CN111344790B - 先进的存储结构和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了存储设备和方法。在一个方面，一种存储结构可以包括第一场元件、第二场元件、可移动磁性元件和第一加热器。第一场元件可以是超导体。第二场元件可以被设置为面对第一场元件并且与第一场元件相距第一距离。可移动磁性元件可以被第二场元件排斥并且设置在第一场元件和第二场元件之间的空间中。第一加热器可以布置在第一场元件附近。可移动磁性元件可以响应于流过第一加热器的第一电流而朝向第一场元件移动。

Description

先进的存储结构和设备
技术领域
本申请涉及存储器领域，并且更具体而言，涉及基于超导体技术的存储器的方法和设备。
背景技术
计算机作为最常用的设备已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。易失性存储器和非易失性存储器都是计算机的关键部件。存储器的示例包括动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)和闪存等。在某些应用中，工作温度非常低。因此，期望具有在极低温度下工作的存储设备。
超导体是当温度下降到某个临界温度以下时无电阻地传导电流的材料。临界温度也称为转变温度。在临界温度以下，材料会转变为超导状态。即使对于高温超导体，临界温度也是非常低的。当材料转变为超导状态时，会发生迈斯纳效应(或迈斯纳-奥克森费尔德效应)，这会导致磁场从材料内部放出。
如果将小磁体带到超导体上方，则它将被排斥，因为磁场使电流自发地流过超导体的表面。电流产生磁体每一极的镜像，其抵消了超导体内部的磁场并使磁体悬浮。因此，磁体由于磁力而悬浮在空气中。磁力悬浮(maglev)或磁悬浮是超导体的最突出特性之一，因为在没有任何支撑的情况下利用磁场将物体悬浮在空气中非常与众不同而且引人注目。当前，大多数超导体磁悬浮应用通常针对机械结构。
所公开的方法和系统旨在解决上述一个或多个问题以及其他问题。
发明内容
在本公开内容的一个方面，一种存储结构可以包括第一场元件、第二场元件、可移动磁性元件和第一加热器。第一场元件可以是超导体。第二场元件可以被设置为面对第一场元件并且与第一场元件相距第一距离。可以将第一场元件和第二场元件耦合以产生力场。可移动磁性元件可以被第二场元件排斥并且设置在第一场元件和第二场元件之间的空间中以由力场控制。第一加热器可以布置在第一场元件附近。可移动磁性元件可以响应于流过第一加热器的第一电流而朝向第一场元件移动。
在本公开内容的另一方面，一种存储设备可以包括控制电路和存储结构的至少一个阵列。每个存储结构可以包括第一场元件、第二场元件、可移动磁性元件和第一加热器。第一场元件可以是超导体。第二场元件可以被设置为面对第一场元件并且与第一场元件相距第一距离。可以将第一场元件和第二场元件耦合以产生力场。可移动磁性元件可以被第二场元件排斥并且设置在第一场元件和第二场元件之间的空间中以由力场控制。第一加热器可以布置在第一场元件附近。可移动磁性元件可以响应于流过第一加热器的第一电流而朝向第一场元件移动。
在本公开内容的另一方面，一种方法可以包括：沉积第一材料的第一层；由所述第一材料形成多个场元件；沉积磁性材料的第二层；由所述磁性材料形成多个磁性元件；沉积导电材料的第三层；由所述导电材料形成多个导体；沉积超导材料的第四层；由所述超导材料形成多个超导体；沉积电阻材料的第五层；以及由所述电阻材料形成多个加热器。磁性材料的第二层可以设置在两层填充材料之间。在去除围绕所述多个磁性元件的填充材料之后，所述多个磁性元件可以成为可移动的。
在本公开内容的另一方面，一种电子设备可以包括微处理器、存储设备、控制器、输出模块和输入模块。控制器可以控制存储设备。该存储设备可以包括存储结构的至少一个阵列。每个存储结构可以包括第一场元件、第二场元件、可移动磁性元件和第一加热器。第一场元件可以是超导体。
第二场元件可以被设置为面对第一场元件并且与第一场元件相距第一距离。可移动磁性元件可以被第二场元件排斥并且设置在第一场元件和第二场元件之间的空间中。第一加热器可以布置在第一场元件附近。可移动磁性元件可以响应于流过第一加热器的第一电流而朝向第一场元件移动。
