CN107924995A - 相关电子开关 - Google Patents
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Abstract
本文公开的主题可以涉及相关电子开关。
Description
技术领域
本文公开的主题可以涉及相关电子开关设备。
背景技术
集成电路设备(例如电子开关设备)可以在各种类型的电子设备中找到。例如，存储器和/或逻辑设备可以包含可以用在计算机、数字照相机、蜂窝电话、平板设备和个人数字助理等中的电子开关。设计者考虑对任何特定应用的适用性时可能感兴趣的与(例如可以被结合在存储器和/或逻辑设备中的)电子开关设备有关的因素可以包括例如物理尺寸、存储密度、工作电压和/或功耗。设计者可能感兴趣的其他示例性因素可以包括制造成本、易于制造、可扩展性和/或可靠性。而且，对具有较低功率和/或较高速度特性的存储器和/或逻辑设备的需求似乎不断增加。
附图说明
要求保护的主题在说明书的结论部分被特别指出并明确要求保护。然而，对于组织和/或操作方法，连同其目的、特征和/或优点一起，如果阅读附图，通过参考以下详细描述可以被最好地理解，在附图中：
图1a示出了根据实施例的包括相关电子材料的相关电子开关设备的示例性实施例的框图。
图1b描绘了相关电子开关的示例性符号。
图2是根据实施例的相关电子开关的等效电路的示意图。
图3示出了根据实施例的相关电子开关的电流密度相对于电压的曲线图。
图4描绘了根据实施例的示例性复合设备的示意图。
图5描绘了根据实施例的包括晶体管的示例性复合设备的示意图。
图6示出了描绘根据实施例的示例性相关电子开关设备的示例性电流相对于电压曲线的示例性曲线图。
图7示出了描绘根据实施例的示例性相关电子开关设备的示例性电流相对于电压曲线的示例性曲线图。
图8示出了描绘根据实施例的示例性电流相对于电压曲线的示例性曲线图，该曲线图表示针对示例性相关电子开关设备的设置条件收集的数据。
图9示出了描绘根据实施例的示例性电流相对于电压曲线的示例性曲线图，该曲线图表示针对示例性相关电子开关设备的重置条件收集的数据。
图10描绘了根据实施例的包括二极管的示例性复合设备的示意图。
图11示出了描绘根据实施例的示例性电流相对于电压曲线的示例性曲线图，该曲线图表示针对包括二极管的示例性复合设备收集的数据。
图12是根据实施例的包括相关电子开关设备的示例性存储器单元的示意图。
图13是根据实施例的包括相关电子开关设备的示例性低通滤波器电路的示意图。
具体实现方式
在以下详细描述中参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记可以始终指示相同的部分以指示对应的和/或类似的组件。应当理解的是，附图中示出的组件不一定按比例绘制，例如为了说明的简单性和/或清楚性。例如，一些组件的尺寸可能相对于其他组件被放大。此外，应该理解，可以使用其他实施例。此外，在不脱离所要求保护的主题的情况下，可以做出结构和/或其他改变。还应该注意的是，可以使用诸如上、下、顶、底等之类的方向和/或参考来便于讨论附图，和/或不意图限制要求保护的主题的应用。因此，下面的详细描述不被理解为限制所要求保护的主题和/或等同物。
贯穿本说明书对一个实现方式、实现方式、一个实施例、实施例和/或类似项的引用意味着结合具体实现方式和/或实施例所描述的特定特征、结构和/或特性被包括在要求保护的主题的至少一个实现方式和/或实施例中。因此，例如在整个说明书中的各个地方出现这样的短语不一定意图指代所描述的同一实现方式或任何一个特定的实现方式。此外，应当理解，例如，所描述的特定特征、结构和/或特性能够以各种方式被组合在一个或多个实现方式中，并且因此在预期的权利要求范围之内。一般来说，这些和其他问题当然是随着上下文而变化的。因此，描述和/或使用的特定上下文提供关于所作推断的有用指导。
如本文使用的，术语“耦合”、“连接”和/或类似的术语被一般地使用。应该理解，这些术语不意图作为同义词。相反，“连接”通常用于指示例如两个或更多个组件处于直接物理接触，包括电接触；而“耦合”通常用于表示两个或更多个组件可能地处于直接物理接触，包括电接触；然而，“耦合”一般也用于表示两个或更多个组件不一定处于直接接触，但是仍然能够合作和/或交互。术语“耦合”也被一般地理解为表示间接连接，例如在适当的上下文中。
本文使用的术语“和”、“或”、“和/或”和/或类似的术语包括各种含义，这些含义也预期至少部分地取决于使用这样的术语的特定上下文。典型地，如果用于相关列表(例如A、B或C)，则“或”意在表示A、B和C(这里使用的是包含意义)，以及A、B或C(这里使用的是排他意义)。另外，术语“一个或多个”和/或类似的术语被用于描述单数的任何特征、结构和/或特性，和/或也被用来描述多个和/或一些其它组合的特征、结构和/或特性。同样地，术语“基于”和/或类似的术语被理解为不一定意在传达一组排他性因素，而是允许存在未必明确描述的附加因素。当然，对于上述所有内容，描述和/或使用的特定上下文提供了关于所作推断的有用指导。应该注意的是，以下描述仅提供了一个或多个说明性示例，并且要求保护的主题不限于这些一个或多个说明性示例；然而，同样，描述和/或使用的特定上下文提供了关于所作推断的有用指导。
本公开的特定方面包含相关电子材料(CEM)以形成相关电子开关(CES)，例如在存储器和/或逻辑设备中。CES设备也可用于其他类型的电子电路，例如下面更充分地讨论的滤波器电路。然而，要求保护的主题的范围在这些方面的范围不受限制。在该上下文中，CES可以表现出由电子相关而不是固态结构相变(例如相变存储器(PCM)设备中的晶体/非晶体或电阻性RAM设备中的细丝形成和导电)引起的基本上突然的导体/绝缘体转换。在一个方面，例如，与熔化/固化或长丝形成相反，CES中的基本上突然的导体/绝缘体转换可以响应于量子力学现象。在CES中的导电和绝缘状态之间和/或第一和第二阻抗状态之间的这种量子力学转换可以在若干方面中的任何一个中理解。如本文所使用的，术语“导电状态”、“较低阻抗状态”和/或“金属状态”可以互换，和/或有时可以被称为“导电/较低阻抗状态”。类似地，术语“绝缘状态”和“较高阻抗状态”在本文中可以互换使用，和/或有时可以被称为“绝缘/较高阻抗状态”。
在一个方面，可以根据莫特(Mott)转换来理解在绝缘/较高阻抗状态与导电/较低阻抗状态之间的相关电子开关材料的量子力学转换。在莫特转换中，如果发生莫特转换条件，则材料可以从绝缘/较高阻抗状态切换到导电/较低阻抗状态。莫特标准由(nC)1/3a≈0.26确定，其中nC是电子的浓度，“a”是玻尔(Bohr)半径。当达到满足莫特标准的临界载体浓度时，将发生莫特转换并且CES的状态将从较高电阻/较高电容状态变为较低电阻/较低电容状态。
另一方面，莫特转换由电子的本地化进行控制。当载体被本地化时，电子之间的强库仑相互作用将CEM的带分裂以产生绝缘体。当电子不再被本地化时，弱的库仑相互作用占据主导地位，并且带分裂被去除，产生金属(导电)带。这有时被解释为“拥挤电梯(crowdedelevator)”现象。当电梯里只有几个人时，人们可以轻松地移动，这类似于导电/较低阻抗状态。另一方面，当电梯达到一定的人群浓度时，人们不能再移动，这就类似于绝缘/较高阻抗状态。然而，应该理解的是，为了说明的目的而提供的这种经典解释，像量子现象的所有经典解释一样仅仅是不完全的类比，并且所要求保护的主题在这方面不受限制。
