[发明专利]一种电控三级开关器件

说明书

技术领域

本发明是一种电控开关器件

背景技术

以一个薄膜夹于两个电极之间而构成的电阻式存储器(或记忆体)开关器件是已知的。此类器件工作于两个状态：高阻态和低阻态，分别代表“关”和“开”的状态。此类技术代表了二进制编码系统的应用。和此类器件工作于两个状态相比，本发明工作于三个状态，可基于三进制编码系统予以应用。

发明内容

和二进制编码系统相比，三进制编码系统具有其自身的优越性，具有二进制编码所不具有的一些优点。本发明可应用于各种逻辑电路，作为存储器(或记忆体)的一部分，或作为逻辑模块与记忆模块之间的连接，也可应用于人工神经网络技术或其他领域。本发明结构简单，易于被集成到传统集成电路。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明的上述和其他目的，特征及其它优点将被更清楚地理解。

图1A是本发明所述开关器件实施例的透视示意图，显示一个活性区夹在两个电极之间，该活性区包含一个主要活性区。

图1B是图1A的采取沿2-2方向的横断面示意图。

图2A-2C是表示一种三级开关器件工作于不同状态的能带图。

图3A是本发明所述开关器件实施例的透视示意图，显示一个活性区夹在两个电极之间，该活性区包含一个主要活性区和一个次要活性区，其主要活性区靠近上电极。

图3B是图3A的采取沿2-2方向的横断面示意图。

图4A是本发明所述开关器件实施例的透视示意图，显示一个活性区夹在两个电极之间，该活性区包含一个主要活性区和一个次要活性区，其主要活性区靠近下电极。

图4B是图4A的采取沿2-2方向的横断面示意图。

图5A是是本发明所述开关器件实施例的透视示意图，显示一个活性区夹在两个电极之间，该活性区包含一个主要活性区和两个次要活性区，其主要活性区位于两个次要活性区之间。

图5B是图5A的采取沿2-2方向的横断面示意图。

图中101.电极，102.电极，103.活性区，103a.主要活性区，103b.次要活性区，103c.次要活性区，CBM.导带底，VBM.价带顶，E_F.费米能级，Defect level.杂质(或缺陷)能级。

具体实施方式

该详细描述和附图只是用于说明本发明，而不是限制由权利要求和其等价物定义的本发明的范围。结合最佳实施例的详细描述和附图，本发明前述的和其他的特点和优点得以进一步明确。对于本领域的技术人员，其应当了解，在不违背本发明所阐述的各种原则的情况下，其他类似结构的实施例也一样适用于本发明。

定义：

本发明中的纳米尺度是指0.1纳米到100纳米之间的范围

本发明中的微米尺度是指0.1微米(不含)到100微米之间的范围

本发明中的“导电丝”(英文文献中常用“filament”表示)是指基体材料中的类金属性质的导电通道，是由于基体材料中发生了一定形式的原子重排。以氧化物为例，氧空位聚集于晶界；通过类似的原子重排，一种具有金属导电属性的导电通道得以在基体材料中形成。虽然基体材料本身常常是半导体或绝缘性的，但由于这类通道的存在而使其导电性能大大提高。除了原子重排，某些特定材料的电极的原子也可以扩散到一定的基体材料中形成“丝状”导电通道，比如说，银电极上的银原子扩散到硫化银(Ag₂S)中。

本发明中所指“第一类材料”是指半导体或绝缘材料(也包含了分子结构)。一般来说，具体的材料可以是但却不限制于硅，锗，碳，氧化物，氮化物，硫化物，磷化物，碲化物，氯化物，硅化物，砷化物，碳化物，锗化物，溴化物，有机化合物，以及这些材料的可能组和物或混合物。这类材料可以被掺杂到一定的能级。该掺杂可选自于氢，硅，硼，碳，碱性离子，金属离子，氧阴离子或空缺，硫阴离子或空缺，硒阴离子或空缺，碲阴离子或空缺，氮阴离子或空缺，磷阴离子或空缺，砷阴离子或空缺，或卤素阴离子或空缺。