方向更靠近的其中一个区域具有相对大的导带偏移。

7.如权利要求5所述的电阻开关材料元件，其中所述第一和第二区域设置为具有0.5eV或更大的导带偏移差。

8.如权利要求7所述的电阻开关材料元件，其中所述第一和第二区域设置为具有大于或等于1.0eV且小于或等于4.0eV的导带偏移差。

9.如权利要求5所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层具有包括至少两个层的结构，该至少两个层包括：

第一电介质材料层，包括所述第一区域；和

第二电介质材料层，包括所述第二区域，并由与所述第一电介质材料层不同类型的材料形成。

10.如权利要求9所述的电阻开关材料元件，其中所述第一和第二电介质材料层中的任一层是具有相对大的导带偏移的低电介质材料层，另一个是具有相对小的导带偏移的高电介质材料层。

11.如权利要求10所述的电阻开关材料元件，其中所述第一和第二电介质材料层中的至少一层由从SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、(Ba,Sr)TiO₃和SrTiO₃构成的组中选择的电介质材料形成。

12.如权利要求5所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层由一种电介质材料形成，并设置为使得具有预定厚度的所述第一区域的介电常数高于或低于具有其余厚度的所述第二区域的介电常数，因此所述第一和第二区域在所述厚度方向上具有不同的介电常数。

13.如权利要求12所述的电阻开关材料元件，其中所述自整流层由从SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、(Ba,Sr)TiO₃和SrTiO₃构成的组中选择的电介质材料形成。

14.如权利要求1所述的电阻开关材料元件，其中所述电阻开关材料层包括第一材料层和第二材料层，并由于所述第一和第二材料层之间的离子物种转移而具有电阻开关性质。

15.如权利要求14所述的电阻开关材料元件，其中所述第一材料层是氧供应层，所述第二材料层是氧交换层。

16.如权利要求14所述的电阻开关材料元件，其中所述第一材料层由第一金属氧化物形成，所述第二材料层由与所述第一材料层相同或不同的第二金属氧化物形成。