另一方面，除了电阻变化之外，从绝缘/较高阻抗状态切换到导电/较低阻抗状态还可能引起电容的变化。也就是说，一方面，CES可以包括可变电阻的属性以及可变电容的属性。例如，在金属状态下，CEM可以具有基本为零的电场，并因此具有基本为零的电容。类似地，在绝缘/较高阻抗状态下(其中电子筛选可能由于自由电子的密度较低而非常不完美)，外部电场可能能够穿透CEM，因此CEM将由于CEM的介电功能的物理变化而具有电容。因此，例如，一方面，在CES中从绝缘/较高阻抗状态到导电/较低阻抗状态的转换可引起电阻和电容二者的变化。
在实施例中，CES设备可以响应于CES设备的CEM的大部分体积中的莫特转换来切换阻抗状态。在实施例中，CES设备可以包括“体积开关”。如本文所使用的，术语“体积开关”是指切换阻抗状态的CES设备的CEM的至少大部分体积，诸如响应于莫特转换。例如，在实施例中，CES设备的CEM的基本上全部都可以响应于莫特转换来从绝缘/较高阻抗状态切换到导电/较低阻抗状态或从导电/较低阻抗状态切换到绝缘/较高阻抗状态。一方面，CEM可包含一个或多个过渡金属氧化物、一个或多个稀土氧化物、周期表中的一个或多个f区元素的一个或多个氧化物、一个或多个稀土过渡金属氧化物钙钛矿、钇和/或镱，但所要求保护的主题在这方面的范围不受限制。在实施例中，诸如CES设备之类的设备可以包括CEM，其包括选自包含铝、镉、铬、钴、铜、金、铁、锰、汞、钼、镍、钯、铼、钌、银、锡、钛、钒和锌(其可以链接到诸如氧之类的阳离子或其它类型的配体)的组中的一个或多个材料或其组合，但是所要求保护的主题在这方面的范围不受限制。
图1a示出了包括夹在诸如导电端子101和103之类的导电端子之间的CEM(例如，材料102)的CES设备的示例性实施例100。在实施例中，诸如CES设备100之类的CES设备可以包括可变阻抗器。如本文所使用的，术语“相关电子开关”和“可变阻抗器”是可以可互换的。至少部分地通过在诸如导电端子101和103之类的端子之间施加临界电压和临界电流，诸如材料102之类的CEM可以在上述导电/较低阻抗状态和绝缘/较高阻抗状态之间转换。如所提及的，由于相关电子开关材料的量子力学转换(作为施加的临界电压和施加的临界电流的结果)，可变阻抗器设备(例如，可变阻抗器100)中的CEM(例如，材料102)可以在第一阻抗状态和第二阻抗状态之间转换，如下面更详细地描述的。而且，如上所述，诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备可以表现出可变电阻和可变电容的特性二者。
在特定实施例中，诸如可变阻抗器设备100的可变阻抗器设备可以包括CEM，其可以至少部分地基于CEM的至少大部分由于相关电子开关材料的量子力学转换而在绝缘/较高阻抗状态和导电/较低阻抗状态之间转换，来在两个或更多个可检测阻抗状态之间进行转换。例如，在实施例中，可变阻抗器设备可以包括体积开关，因为可变阻抗器设备的CEM的基本上全部都可以响应于莫特转换而从绝缘/较高阻抗状态切换到导电/较低阻抗状态，或者从导电/较低阻抗状态切换到绝缘/较高阻抗状态。在该上下文中，“阻抗状态”表示可变阻抗器设备的可检测状态，仅提供一些示例，表示值、符号、参数和/或条件。在一个特定实施例中，如下所述，可以至少部分地基于在处于读取和/或感测操作中的可变阻抗器设备的端子上检测到的信号，来检测可变阻抗器的阻抗状态。在另一特定实施例中，如下所述，可变阻抗器设备可被置于特定阻抗状态以表示或存储特定值、符号和/或参数，和/或例如通过跨处于“写入”和/或“编程”操作中的可变阻抗器设备的端子施加一个或多个信号，来实现可变阻抗器设备的特定电容值。当然，所要求保护的主题不限于这里描述的特定示例性实施例的范围。
图1b描绘了例如可以在电路示意图中用来表示CES和/或可变阻抗器设备的示例性符号110。示例性符号110旨在提醒观看者CES和/或可变阻抗器设备(例如可变阻抗器设备100)的可变电阻和可变电容特性。示例性符号110并不意味着表示实际电路图，而仅仅是意味着作为电路图符号。当然，所要求保护的主题在这些方面的范围不受限制。
图2描绘了示例性可变阻抗器设备(例如可变阻抗器设备100)的等效电路的示意图。如上所述，可变阻抗器设备可以包括可变阻抗和可变电容的特性二者。例如，可变阻抗器设备的等效电路在实施例中可以包括可变电阻器，诸如与可变电容器(诸如可变电容器220)并联的可变电阻器210。当然，虽然可变电阻器210和可变电容器220在图2中被描绘为包括分立的组件，但可变阻抗器设备(例如可变阻抗器设备100)可以包括基本上均匀的CEM(诸如CEM 102)，其中CEM包括可变电容和可变电阻的特性。
下面的表1描绘了示例性可变阻抗器设备(例如可变阻抗器100设备)的示例性真值表。
| 电阻 | 电容 |
| R高(V施加) | C高(V施加) |
| R低(V施加) | C低(V施加)～0 |
表1-相关电子开关真值表
在实施例中，示例性真值表120示出了可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器100设备)的电阻，该可变阻抗器设备可以在较低电阻状态和较高电阻状态之间转换，其至少部分地是跨CEM施加的电压的函数。在实施例中，较低电阻状态的电阻可以比较高阻抗状态的电阻低10-100,000倍，但所要求保护的主题在这方面的范围不受限制。类似地，示例性真值表120示出了可变阻抗器设备(例如可变阻抗器100设备)的电容，该可变阻抗器设备可以在较低电容状态(对于示例性实施例，可以包括近似为零或非常小的电容)和较高电容状态之间转换，其至少部分地是跨CEM施加的电压的函数。应该注意，可变阻抗器不是电阻器，而是包括具有可变电容和可变电阻的特性二者的设备。在实施例中，电阻和/或电容值至少部分地取决于所施加的电压。
图3示出了根据实施例的跨诸如示例性可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备的导电端子(诸如导电端子101和103)的电流密度相对于电压的曲线图。至少部分地基于施加到诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备(例如，处于写入操作)的端子的电压，诸如CEM 102之类的CEM可被置于导电/较低阻抗状态或绝缘/较高阻抗状态。例如，施加电压V重置和电流密度J重置可以使可变阻抗器设备处于绝缘/较高阻抗状态，并且施加电压V设置和电流密度J设置可以使可变阻抗器设备处于导电/较低阻抗状态。也就是说，在实施例中，“设置”条件可以将诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备置于导电/较低阻抗状态，并且“重置”条件可以将诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备置于绝缘/较高阻抗状态。在将可变阻抗器设备置于较低阻抗状态或较高阻抗状态之后，可变阻抗器设备的特定状态可以至少部分地通过施加电压V读取(例如，处于读取操作)并且检测诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备的端子(例如，导电端子101和103)处的电流或电流密度来进行检测。
