[发明专利]可定制的非线性电器件

权利要求书

1.一种可定制的非线性电器件，包括：

第一导电层；

第二导电层；以及

金属-氧化物层，夹在所述第一导电层和所述第二导电层之间，以形成所述金属-氧化物层和所述第一导电层之间的第一整流界面以及所述金属-氧化物层和所述第二导电层之间的第二整流界面，所述金属-氧化物层包括共存的金属原子和金属氧化物的导电混合物。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述金属-氧化物层包括所述第一整流界面处的第一氧化物浓度以及所述第二整流界面处的第二氧化物浓度，其中所述第一氧化物浓度高于所述第二氧化物浓度，其中所述第一整流界面表现比所述第二整流界面更强的整流行为和更高的击穿电压，使得所述非线性电器件表现非对称的非线性电行为。

3.根据权利要求1所述的器件，其中所述金属-氧化物层包括结晶膜、非晶膜或者带有一个结晶相和一个非晶相的膜中的一种。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述金属-氧化物层包括溅射膜，所述溅射膜包括过渡金属氧化物基体以及散布在所述过渡金属氧化物基体中的未氧化的过渡金属。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一导电层和所述第二导电层包括不同的金属。

6.根据权利要求1所述的器件，其中所述金属原子包括第一金属元素，并且所述金属氧化物包括第二金属元素。

7.根据权利要求1所述的器件，进一步包括存储器件，其中所述存储器件是忆阻器、忆容器或者忆感器中之一。

8.根据权利要求7所述的器件，其中所述存储器件包括钽层、钽氧化物忆阻基体以及铂层，其中所述钽氧化物忆阻基体夹在所述钽层和所述铂层之间。

9.根据权利要求7所述的器件，其中所述存储器件包括忆阻基体和移动掺杂剂，所述移动掺杂剂响应于所施加的编程电压而移动穿过所述忆阻基体，所述编程电压大于编程电压阈值。

10.根据权利要求9所述的器件，其中所述第一整流界面的电特性与所述存储器件的电特性匹配，使得所述第一整流界面在低于所述编程电压阈值的读取电压下会击穿，以允许电流流过所述非线性电器件。

11.根据权利要求7所述的器件，其中在第一读取电压下所述金属-氧化物层和与所述金属-氧化物层的界面的电阻与在所述第一读取电压下穿过所述存储器件的电阻匹配，使得能够确定存储器件的状态。

12.根据权利要求1所述的器件，其中所述可定制的非线性电器件在低于读取电压的电压下表现电流阻挡区域，并且在施加大于所述读取电压的编程电压时表现遍历一电阻范围的可编程的模拟转换行为。

13.一种用于形成非线性电器件的方法，包括：

在受控的氧化环境中在第一导电层上形成金属-氧化物层，以形成第一整流界面；

在所述金属-氧化物层之上设置第二导电层，以形成第二整流界面；以及

在所述第二导电层上形成存储器件，所述存储器件具有编程电压阈值；

其中在低于所述编程电压阈值的电压下，整流界面中至少之一会击穿，以允许电流流过所述非线性电器件。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述受控的氧化环境下控制氧气流，以产生具有共存的金属原子和金属氧化物的导电混合物的所述金属-氧化物层，使得在低于所述编程电压阈值的电压下，整流界面中至少之一会击穿，以允许电流流过所述金属-氧化物层。

15.一种可定制的非线性电器件，包括：

第一导电层；

第二导电层；

金属-氧化物层，夹在所述第一导电层和所述第二导电层之间以形成所述金属-氧化物层和所述第一导电层之间的第一整流界面以及所述金属-氧化物层和所述第二导电层之间的第二整流界面，所述金属-氧化物层包括共存的金属原子和金属氧化物的导电混合物；以及

忆阻器，其中所述金属-氧化物层的电特性被定制以与所述忆阻器的读取电压匹配，使得在低于读取电压时整流界面中至少之一会阻挡电流，并且在所述读取电压下整流界面中至少之一会击穿以允许电流流过所述忆阻器。