本领域技术人员可以根据本公开内容的说明书、权利要求书和附图来理解本公开内容的其他方面。
附图说明
图1A示出了根据本公开内容的实施例的存储设备的示意性框图。
图1B和1C示出了根据本公开内容的另一实施例的磁存储结构的示意性结构图。
图1D示出了根据本公开内容的另一实施例的制造磁存储结构的示意性流程图。
图2A和2B示出了根据本公开内容的另一实施例的另一种磁存储结构的示意性结构图。
图3A和3B示出了根据本公开内容的另一实施例的另一种磁存储结构的示意性结构图。
图4A、4B、4C和4D示出了根据本公开内容的另一实施例的另一种磁存储结构的示意性结构图。
图5A、5B、5C和5D示出了根据本公开内容的另一实施例的另一种磁存储结构的示意性结构图；以及
图6示出了根据本公开内容的另一实施例的电子设备的示意性框图。
具体实施方式
下面参考附图描述本公开内容的实施例的技术方案。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。显然，所描述的实施例仅仅是本公开内容的一些实施例，而非全部实施例。各种实施例中的特征可以进行交换和/或组合。基于本公开内容的实施例，本领域普通技术人员无需创造性劳动所获得的其他实施例都属于本公开内容的保护范围内。
图1A是示出根据本公开内容的实施例的存储设备10的示意性框图。设备10可以包括存储器区域12和控制电路14。存储器区域12可以包括存储结构16的阵列。存储设备10可以在控制电路14的控制下执行包括读操作、写操作和/或擦除操作的多种操作。存储器区域可以包括存储结构16(例如，存储单元)的多于一个的阵列。在一些实施例中，设备10可以包括多个存储器区域，其中，每个存储器区域可以包括存储结构16的一个或多个阵列。所述存储结构将在下面详细讨论。可选地，设备10可以包括不同类型的存储器，例如将要讨论的磁存储器、DRAM、SRAM和闪存等。
控制电路14可以包括命令/地址/时钟输入电路、解码器、电压和时序发生器、输入/输出电路等。在一些实施例中，控制电路14可以设置在与存储器区域12相同的管芯上。在一些其他实施例中，控制电路14可以设置在单独的管芯上。在一些实施例中，控制电路14可以包括微控制器、专用逻辑电路或另一合适的处理器。在一些其他实施例中，控制电路14可以包括用于存储数据和读取数据的嵌入式存储器。可替换地，存储设备10可以不包括控制电路14，而是可以依赖于外部控制。例如，外部控制可以由主机电子设备提供或由与存储设备10分开的处理器或控制器提供。
存储结构16可以是基于超导体/磁悬浮原理的存储结构。图1B和1C以截面图示出了根据本公开内容的实施例的磁存储结构100的示意性结构图。如图1B和1C所示，结构100可以包括第一超导体101、第二超导体102、可移动磁体103以及导体层104和105。第一和第二超导体可以被布置为彼此面对并且隔开预定距离。可以将可移动磁体103布置在第一超导体和第二超导体之间。可以将导体层104和105设置在第一超导体和可移动磁体之间。导体层104和105可以并排布置并且隔开另一距离。
此外，结构100可以包括加热器106、隔离层107和隔离区域108。可以将加热器106设置在第一超导体101附近并在其上方。可以将隔离层107部分地沉积在导体层104和105上并夹在第一超导体101与导体层104和105之间。隔离区域108可以部分地围绕空间109。可以将第一超导体101沉积在隔离层107上。可以将空间109布置在第一超导体101和第二超导体102之间，并且提供自由空间，在该自由空间中可移动磁体103可以以某些方式上下移动。端子1可以电连接到导体层104。端子2可以电连接到导体层105和位线。端子3可以电连接到加热器106和字线。