在实施例中，可变阻抗器设备的CEM可以包括例如任何TMO，例如钙钛矿、莫特绝缘体、电荷交换绝缘体和/或安德森(Anderson)无序绝缘体。在特定实现方式中，CES设备可以由诸如氧化镍、氧化钴、氧化铁、氧化钇和诸如Cr掺杂的钛酸锶、钛酸镧之类的钙钛矿、以及包括普氏(praesydium)钙锰矿的锰氧化物族、以及镧锰氧化物之类的材料形成。在实施例中，结合具有不完全d和f轨道壳的元素的氧化物可以表现出足够的阻抗切换特性以用于CES设备中。在实施例中，可以在没有电铸的情况下制备CES。其他实施例可以使用其他过渡金属化合物，而不脱离所要求保护的主题。例如，在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下，可以使用{M(chxn)2Br}Br2，其中M可以包括Pt、Pd或Ni，并且chxn包括1R、2R-环己烷二胺，并且可以使用其它这样的金属络合物。
一方面，图1的可变阻抗器设备可以包括包含TMO金属氧化物可变阻抗材料的材料，但应该理解，这些仅仅是示例性的并且不旨在限制要求保护的主题的范围。特定实现方式也可以采用其他可变阻抗材料。氧化镍NiO被公开为一种特定TMO。在本文中讨论的NiO材料可以掺杂外部配体，在实施例中，外部配体可以通过钝化界面并允许可调整的电压和阻抗来稳定可变阻抗特性。在特定实施例中，本文公开的NiO可变阻抗材料可以包括可以由NiO(Cx)表示的含碳配体。此处，在实施例中，本领域技术人员可以简单地通过平衡化合价来确定任何特定含碳配体和含碳配体与NiO的任何特定组合的x值。在另一特定示例性实施例中，掺杂有外部配体的NiO可被表示为NiO(Lx)，其中Lx是配体元素或化合物，x表示用于一个单位的NiO的配体的单位数。在实施例中，本领域技术人员可以简单地通过平衡化合价来确定任何具体配体以及配体与NiO或任何其他过渡金属的任何特定组合的x值。
根据实施例，如果施加足够的偏压(例如，超过带分裂电位)并且满足上述莫特条件(注入的电子空穴＝开关区域中的电子)，则可变阻抗器设备可以通过莫特转换从导电/较低阻抗状态快速切换到绝缘体状态。这可以发生在图3中的曲线的点308处。在该点处，电子不再被筛选并且变得本地化。这种相关性将带分裂以形成绝缘体。当可变阻抗器设备的CEM仍然处于绝缘/较高阻抗状态时，电流可能通过空穴的传输而产生。如果跨可变阻抗器设备的端子施加了足够的偏压，则可以将电子注入金属-绝缘体-金属(MIM)设备的位垒之上的MIM二极管中。如果已经注入了足够的电子并且跨端子施加了足够的电势以达到设置条件，则电子的增加可以筛选电子并且去除电子的本地化，这可能破坏形成金属的带分裂电势，从而将可变阻抗器设备置于导电/较低阻抗状态。
根据实施例，可变阻抗器设备的CEM中的电流可以通过至少部分地基于在写入操作期间限制的外部电流确定的外部施加的“顺应”条件来控制，以实现设置条件而将可变阻抗器设备置于导电/较低阻抗状态。这个外部施加的顺应电流还设置了随后的重置条件电流密度要求。如图3的特定实现方式中所示，在写入操作期间施加在点316处以将可变阻抗器设备置于导电/较低阻抗状态的电流密度J顺应可以确定用于在随后的写入操作中将可变阻抗器设备置于绝缘/较高阻抗状态的顺应条件。如图所示，在实施例中，可变阻抗器设备的CEM随后可以通过在点308处的电压V重置处施加电流密度J重置≥J顺应而被置于绝缘/较高阻抗状态，其中J顺应可以从外部施加。
顺应电流(诸如外部施加的顺应电流)因此可以在可变阻抗器设备的CEM中设置多个电子，这些电子将空穴“捕获”以用于莫特转换。换句话说，在写入操作中施加以将可变阻抗器设备置于导电/较低阻抗状态的电流可以确定要注入到可变阻抗器设备的CEM的空穴的数量，以用于随后将可变阻抗器设备转换为绝缘/较高阻抗状态。如下面更全面地讨论的，可以动态地施加顺应电流。
如上所述，响应于点308处的莫特转换，可发生到绝缘/较高阻抗状态的转换。如上所述，可变阻抗器设备的CEM中发生这样的莫特转换的条件是，其中，电子浓度n等于电子空穴浓度p。当满足以下莫特标准时会发生此情况，如表达式(1)如下所示：
其中：
λTF是托马斯费米(Thomas Fermi)筛选长度；并且
C是常数，针对莫特转换其等于大约0.26。
根据实施例，图3所示的曲线图的区域304中的电流或电流密度可以响应于从跨可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器设备100)的端子(诸如端子101和103)施加的电压信号注入空穴而存在。这里，当跨可变阻抗器设备(例如可变阻抗器设备100)的端子(例如端子101和103)施加临界电压VMI时，空穴的注入可以满足在电流IMI处导电到绝缘体的转换的莫特转换标准。这可以根据表达式(2)如下建模：
其中Q(VMI)是注入的电荷(空穴或电子)，并且它是所施加的电压的函数。如本文所用，符号“MI”表示金属-绝缘体转换，符号“IM”表示绝缘体-金属转换。也就是说，“VMI”和“IMI”是指将CEM从导电/较低阻抗状态转换到绝缘/较高阻抗状态的临界电压和临界电流。类似地，“VIM”和“IIM”是指将CEM从绝缘/较高阻抗状态转换到导电/较低阻抗状态的临界电压和临界电流。
注入空穴以实现莫特转换可以发生在带之间并且响应于临界电压VMI和临界电流IMI。通过使电子浓度n与所需的电荷浓度相等以根据表达式(1)由表达式(2)中的IMI注入的空穴引起莫特转换，这样的临界电压VMI对托马斯费米筛选长度λTF的依赖性可以根据表达式(3)建模如下：
其中ACEM是可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器设备100)的CEM(诸如CEM 102)的横截面积，并且其中在示例曲线300的点308处描绘的J重置(VMI)是在临界电压VMI处被施加到CEM以将可变阻抗器设备的CEM置于绝缘/较高阻抗状态的通过诸如CEM 102之类的CEM的电流密度。在实施例中，CEM可至少部分地通过歧化反应来在导电/较低阻抗状态和绝缘/较高阻抗状态之间切换。
根据实施例，可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器设备100)的CEM(诸如CEM 102)可以通过注入足够数量的电子以满足莫特转换标准而被置于导电/较低阻抗状态(例如，通过从绝缘/较高阻抗状态转换)。
