[发明专利]铁电存储器多位数据存储的操作方法

权利要求书

1、一种实现铁电存储器多位数据存储的操作方法，其特征在于：在铁电存储器的铁电薄膜电容存储单元上，通过外加n对电压值不等的正负写脉冲电压±V_i，i＝1、2、…、n，得到2n个剩余极化强度值，并相应定义出2n个存储态，再通过外加一个固定正读电压来读取2n个存储态；其读写操作方法如下：

写操作：以n＝2为例，n＞2时依此类推；2对电压值不等的外加正负写脉冲电压±V₁和±V₂，V₂＞V₁＞0，可产生4个不同的剩余极化强度值P_rj，j＝0、1、2、3，对4个剩余极化强度值P_rj赋值定义，具体步骤如下：

步骤1：在铁电薄膜电容上外加一个大的正写脉冲电压V₂后，使铁电薄膜电容剩余极化强度值为P_r0，定义为存储态“00”；

步骤2：在铁电薄膜电容上外加一个小的正写脉冲电压V₁后，使铁电薄膜电容剩余极化强度值为P_r1，定义为存储态“01”；

步骤3：在铁电薄膜电容上外加一个小的负写脉冲电压-V₁后，使铁电薄膜电容剩余极化强度值为P_r2，定义为存储态“11”；

步骤4：在铁电薄膜电容上外加一个大的负写脉冲电压-V₂后，使铁电薄膜电容剩余极化强度值为P_r3，定义为存储态“10”；

读操作：通过外加一个固定正读电压，把不同存储态的铁电薄膜的剩余极化强度值P_r都极化到所述固定正读电压对应的饱和极化强度值P_sat，从而相应产生不同的差值P_sat-P_r，转换成具体电荷量被读操作系统所读取；对应于上述写操作中n＝2的例子，四个不同存储态读取信号如下：

存储态“00”对应的读取信号差值为P_sat-P_r0；

存储态“01”对应的读取信号差值为P_sat-P_r1；

存储态“11”对应的读取信号差值为P_sat-P_r2；

存储态“10”对应的读取信号差值为P_sat-P_r3。

2、根据权利要求1所述的多位数据存储的操作方法，其特征在于：在写操作中，所述外加写脉冲电压持续时铁电薄膜产生饱和极化强度值；所述外加写脉冲电压消除后铁电薄膜会由饱和极化强度值变为相应的剩余极化强度值P_r。

3、根据权利要求2所述的多位数据存储的操作方法，其特征在于：所述铁电薄膜材料的饱和极化强度值和剩余极化强度值P_r与所述外加写脉冲电压值有关。

4、根据权利要求1所述的多位数据存储的操作方法，其特征在于：在读操作中，所述外加固定正读电压值与外加最大正写脉冲电压值相等。

5、根据权利要求4所述的多位数据存储的操作方法，其特征在于：所述外加固定正读电压持续时对应产生一个正饱和极化强度值P_sat；并且通过差值P_sat-P_r的不同来区分各种存储态；只需外加一个固定读电压就能读取不同的存储态。

6、根据权利要求5所述的多位数据存储的操作方法，其特征在于：所述差值P_sat-P_r引起的电荷量大小由铁电薄膜电容的尺寸大小决定。

7、根据权利要求1所述的多位数据存储的操作方法，其特征在于：所述存储态的数量2n取决于读操作系统对电荷信号的分辨能力。