[发明专利]基于基元电容的存储基元和用于操作存储基元的方法

权利要求书

1.一种存储基元，包括：

双向存取器件，其包括隧穿电容；

存储元件，其在电气上与所述双向存取器件串联耦合，可将所述存储元件编程为第一状态和第二状态之一，所述存储元件在所述第一状态具有第一电容并且在所述第二状态具有第二电容，所述第一电容低于所述第二电容，可通过施加第一写入电压将所述存储元件编程为所述第一状态，并且可通过施加与所述第一写入电压极性相反的第二写入电压将所述存储元件编程为所述第二状态；以及

读取单元，其被配置为读出由于施加读取电压时跨所述存储元件和所述双向存取器件的压降所导致的瞬时读取电流。

2.根据权利要求1的存储基元，其中所述读取单元包括用于判定所述存储元件是被编程为所述第一状态还是所述第二状态的读出阈值，所述读出阈值基于所述第一电容与所述第二电容之间的比率。

3.根据权利要求1的存储基元，还包括：

其中所述双向存取器件包括隧穿绝缘体材料；以及

其中所述存储元件包括宽带隙材料。

4.根据权利要求1的存储基元，还包括：

第一端子，其电耦合到所述双向存取器件；以及

第二端子，其电耦合到所述存储元件。

5.根据权利要求1的存储基元，其中所述存储元件的厚度为5纳米或更大。

6.根据权利要求1的存储基元，其中所述双向存取器件的厚度在1纳米与5纳米之间。

7.根据权利要求1的存储基元，其中所述双向存取器件的至少一个物理尺寸基于所述读取电流的最大化。

8.根据权利要求1的存储基元，其中所述双向存取器件的至少一个物理尺寸基于读取间隔内所述读取电流整体的最大化。

9.根据权利要求1的存储基元，其中所述存储元件包括以下项中的至少一个：无定形碳材料、碳化硅材料、氮化铝材料、氮化镓材料以及掺氮无定形碳材料。

10.根据权利要求1的存储基元，其中所述存储元件在所述第一状态包括第一电阻并且在所述第二状态包括第二电阻，所述第一电阻高于所述第二电阻。

11.根据权利要求1的存储基元，其中所述双向存取器件包括以下项中的至少一个：氧化硅材料、氮化硅材料、氧化铝材料、氧化铪材料以及氧化镁材料。

12.根据权利要求1的存储基元，其中所述存储元件侧向地围绕所述双向存取器件。

13.根据权利要求1的存储基元，其中所述双向存取器件层叠在所述存储元件附近。

14.一种用于操作存储基元的方法，所述方法包括：

跨存储元件和双向存取器件施加读取电压，可将所述存储元件编程为第一状态和第二状态之一，所述存储元件在所述第一状态具有第一电容并且在所述第二状态具有第二电容，所述第一电容低于所述第二电容；

读出由于跨所述存储元件和所述双向存取器件的压降所导致的瞬时读取电流；以及

基于在读取间隔期间所述读取电流是大于还是小于读出阈值，判定所述存储元件是所述第一状态还是所述第二状态，基于所述第一电容与所述第二电容之间的比率确定所述读出阈值。

15.根据权利要求14的方法，还包括：

其中所述双向存取器件包括隧穿绝缘体材料；以及

其中所述存储元件包括宽带隙材料。

16.根据权利要求14的方法，其中所述双向存取器件的至少一个物理尺寸基于所述读取电流的最大化。

17.根据权利要求14的方法，其中所述双向存取器件的至少一个物理尺寸基于读取间隔内所述读取电流整体的最大化。

18.根据权利要求14的方法，其中进一步基于所述存取器件和所述存储元件的电容比率确定所述读出阈值。

19.根据权利要求14的方法，其中所述存储元件包括以下项中的至少一个：无定形碳材料、碳化硅材料、氮化铝材料、氮化镓材料以及掺氮无定形碳材料。

20.根据权利要求14的方法，其中所述双向存取器件包括以下项中的至少一个：氧化硅材料、氮化硅材料、氧化铝材料、氧化铪材料以及氧化镁材料。