在将可变阻抗器设备的CEM转换到导电/较低阻抗状态时，当已经注入了足够的电子并且跨可变阻抗器设备的端子的电势克服了临界切换电势(例如，V设置)时，注入的电子开始筛选并且不本地化双重占位(double-occupied)的电子以反转不均衡反应并关闭带隙。在图3的点314处描绘的电流密度J设置(VMI)，其用于在能够转换到导电/较低阻抗状态的临界电压VMI处的金属-绝缘体莫特转换中将可变阻抗器设备的CEM转换到导电/较低阻抗状态，可以根据表达式(4)如下表示：
Q(VMI)＝qn(VMI)
其中：
aB是玻尔半径。
根据实施例，用于在读取操作中检测可变阻抗器设备的存储器状态的“读取窗口”302可以被设置为读取电压V读取处图3的曲线的部分306(当可变阻抗器设备的CEM处于绝缘/较高阻抗状态)和图3的曲线的部分304(当可变阻抗器设备的CEM处于导电/较低阻抗状态)之间的差异。在特定实现方式中，读取窗口302可以用于确定可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器100设备)的CEM(诸如相关电子开关材料102)的托马斯费米筛选长度λTF。例如，在电压V重置处，电流密度J重置和J设置可以根据表达式(5)如下相关：
其中J关闭表示V重置处处于绝缘/较高阻抗状态的CEM的电流密度。例如，参见图3的点309。
在另一实施例中，用于在写入操作中将可变阻抗器设备的CEM置于绝缘/较高阻抗或导电/较低阻抗状态的“写入窗口”310可被设置为V重置与V设置之间的差值。建立|V设置|>|V重置|可以实现导电/较低阻抗和绝缘/较高阻抗状态之间的切换。V重置可以近似地包括由相关性引起的带分裂电势，并且V设置可以包括大约两倍的带分裂电势，以使得读取窗口可以近似地包括带分裂电势。在特定实现方式中，可以至少部分地通过可变阻抗器设备的CEM的材料和掺杂来确定写入窗口310的大小。
在实施例中，用于读取表示为可变阻抗器设备(例如可变阻抗器设备100)的阻抗状态的值的过程可以包括将电压施加到可变阻抗器设备的CEM。在实施例中，可以测量可变阻抗器设备的CEM内的电流和/或电流密度中的至少一个，并且可以至少部分地基于所测量的电流和/或电流密度来确定可变阻抗器设备的CEM的阻抗状态。
另外，在实施例中，阻抗状态的阻抗可以至少部分地取决于可变阻抗器设备的CEM的电容和电阻的组合。在实施例中，所确定的阻抗状态可以包括多个阻抗状态中的一个。例如，第一阻抗状态可以包括较低电阻和较低电容，并且第二阻抗状态可以包括较高电阻和较高电容。此外，在实施例中，多个阻抗状态的阻抗的比率可以与可变阻抗器设备的CEM的物理性质成比例。在实施例中，可变阻抗器设备的CEM的物理性质可以包括托马斯费米筛选长度和玻尔半径中的至少一个。此外，在实施例中，多个阻抗状态中的各个阻抗状态可以与数据值相关。另外，在实施例中，预定电压处的第一阻抗状态与第二阻抗状态之间的电流差异提供对读取窗口的指示。然而，所要求保护的主题在这些方面的范围不受限制。
在实施例中，多个电子可被提供给可变阻抗器设备的CEM，以使得CEM进入第一阻抗状态。可以向CEM提供多个空穴，以使得CEM进入第二阻抗状态。此外，在实施例中，多个电子可以使得跨CEM的电压大于设置电压阈值，并且多个空穴可以使得跨CEM的电压等于或大于重置电压阈值。此外，在实施例中，跨CEM的电压可以使得CEM中的电流密度等于或大于设置电流密度和/或设置电流，并且跨CEM的电压可以使得CEM中的电流密度等于或大于重置电流密度和/或重置电流。
此外，在实施例中，可以超过跨CEM的设置电压以及通过可变阻抗器设备的CEM的设置电流密度。此外，可以超过跨CEM的重置电压以及通过可变阻抗器设备的CEM的重置电流密度。此外，在实施例中，多个阻抗状态中的各个阻抗状态可以与数据值相关。
在实施例中，重置电压、设置电压和设置电压与重置电压之间的差异中的至少一个与可变阻抗器设备的CEM的物理性质成比例。例如，CEM的物理性质可以包括由于本地化引起的强电子电势和/或电子的相关性中的至少一个。此外，在实施例中，设置电压和重置电压之间的差异可以提供对写入/编程窗口中的至少一个的大小的指示。
图4描绘了示例性复合设备的实施例400的示意图。如本文所使用的，术语“复合设备”是指耦合到诸如电流源410之类的电流和/或电压源的诸如CES 420之类的CES。在实施例中，可以至少部分地通过CES(诸如CES 420)在被耦合到外部电流和/或电压源(诸如电流源410)时如何表现来限定复合设备行为。在实施例中，示例性电流源可以包括但不限于二极管和/或晶体管。如上所述，诸如CES 420之类的CES可能需要临界电压和临界电流条件二者来实现设置条件和/或实现重置条件。在实施例中，设置条件和重置条件包括独特的物理动作。例如，设置条件和/或重置条件分别需要特定的载体密度(即以便满足莫特标准)和施加的偏压以将空穴和/或电子注入到CES设备的CEM中。因此，在实施例中，当与诸如电流源410之类的不同的电流和/或电压源相耦合时，诸如CES 420之类的CES可以表现出不同的、独特的特性。因此，将诸如CES 420之类的CES耦合到诸如电流源410之类的不同的电流和/或电压源可以产生不同的复合设备，其展现出至少部分地取决于特定电流和/或电压源的特性。由于CES要求临界电压和临界电流二者(而不是一个或另一个)以从一个阻抗状态转换到另一阻抗状态，所以复合设备行为可能变化很大，这至少部地取决于电流/电压源的特性。该复合设备行为可以至少部分地取决于耦合到CES的特定电流和/或电压源，这可以通过研究由下面的表达式(6)表示的下列基尔霍夫电流定律等式来理解：
其中σ表示CEM电导率，ACEM表示CES设备的CEM的面积，并且dCEM表示CES设备的CEM的深度或厚度。
根据以上表达式(6)，可以看出，用于CES从导电/较低阻抗状态切换到绝缘/较高阻抗状态或从绝缘/较高阻抗状态切换到导电/较低阻抗状态的标准可以至少部分地由CEM设计来确定。在实施例中，CEM材料的组成和/或尺寸可以影响切换标准。例如，在实施例中，CEM面积的增加可以导致临界电流(I临界)和/或临界电压(V临界)的增加。类似地，通过CES(例如CES 420)的电流可以至少部分地取决于电流源和/或电压源(诸如电流源410)的特定特性，这至少部分地由于对用于切换的临界电压和和临界电流的决斗(duel)依赖性。此外，在实施例中，可以经由诸如电流源410之类的特定电流和/或电压源的一个或多个特性来控制和/或确定CES(诸如CES 420)的CEM内部的莫特转换。
图5描绘了包括诸如晶体管510之类的晶体管的示例性复合设备的实施例500的示意图，该晶体管作为耦合到CES(诸如CES 520)的电流源。在实施例中，可以跨诸如晶体管510之类的晶体管和诸如CES 520之类的CES设备来施加电压源(诸如电压源(VDD)540)。诸如电压源(Vg)530之类的附加电压源可以被施加到晶体管，例如晶体管510。例如，在实施例中，Vg 530可以被施加到NMOS晶体管(例如晶体管510)的栅极。由下面的表达式(7)表示的基尔霍夫电流定律方程可被用于考虑包括耦合到示例性CES 520的示例性晶体管510的示例性复合设备500的一个或多个特性。
VCEM＝VDD-Vds＝VDD-IdsRds
σ～σ(Vgs)
