[发明专利]可电擦去的，能直接重写的多位单一单元存储元件和用它制成的阵列

权利要求书

1、一种电操作、可直接重写、多比特、单一单元存储元件，包括：

确定单一单元存储元件的大容量存储材料，所述存储材料的特征是(1)电阻值大的动态范围、(2)对应于预选的电输入信号，将所述动态范围中一系列电阻中之一设定，以便提供具有多比特存储能力的所述单一单元；

一对彼此隔开设置的接触区，用来施加所述电输入信号，将所述存储材料设定在所述动态范围内的预选的电阻值；

不管所述材料的先前的阻值如何，所述单一单元存储材料，能通过预选电信号可设定在所述动态范围内任何阻值。

2、根据权利要求1的存储元件，其所述的单一单元包括一个同质的硫族存储材料的单块体，所述大容量存储材料的厚度在500到5000。

3、根据权利要求1的存储元件，其中所述电阻值的动态范围具有至少4个可检测的不同级别。

4、根据权利要求1的存储元件，其中所述存储材料选自由Se、Te、Ge、Sb及其混合物或合金组成的一组材料中。

5、根据权利要求4的存储元件，其中所述的存储材料包括Te、Ge和Sb，其比例为Te_aGe_bSb_{100-（a+b）}，脚标是原子百分比，组成的组分的总量为100%，并且40≤a≤58，8≤b≤40。

6、根据权利要求1的存储元件，其中所述大容量存储材料被控制地设置在直径小于2微米的孔隙中。

7、根据权利要求1的存储元件，其中将所述存储材料设定在所述动态范围内的任何阻值的所述预选电信号是至少一个电信号脉冲，电压在1至25伏，信号持续时间小于500毫微秒左右。

8、根据权利要求7的存储元件，其中所述预选电信号是一系列电信号脉冲，为起始脉冲提供反馈电路，保证所述存储元件被设定在预选的电阻值。

9、根据权利要求1的存储元件，其中，形成所说的大容量存储材料和所述接触区，以便确定薄膜材料的矩阵阵列，利用薄膜隔离器件，把所述阵列中的每一个存储元件，与阵列中其它存储元件可编址地隔离开，以便确定可独立编址的高密度和多比特存储单元的三维多级阵列。

10、一种可直接重写、多级、单一单元存储元件的电操作存储阵列，包括：

一个衬底;

一系列可独立编址、电激活的、可直接重写的、多级单一单元存储元件，它们在所述衬底上相隔地设置在一系列行和列中;

与每个独立的存储元件相关的隔离器件，把所述元件与所述一系列存储元件的其余部分隔离开;

由大容量存储材料确定的每个所述单一单元存储元件，所述存储材料具有可电调制的费米能级位置，所述位置的特征在于具有在一个实质不同电阻的大动态范围内调制的能力，同时保持实质不变的光学带隙，所述材料进一步的特征在于响应预选电输入信号，设定在所述动态范围内的一系列电阻值之一，以便提供具有多级存储能力的所述单一单元存储元件;

每个所述存储元件包括一对隔离设置的接触区，用来提供所述电输入信号、将所述存储材料设定在所述动态范围内的预选电阻值，所述两个接触区提供了用于存储信息的读出和将信息写入所述存储材料的接点上;

所述存储材料的单一单元，可通过预选的电信号设定在所述动态范围内的任一阻值，而不管所述材料先前设定的阻值如何，即使设定信号终止后，所述材料也能保持设定在该阻值;

地址线使每个存储元件的一侧与所述大容量存储材料电接触，以及每个所述存储元件的另一侧与所述隔离器件电接触，从而提供一种方法，用于选择地和单独地设定和读出每个独立存储元件的电阻值。

11、根据权利要求10的存储阵列，其中每个所述单一单元存储元件包括一个同质的硫族存储材料的单块体，该材料选自由Se、Te、Ge、Sb、Bi、Pb、Sn、As、S、Si、P、O及其混合物或合金组成的一组材料。

12、根据权利要求10的存储阵列，其中所述动态范围和所述多级能力，提供了在一个单一单元存储元件至少二进制信息中的1和1/2比特。