[发明专利]具有本征二极管的可切换结

说明书

背景技术

纳米级电子装置预示了许多优点，包括显著减小的特征尺寸和针对自组装和针对其它相对廉价的、非基于光刻的制造方法的潜力。纳米线纵横闩（crossbar）阵列能够用来形成多种电子电路和器件，包括超高密度非易失性存储器。可以在两个纳米线相互重叠的交叉点处的纳米线之间插入结元件（junction element）。可以将这些结元件编程以保持两个或更多导电状态。例如，结元件可以具有第一低电阻状态和第二较高电阻状态。可以通过选择性地设置纳米线阵列内的结元件的状态来将数据编码到这些结元件中。增加结元件的稳健性和稳定性能够提供显著的操作和制造优点。

附图说明

附图图示了本文所述原理的各种实施例，并且是本说明书的一部分。所图示的实施例仅仅是示例且不限制权利要求的范围。

图1是根据本文所述原理的一个实施例的纳米线纵横闩架构的一个说明性实施例的透视图。

图2是根据本文所述原理的一个实施例的结合了结元件的纳米线纵横闩架构的等角视图。

图3A和3B是根据本文所述原理的一个实施例的示出通过纵横闩存储器阵列的一部分的电流路径的说明性图。

图4A～4C是根据本文所述原理的一个实施例的说明性可切换结元件的各种操作状态的图。

图5是根据本文所述原理的一个实施例的结合了二氧化钛和钛酸锶层以在一个电极/半导体界面处产生稳定的二极管界面的说明性可切换结元件的图。

图6A和6B是根据本文所述原理的一个实施例的可切换结元件的说明性实施例的图。

遍及各图，同样的附图标记指示类似但未必同样的元件。

具体实施方式

纳米级电子装置预示了许多优点，包括显著减小的特征尺寸和针对自组装和针对其它相对廉价的、非基于光刻的制造方法的潜力。一个特别有前途的纳米级器件是纵横闩架构。对纳米级交叉线器件中的切换的研究先前已报告说这些器件可以被可逆地切换，并且可以具有～10³的“开关（on-to-off）”电导比（conductance ratio）。这些器件已被用来构建纵横闩电路并提供用于产生超高密度非易失性存储器的一种有前途的途径。另外，纵横闩架构的多用性适合于产生其它通信和逻辑电路。例如，可以完全由纵横闩开关阵列或由开关和晶体管所构成的混合结构来构建新的逻辑系列。这些器件具有显著地增加CMOS电路的计算效率的潜力。这些纵横闩电路在某些情况下可以替换CMOS电路，并且使得能够在不必进一步缩小晶体管的情况下实现数个数量级的性能改善。

纳米级电子器件的设计和制造提出许多挑战，正在解决这些挑战以改善纳米级电子器件的大规模生产并将这些器件结合到微米级和较大尺度的系统、器件和产品中。

在以下说明中，出于解释的目的，阐述了众多具体细节以便提供对本系统和方法的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是可以在没有这些具体细节的情况下实践本设备、系统和方法。在说明书中参考“实施例”、“示例”或类似语言意指结合该实施例或示例所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少那一个实施例中，但未必在其它实施例中。在本说明书中各种位置上的短语“在一个实施例中”或类似短语的各种实例未必全部涉及相同的实施例。

遍及本说明书，使用了用于电流的流动的常规标志法。具体地，正电荷（“空穴”）的流动方向是从电源的正侧到电源的更负侧。

图1是说明性纳米线纵横闩阵列（100）的等角视图。纵横闩阵列（100）由被第二层近似平行纳米线（106）覆盖的第一层近似平行纳米线（108）构成。第二层（106）中的纳米线在取向上粗略地垂直于第一层（108）中的纳米线，不过层之间的取向角可以改变。这两层纳米线形成栅格或纵横闩，第二层（106）中的每个纳米线覆盖在第一层（108）的纳米线中的所有纳米线上面并在表示两个纳米线之间的最紧密接触的纳米线交叉点处与第一层（108）中的每个纳米线进行紧密接触。

虽然用矩形横截面示出了图3中的单独纳米线（102、104），但是纳米线还可以具有正方形、圆形、椭圆形或更复杂的横截面。纳米线还可以具有许多不同的宽度或直径和纵横比或偏心率。术语“纳米线纵横闩”可以指的是除纳米线之外还具有一层或多层亚微米级导线、微米级导线或具有较大尺度的导线的纵横闩。