其中，在实施例中，Ids表示通过诸如晶体管510之类的晶体管的电流，Vds表示跨晶体管的电压，例如跨晶体管510的源极和漏极端子511和512的电压，并且其中Vgs表示施加到晶体管的电压，例如，跨晶体管510的栅极和源极端子513和511的电压。另外，Rds表示晶体管的电阻，例如，晶体管510的漏极和源极端子512和511之间的电阻。
如从上面的表达式(7)可以看出，通过CES设备(诸如CES 520)的CEM的电流可以至少部分地取决于跨诸如晶体管510之类的晶体管和诸如CES 520的CES设备施加的电压(例如，VDD 540)，并且还可以至少部分地取决于施加到晶体管的端子(例如，晶体管510的栅极端子513)的电压(例如，Vg 530)。因此，在实施例中，可以至少部分地经由诸如晶体管510之类的晶体管的电压和/或特性来控制和/或确定诸如CES 520之类的CES设备的CEM内部的莫特转换。例如，跨晶体管的电压降(诸如晶体管510的Vds)可以根据施加到诸如晶体管510之类的晶体管的端子(诸如栅极端子513)的电压(诸如Vg 530)而降低和/或增加。类似地，施加到诸如晶体管510之类的晶体管的端子(诸如栅极端子513)的电压(诸如Vg 530)可以控制诸如CES 520之类的CES设备的CEM中的空穴和/或电子的注入。另外，在实施例中，CES设备(诸如CES 520)的CEM的临界电压可以至少部分地由跨晶体管的电压(诸如跨晶体管510的源极和漏极511和512的Vds)来设置，和/或由跨诸如晶体管510之类的晶体管和诸如CES520之类的CES设备二者施加的电压(诸如VDD 540)来确定。例如，CES 520的临界电压可以至少部分地由晶体管510的Vds和/或由VDD 540来确定。类似地，例如，在实施例中，临界电流可以至少部分地通过施加到晶体管510的栅极端子513的Vg 530来确定。
下面提供的表达式(8)表示当σ相对较大时(诸如当CEM被置于导电/较低阻抗状态时)，上面提供的表达式(7)的特殊情况。
对于σ相对较大的情况，例如当CES设备的CEM被置于导电/较低阻抗状态时，电流可以通过诸如CES 520之列的CES设备而几乎没有电压降。因此，如从表达式(8)可以看出，在实施例中，流过诸如CES 520之类的CES设备的电流可以至少部分地取决于施加到诸如晶体管510之类的晶体管的诸如VDD 540之类的电压以及诸如晶体管510的Rds之类的晶体管的电阻。例如，当晶体管的电阻显显著大于CES设备的电阻而CES设备处于导电/较低阻抗状态时，可能发生晶体管(诸如晶体管510)的电阻很大程度上确定流经CES设备(诸如CES 520)的电流量的情况。
下面提供的表达式(9)表示当σ相对较小时(诸如当CEM处于绝缘/较高阻抗状态时)，上面提供的表达式(7)的特殊情况。
对于σ相对较小的情况，例如当CES设备的CEM被置于绝缘/较高阻抗状态时，通过晶体管(诸如晶体管510)的电流可以基本上由诸如CES520之类的CES设备的CEM的电阻来控制和/或确定。在实施例中，在这种情况下，VDD 540可以近似Vds，这至少部分地由于跨CES520的较大电压降。
继续包括耦合到诸如CES 520之类的CES的晶体管(诸如晶体管510)的复合设备(诸如复合设备500)的示例性实施例。图6示出了描绘CES设备(诸如CES设备520)的示例电流相对于电压曲线的示例性曲线图600。例如，示出了曲线图600，对应于CES设备(诸如CES520)的CEM的特定面积大小的临界电流621。还描绘了与CES设备(诸如CES520)的CEM的第二特定面积大小对应的第二临界电流622。例如，曲线图600，与临界电流622对应的CEM面积大于对应于临界电流621的CEM面积。因此，示例性曲线图600示出了CEM面积的增加可能导致临界电流的增加，从而影响CES设备(诸如CES 520)的切换行为，以及延伸为影响复合设备(诸如复合设备500)的切换行为。
如先前所讨论的，为了发生莫特转换，需要在诸如CES 520之类的CES设备的CEM中实现临界电流和临界电压两者。对于曲线图600中描绘的示例，对于对应于临界电流621的较小的CEM面积，实现临界电流和临界电压，并且在点601处发生莫特转换。对于对应于临界电流622的较大的CEM面积，在点602实现临界电流和临界电压。当然，所要求保护的主题不限于这里描述的具体示例的范围。
继续包括耦合到CES(诸如CES 520)的晶体管(诸如晶体管510)的复合设备(诸如复合设备500)的示例性实施例，图7示出了描绘CES设备(例如CES设备520)的示例性电流相对于电压曲线(诸如曲线701-704)的示例性曲线图700。在实施例中，各个示例性曲线(诸如曲线701-704)可以表示与不同的电压(诸如Vg 530的不同值)相对应的电流相对于电压特性，这些电压可以被施加到诸如复合设备500之类的复合设备的晶体管(诸如晶体管510)的诸如栅极端子513之类的端子。对于曲线图700中所描绘的示例，曲线704对应于可能超过曲线703的Vg 530的Vg530。类似地，曲线703对应于可能超过曲线702的Vg 530的Vg 530，并且曲线702对应于可能超过曲线701的Vg 530的Vg 530。临界电流值720与临界电压值710一起被描绘。如前所述，为了触发设置和/或重置条件，即触发莫特转换，临界电流和临界电压都必须在诸如CES 520之类的CES设备的CEM内部实现。
对于图7的曲线图700中描绘的示例，对应于示例性曲线701的Vg530将不足以触发设置和/或重置条件，因为从未达到临界电流值720。然而，对应于示例性曲线702、703和/或704的Vg 530将足以使得发生设置和/或重置条件。此外，如下面更详细解释的，例如，Vg 530的不同值可能导致Rsd和Ids的不同值。另外，如果使用不同的顺应电流，则对于设置和/或重置条件，临界电压也可以有相对小的变化。
图8是描绘表示针对设置条件的Vg 530的不同示例性值收集的数据的若干示例性电流相对于电压的曲线，或者换句话说，复合设备(诸如示例性复合设备500)的示例性CES(诸如CES 520)的从较高阻抗状态到较低阻抗状态的转换的示例性曲线图800。如前所述，顺应电流可以从外部施加到CES(诸如CES 520)。如图8中的示例性曲线图800所描述的，Vg(诸如Vg 530)可以用来动态地改变顺应性。此外，对于图8中描绘的示例，可能尚未实现Vg＝0.7V的设置条件，因为没有达到莫特转换的临界标准。
图9是描绘了表示针对重置条件的Vg 530的不同值收集的数据的若干示例性电流相对于电压的曲线，或者换句话说，复合设备(诸如示例性复合设备500)的示例性CES(诸如CES 520)的从导电/较低阻抗状态到绝缘/较高阻抗状态的转换的示例性曲线图900。如前所述，并且如示例性曲线图800所描绘的，顺应电流可以设置CES设备(诸如CES 520)的CEM中的电子的数量，其可以确定针对重置条件(即从导电/较低阻抗状态到绝缘/较高阻抗状态的莫特转换)要注入的空穴的量。如在图9中描绘的示例性曲线图900中可以看出的，在实施例中，在设置条件期间施加的Vg的不同值可以产生重置条件的不同的电流相对于电压曲线的特性。还注意的是，不存在针对Vg＝0.7V描绘的重置，因为800中描述的设备结果没有被设置在0.7V，因为它没有达到如上所述的莫特转换的临界标准。
