[发明专利]一种电磁转换器件以及包含这种电磁转换器件的信息存储器

说明书

一种电磁转换器件，包括：中间层和位于该中间层两侧的电极层，其中，中间层为磁电耦合介质层。该电磁转换器件可以作为第四种基本电路元件，具有电荷与磁通相互转换的功能，为电子电路与信息功能器件的设计增加了新的自由度。另外，该电磁转换器件可以作为存储单元构成一种非易失性磁电信息存储器。

交叉引用

本申请要求2015年2月13日提交的申请号为2015100785406的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用包含在本发明中。

技术领域

本发明属于信息技术领域，尤其涉及一种电磁转换器件以及包含这种电磁转换器件的信息存储器。

背景技术

在传统的电路理论里，电阻器、电容器、电感器是最基本的三类元器件，电阻器是转换电流与电压的器件，电容器是转换电压和电荷的器件，而电感器是转换电流与磁通的器件。1971年，美国加州大学的Leon Chua基于对称性的考虑，首先从理论上提出应该存在第四种基本电路元器件，它由电荷与磁通的转换关系来定义(文章名称：Memristor–themissing circuit element；期刊：IEEE Transactions on Circuit Theory；卷号18；页码：507～519；年份：1971)，如公式(1)所示。由于当时找不到转换电荷与磁通的物理实例，LeonChua通过公式(1)的两边对时间t求导得到了公式(2)，进而得到了公式(3)。然而，由公式(3)定义的电路元件M等同于一个电阻R，因而没有什么意义。为了使M不同于常规的电阻，Leon Chua假定M可以不是一个常数，而是一个依赖于电荷q和时间t的变量，由此得到了公式(4)。Leon Chua认为，由公式(4)可以定义一个非线性电阻，称为忆阻器(memristor)，并把它当作缺失的第四种基本电路元件。

v＝Mi (3)

v(t)＝M(q(t))i(t) (4)

在这一理论提出了近40年之后，美国惠普公司的研究人员发现一个简单的Pt/TiO₂/Pt三明治结构表现出与理论预言的忆耦器相似的i-v关系曲线，从而宣布在实验上发现了忆阻器(参见D.B.Strukov,G.S.Snider,D.R.Stewart,R.S.Williams在Nature上发表的The missing memristor found，卷号：453；页码：80～83；年份：2008)。

虽然忆阻器由于具有非线性记忆功能而拥有重要的应用前景，但是它并不能作为真正的第四种基本电路元件。首先，忆阻器不满足第四种基本元件的原始定义(公式1)，即直接由电荷与磁通之间的转换关系来定义；其次，忆阻器实质上是电阻器件，其运行与操作可以与磁通完全无关，也不具备磁通记忆功能；第三，忆阻器作为非线性器件与其他三个线性基本元件在地位上不等价，造成基本电路理论上的矛盾。最后，由于忆阻器实质上是电阻器件，操纵功耗较高，与理想的电荷与磁通转换器件的较低功耗相比差距非常大，因而它的应用很受限制。所以，严格满足原始定义直接实现电荷-磁通相互转换的第四种基本电路元件依然缺失。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电磁转换器件，包括：中间层和位于所述中间层两侧的电极层，其中，所述中间层为磁电耦合介质层。

根据本发明的电磁转换器件，优选地，所述磁电耦合介质层由具有线性磁电耦合效应的材料构成，由此形成线性电耦器。