如前面结合图3所讨论的，在写入操作期间施加的将诸如CES 520的CES置于导电/较低阻抗状态(即设置条件)的电流和/或电流密度可以确定用于在后续写入操作中将诸如CES 520的CES置于绝缘/较高阻抗状态(即重置条件)的顺应条件。如图3所描绘的，在实施例中，随后可以通过在电压V重置处施加电流密度J重置≥J顺应来将CES设备(诸如CES 520)的CEM置于绝缘/较高阻抗状态(即重置条件)，其中J顺应可以是外部施加。
因此，例如可以通过Vgs 530从外部施加的顺应电流可以确定CES设备(诸如CES520)的CEM中的电子的数量，这些电子将由电子空穴“捕获”以用于重置条件的莫特转换。换句话说，在写入操作中施加的将CES设备置于导电/较低阻抗状态的电流可以确定要注入到CES设备的CEM的空穴的数量，以用于随后将CES的CEM转换为绝缘/较高的阻抗状态。此外，对于实施例，在重置之后，系统可能丢失对任何先前的顺应性的存储，并且顺应条件在随后的设置条件期间可能需要被重新施加。该行为在图8和图9中被描绘，如上所述。
图10是描绘了包括耦合到诸如二极管1010之类的二极管的诸如CES1020之类的CES设备的示例性复合设备的实施例1000的示意图。在实施例中，二极管1010可以包括电流和/或电压源，以及跨二极管1010和CES1020二者施加的诸如VDD 1030的电压。可以通过如下表达式(10)来描述包括二极管(诸如二极管1010)的复合设备(诸如复合设备1000)的行为的特性。
VCEM＝VDD-VCE＝VDD-I二极管R二极管 (10)
其中Vce表示跨诸如二极管1010的二极管的诸如端子1011和1012的端子的电压。
图11描绘了示例性曲线图1100，该示例性曲线图1100包括表示针对示例性设置条件收集的数据的示例性电流相对于电压曲线1102，以及表示针对示例性重置条件收集的数据的示例性曲线1103。例如，示例性曲线1101描绘了仅二极管的示例性电流相对于电压的数据，例如，这可以跨示例性复合设备1000的二极管1010的端子1011和1012观察到。如示例性曲线图1100中所描绘的，诸如二极管1010之类的二极管用作诸如复合设备1000之类的复合设备的电流和/或电压源使得由于跨二极管的电压降而引起的二极管/CES-重置1103(V重置)和二极管/CES-设置(V设置)二者的移位。例如，诸如二极管1010之类的二极管需要在跨诸如CES 1020之类的CES设备可以发展临界电压之前以及在可以发展临界电流之前导通，以使得可以发生切换。
如前所述，在实施例中，对于诸如复合设备1000之类的复合设备，诸如CES 1020之类的CES设备可采用诸如二极管1010之类的电流和/或电压源的特性行为。在实施例中，通过诸如CES 1020之类的CES设备的电流可以取决于跨诸如二极管1010之类的二极管的端子(诸如端子1011和1012)的电压，例如，Vce。在实施例中，跨二极管(诸如二极管1010)的诸如端子1011和1012之类的端子的电压(诸如Vce)可以设置诸如复合设备1000之类的复合设备的临界电压和临界电流。下面的表达式(11)表示当σ相对较大时(诸如当CEM处于导电/较低阻抗状态时)，表达式(10)的特殊情况。
下面的表达式(12)表示当σ相对较小时(诸如当CEM处于绝缘/较高阻抗状态时)，表达式(10)的特殊情况。
对于σ相对较大的情况，诸如当CES设备的CEM被置于导电/较低阻抗状态时，通过CES设备(诸如CES 1020)的电流可能由二极管(诸如二极管1010)支配。对于σ相对较小的情况，诸如当CES设备(诸如CES 1020)的CEM被置于绝缘/较高阻抗状态时，通过CES设备(诸如CES 1020)的电流可能主要由诸如二极管1010之类的二极管的电阻确定。与包括晶体管510的示例性复合设备500相比，包括二极管1010的示例性复合设备1000的可能的行为选项更受限制。在实施例中，这主要是由于Vce是对于将二极管实现为电流/电压源的复合设备可以改变的唯一电压。
如上所述，也被称为可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器设备100)的CES设备可以在各种类型的电子设备中实现。例如，诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备可以用于逻辑电路、存储器电路和滤波器电路等中。一般而言，诸如可变阻抗器设备100之类的可变阻抗器设备可以用于目前存在或将来存在的任何电路或设备，其可受益于可变阻抗器设备的可变电阻和/或可变电容特性。
例如，在实施例中，例如可以在存储器单元中实现诸如可变阻抗器设备100之类的CES设备。在一个或多个实施例中，CES存储器可以包括：包括CES的可变阻抗存储器单元；写入电路，其用于根据被提供给存储器设备的信号来将可变阻抗存储器单元置于第一阻抗状态或第二阻抗状态；以及读取电路，其用于感测存储器单元的阻抗状态并提供与感测到的存储器单元的状态相对应的电信号。一方面，处于第二存储器单元状态的CES的阻抗可以显著大于处于第一存储器单元状态的阻抗。
图12是根据实施例的CES存储器单元1200的示例架构的示意图。在实施例中，CES存储器单元可以包括具有CES设备(诸如CES 1210)的一个或多个存储器元件(例如，非易失性存储器元件)。在此上下文中，本文所称的“存储器单元”包括能够将值、符号或参数表示为状态的电路或电路的一部分。例如，存储器单元可以包括能够将值、符号或参数表示为存储器设备的阻抗状态的一个或多个存储器设备。例如，通过独立地控制在“写入操作”中跨存储器元件的端子施加的电压和电流，诸如CES1210之类的存储器元件可以被置于特定存储器状态(例如，较低阻抗状态或较高阻抗状态)。在实施例中，这样的写入操作可以通过施加被控制为跨CES 1210的端子提供临界电流和电压以将CES 1210置于特定阻抗状态的信号来执行。在另一方面，诸如CES 1210之类的存储器元件的阻抗状态在“读取操作”中可以通过施加使得电压信号1203能够闭合开关晶体管1230的读数，并且施加字线电压信号1202以闭合晶体管1220来将节点1205处的电压连接到位线1201来进行检测和感应。在实施例中，感测电路(未示出)可以基于在读取操作中从位线1201到晶体管1220的电流的幅值来检测CES 1210的阻抗状态。在实施例中，输出信号可以具有指示存储器单元1200的当前阻抗状态(例如，“1”、“0”或其它符号)的电压。当然，所要求保护的主题在这些方面的范围不受限制。
在其中将CES设备至少部分地用作存储器单元和/或与存储器单元相关的电路的一个或多个实施例中，与包括传统和/或先前的存储器技术的存储器电路相比，其可实现优点。例如，由于设备可靠性和/或耐久性的提高，可以减少对磨损均衡和/或纠错电路的需求，并且还可以降低成本。另外，由于可以用于在CES设备中形成触点的较宽范围的金属和/或导电材料，可以大大提高制造的容易性。此外，在实施例中，处理温度可以相对较低，使得CES设备更容易处理。而且，例如，由于例如切换事件在小于托马斯费米筛选长度的距离中发生，与先前的和/或传统的存储器技术相比，CES设备的执行可能非常快。此外，缺少诸如可能在一些电阻式存储器技术中形成的细丝可以产生改进的性能和/或可靠性。当然，这些仅是CES设备相比于先前的和/或传统的存储器技术的可能具有的示例性优点，并且所要求保护的主题在这些方面的范围不受限制。
图13是描绘在运算放大器1320的反馈路径中包括可变阻抗器设备1310的示例性有源低通滤波器1300的示意图。在实施例中，可变阻抗器设备1310可以在两个或更多个阻抗状态之间切换，从而参考通过电阻器1330在节点1301处接收到的输入信号来改变运算放大器1320的放大特性和/或节点1303处的输出信号的频率响应特性。在实施例中，可变阻抗器设备(诸如可变阻抗器设备1330)的可变电容特性，可以向低通滤波器1300提供可变的较高频率滚降方面。也就是说，通过在两个或更多个不同的阻抗状态之间进行切换来改变可变阻抗器设备1310的电容特性，可以改变频率响应低通滤波器1300。当然，所要求保护的主题在这些方面的范围不受限制。
尽管本文将可变阻抗器设备描述为在示例性存储器和/或低通滤波器电路中实现，但所要求保护的主题在该方面的范围不受限制。根据所要求保护的主题的实施例可以在任何电子电路中实现可变阻抗器设备，无论是当前存在还是将来存在的，例如，这些电子电路可以受益于可变阻抗器设备的可变电阻和/或可变电容特性。
如前所述，在实施例中，可以将电压施加到CES设备的CEM。此外，在实施例中，可以测量CEM内的电流密度和/或电流中的至少一个，并且可以确定取决于所测量的电流和/或电流密度的CES的阻抗状态。在实施例中，阻抗状态可以取决于CEM的电容和电阻的组合。此外，在实施例中，阻抗状态可以包括多个阻抗状态中的一个，其中多个阻抗状态中的第一阻抗状态具有比多个阻抗状态中的第二阻抗状态更低的阻抗。在实施例中，第一阻抗状态可以具有较低的电阻和较低的电容，并且第二阻抗状态可以具有较高的电阻和较高的电容。另外，在实施例中，多个阻抗状态中的阻抗的比率可以与CEM的物理性质成比例。CEM的物理性质可以包括例如托马斯费米筛选长度和/或玻尔半径。此外，在实施例中，多个阻抗状态中的各个阻抗状态可以与数据值相关。此外，在实施例中，确定的电压处的第一阻抗状态和第二阻抗状态之间的电流差异可以提供对读取窗口的指示。
还如前所述，在实施例中，可以将多个电子提供给CES设备的CEM以使得CES进入第一阻抗状态，并且可以向CEM提供多个空穴以使得CES进入第二阻抗状态。此外，在实施例中，多个电子可以使得跨CEM的电压大于设置电压阈值，并且多个空穴可以使得跨CEM的电压等于或大于重置电压阈值。此外，在实施例中，跨CEM的电压可以使得CEM中的电流密度等于或大于设置电流密度和/或设置电流，并且跨CEM的电压可以使得CEM中的电流密度等于或大于重置电流密度和/或重置电流。此外，在实施例中，可以超过跨CEM的设置电压和通过CEM的设置电流密度，并且可以超过跨CEM的重置电压和通过CEM的重置电流密度。此外，在实施例中，单独的阻抗状态可以与数据值相关。此外，在实施例中，重置电压、设置电压和设置电压与重置电压之间的差异中的至少一个可以与CEM的物理性质成比例，其中CEM的物理性质可以包括下列项中的至少一项：由于本地化而产生的强电子电势和/或电子的相关性。此外，在实施例中，设置电压和重置电压之间的差异可以提供对写入窗口和/或编程窗口中的至少一个的大小的指示。
在另一实施例中，如前所述，可以将多个电子提供给CES设备的CEM以使得CEM内的电流和/或电流密度超过第一阈值，并且跨CEM的电压超过第二阈值。此外，在实施例中，从第一阻抗状态切换到第二阻抗状态可以由电流和/或电流密度超过第二阈值引起。在实施例中，第一阻抗状态可以具有较高的电阻和较高的电容，并且第二阻抗状态具有较低的电阻和较低的电容。此外，在实施例中，第一阈值可以取决于下列项中的至少一项：在CEM中实现莫特转换所需的电流和/或电流密度、在CEM内的金属绝缘体屏障上注入电子所需的电压、和/或大于或等于带分裂电势的两倍的电压。
在另一实施例中，可以将多个电子提供给CES设备的CEM以使得CEM内的电子浓度超过阈值，并且从第一阻抗状态到第二阻抗状态的切换可以作为电子浓度超过莫特转换的阈值的结果而发生。此外，在实施例中，多个电子中的至少一个可以与CEM内的多个空穴中的至少一个重新结合以实现从第一阻抗状态到第二阻抗状态的切换。在实施例中，多个电子和/或空穴的浓度可以至少部分地取决于与CEM相关联的至少一个物理性质。该至少一个物理性质可以包括例如玻尔半径。此外，在实施例中，阈值可以至少部分地取决于实现莫特转换所需的电流和/或电流密度。此外，例如，在实施例中，CEM的电阻和/或电容(或阻抗)可以实质上不同，诸如作为莫特转换的结果。此外，在实施例中，可以通过歧化反应来使得从第一阻抗状态切换到第二阻抗状态。
如上所述，在实施例中，CES设备的CEM可以被提供有多个空穴以使得CEM内的空穴浓度超过阈值，并且从第一阻抗状态切换到第二阻抗状态可以作为空穴的浓度超过阈值的结果而发生。例如，第一阻抗状态可以包括较低电阻、较低电容状态，并且第二阻抗状态可以包括较高电阻、较高电容状态。此外，在实施例中，阈值可以至少部分地取决于在CEM内实现类莫特的转换所需的电流和/或电流密度、和/或大于或等于带分裂电势的电压中的至少一个。此外，在实施例中，阈值可以取决于实现类莫特的转换所需的电流和/或电流密度。在实施例中，多个空穴中的至少一个空穴可以与CEM内的多个电子中的相应的至少一个电子重新结合以实现从第一阻抗状态切换到第二阻抗状态。此外，多个电子和/或空穴的浓度可以至少部分地取决于与CEM相关联的至少一个物理性质。该至少一个物理性质可以包括例如托马斯费米筛选长度。此外，在实施例中，可以通过歧化反应来使得从第一阻抗状态切换到第二阻抗状态。此外，在实施例中，诸如在第一阻抗状态和第二阻抗状态之间，CEM的电阻和/或电容可以实质上不同。
还如前所述，可变阻抗器设备可以包括能够在第一阻抗状态和第二阻抗状态下操作的CEM。在实施例中，第一阻抗状态可以包括较低电阻、较低电容状态，并且第二阻抗状态可以包括较高电阻、较高电容状态。此外，在实施例中，电容的变化可以取决于与CEM相关联的至少一个材料特性。在实施例中，CEM可以包括下列项中的一项或多项：一个或多个过渡金属氧化物、一个或多个稀土氧化物、周期表中的一个或多个f区元素的一个或多个氧化物、一个或多个稀土过渡金属氧化物钙钛矿、钇和/或镱。此外，在实施例中，可变阻抗器设备从第一阻抗状态转换到第二阻抗状态可以至少部分地取决于所施加的临界偏压和临界电流/电流密度。
在前面的描述中，已经描述了所要求保护的主题的各个方面。为了解释的目的，阐述了示例的细节，例如数量、系统和/或配置。在其他情况下，公知的特征被省略和/或简化以免模糊所要求保护的主题。虽然本文已经示出和/或描述了某些特征，但是本领域技术人员即会想到许多修改、替代、改变和/或等同物。因此，将理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入所要求保护的主题内的所有修改和/或改变。
Claims (27)
1.一种方法，包括：
向相关电子开关设备的相关电子材料提供多个电子，以使得所述相关电子材料进入第一阻抗状态；以及
向所述相关电子材料提供多个空穴，以使得所述相关电子材料进入第二阻抗状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述多个电子提供给所述相关电子材料使得跨所述相关电子材料的电压大于设置电压，和/或其中将所述多个空穴提供给所述相关电子材料使得跨所述相关电子材料的电压等于或大于重置电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中跨所述相关电子材料的电压在所述相关电子材料中产生等于或大于设定电流密度和/或设定电流阈值的电流密度，和/或其中跨所述相关电子材料的电压在所述相关电子材料中产生等于或大于重置电流密度和/或重置电流阈值的电流密度。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，还包括超过跨所述相关电子材料的所述设置电压和通过所述相关电子材料的设定电流密度，和/或超过跨所述相关电子材料的所述重置电压和通过所述相关电子材料的重置电流密度。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一阻抗状态表示第一数据值，并且其中所述第二阻抗状态表示第二数据值。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中所述重置电压、所述设置电压、和/或所述设置电压与所述重置电压之间的差异中的至少一项与所述相关电子材料的一个或多个物理性质成比例。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述相关电子材料的一个或多个物理性质包括由于本地化而产生的强电子电势和/或电子的相关性中的一个或多个，并且其中所述设置电压与重置电压之间的差异指示写入窗口和/或编程窗口中的至少一个的大小。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括至少部分地通过歧化反应来在所述第一阻抗状态与所述第二阻抗状态之间切换。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括至少部分地通过动态地施加外部顺应条件来控制通过所述相关电子材料的电流以将所述相关电子材料置于所述第一阻抗状态，所述动态地施加外部顺应条件至少部分地基于在写入操作期间所限制的外部电流。
10.一种方法，包括：
对相关电子材料施加电压；以及
至少部分地通过测量所述相关电子材料内的电流密度和/或电流来确定所述相关电子材料的阻抗状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述阻抗状态至少部分地取决于所述相关电子材料的电阻和电容的组合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述相关电子材料的阻抗状态包括确定多个阻抗状态中的一个，其中所述多个阻抗状态包括第一阻抗状态和第二阻抗状态，其中所述第一阻抗状态包括比所述第二阻抗状态的阻抗更低的阻抗。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一阻抗状态包括所述相关电子材料的较低电阻和较低电容，并且其中所述第二阻抗状态包括所述相关电子材料的较高电阻和较高电容。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一和第二阻抗状态的阻抗的比率与所述相关电子材料的物理性质成比例。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述相关电子材料的物理性质是托马斯费米筛选长度和/或玻尔半径中的一个或多个。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，所述第一阻抗状态表示第一数据值，并且所述第二阻抗状态表示第二数据值，并且其中在确定的电压处的所述第一阻抗状态和所述第二阻抗状态之间的电流的差异指示读取窗口。
17.一种装置，包括：
可变阻抗器设备，所述可变阻抗器设备包括能够在第一阻抗状态和第二阻抗状态下操作的相关电子材料。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一阻抗状态包含较低电阻、较低电容状态，并且其中所述第二阻抗状态包括较高电阻、较高电容状态。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述可变阻抗器设备在所述第一阻抗状态与所述第二阻抗状态之间的电容变化至少部分地取决于所述相关电子材料的一个或多个材料性质。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的装置，其中所述可变阻抗器设备从所述第一阻抗状态到所述第二阻抗状态的转换至少部分地取决于所施加的临界偏压和临界电流/电流密度。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的装置，还包括一个或多个电流源和/或电压源，其中为了从所述第一阻抗状态转换到所述第二阻抗状态，所述一个或多个电流源和/或电压源为所述相关电子材料提供多个空穴，以使得所述相关电子材料内的空穴的浓度超过阈值。
22.根据权利要求21所述的装置，其中为了从所述第一阻抗状态转换到所述第二阻抗状态，所述多个空穴中的至少一个空穴与所述相关电子材料内的多个电子中的相应的至少一个电子进行重新组合。
23.根据权利要求22所述的装置，其中为了所述可变阻抗器设备从所述第二阻抗状态转换到所述第一阻抗状态，所述一个或多电流源和/或电压源向所述相关电子材料提供多个电子，以使得所述相关电子材料内的电流和/或电流密度超过第一阈值和/或跨所述相关电子材料的电压超过第二阈值。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的装置，其中所述相关电子材料包括下列项中的一项或多项：一个或多个过渡金属氧化物、一个或多个稀土氧化物、元素周期表中的一个或多个f区元素的一个或多个氧化物、一个或多个稀土过渡金属氧化物钙钛矿、钇和/或镱。
25.根据权利要求17至24中任一项所述的装置，其中所述可变阻抗器设备包括存储器单元。
26.根据权利要求17至24中任一项所述的装置，其中所述可变阻抗器设备包括逻辑设备的至少一部分。
27.根据权利要求17至24中任一项所述的装置，其中所述可变阻抗器设备包括滤波器电路的至少一部分。
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