第一超导体101和第二超导体102可以包括一种或多种超导材料。超导材料的示例可以包括YBa2Cu3O7和HgBa2Ca2Cu3O3，它们的临界温度分别为-180.15℃和-139.15℃。超导体101和102可以生长在基板或物体上。在一些实施例中，超导体101和102可以是薄膜形式。在一些其他实施例中，超导体101和102可以是块状的。在一些实施例中，超导体101和102可以具有相同的形状。在一些其他实施例中，超导体101和102可以具有不同的形状。形状可以包括正方形、矩形、圆形、椭圆形或不规则形状。在一些实施例中，超导体101和102的尺寸可以相同。在一些其他实施例中，超导体101和102的尺寸可以不同。当可移动磁体103悬浮在空间109中时，薄膜或块状因子、形状因子和尺寸因子可用于确定可移动磁体103的位置。
作为磁性可移动元件，可移动磁体103可以包括一种或多种永磁材料，例如NdFeB、SmCo或AlNiCo。磁体103还可以包括一种或多种铁磁材料，诸如FeO、Fe2O3或BaO·6Fe2O3。类似于超导体101和102，磁体103可以具有诸如正方形、矩形、圆形、椭圆形或不规则形状的形状。
导体层104和105以及超导体101可以彼此电隔离。导体层104和105可以由空间109的一部分或电绝缘材料(未示出)隔开。在一些实施例中，层104和105可以是导电的并且具有片状结构。例如，层104和105可以包括诸如铜的金属。层104和105还可以包括诸如n型多晶硅的半导体材料。层104和105的形状可以包括正方形、矩形、圆形、椭圆形或不规则形状。在某些实施例中，如图1B和1C所示，磁体103可以是梯形形状，并且导体层104和105可以具有匹配的形状以在耦合在一起时形成导电层。
隔离层107可以包括电绝缘材料，例如二氧化硅或氮化硅，其将超导体101与导体层104和105电隔离。隔离区域108可以包括一个或多个隔离区域，其可以包括一种或多种电绝缘材料。可以将空间109布置在第一超导体101与第二超导体102之间或者在隔离层107与第二超导体102之间。空间109可以被超导体101和102、导体层104和105、隔离层107以及隔离区域108包围。空间109的顶部可以由导体层104和105以及隔离层107的一部分限定。空间109的底部可以由超导体102和隔离区域108的一部分限定。空间109的侧壁可以由隔离区域108限定。在一些实施例中，空间109可以通过干法蚀刻方法制成。在一些其他实施例中，空间109可以通过模制方法制成。在一些实施例中，空间109可以处于真空状态。在一些其他实施例中，空间109可以填充有环境大气压下的空气。在另外的实施例中，空间109可以填充有一定压力下的惰性气体，例如氮气。当磁体103在结构100的操作期间上下移动时，在一些实施例中可能需要真空条件，因为消除了空气阻力。
在超导体101和加热器106之间，可以存在薄隔离层(未示出)。薄隔离层可以使超导体101和加热器106彼此电隔离。在一些实施例中，加热器106可以具有片状结构。它可以包括具有高电阻率的电阻材料。例如，加热器106可以由包括80％的镍和20％的铬的镍铬合金制成。除了金属材料之外，加热器106还可以包括陶瓷材料或复合材料。因此，在一些实施例中，加热器106可以具有金属加热元件。在一些其他实施例中，加热器可以具有陶瓷加热元件或复合加热元件。另外，在一些实施例中，加热器106和超导体101可以具有相同的形状和相同的尺寸。在一些其他实施例中，加热器106和超导体101可以具有不同的形状和不同的尺寸。
下面描述磁存储结构100的示例操作。假设最初温度低于超导体101和102的临界温度，并且端子3离线或接地，即加热器106断电。由于磁体103可以靠近超导体101，所以在超导体101的表面上流动的电流会感应出强磁场。在超导体101内部，磁场被抵消。在超导体外部，磁悬浮可以起作用，即，感应磁场很强，其可以排斥并向下推磁体103。由于磁体103也可以靠近超导体102，所以也可能发生由超导体102引起的磁悬浮。超导体102周围的排斥磁场可以排斥磁体103并向上推它。因此，磁体103可以悬浮在一个可以达到平衡的位置。该平衡可以在来自超导体102的排斥力和来自超导体101的排斥力加上磁体103的重力之间。因此如图1B所示，当加热器106关闭时，磁体103可以悬浮在空间109中的平衡位置处。
因此，超导体101和超导体102耦合在一起以生成力场以控制磁体103的位置。该力场可以是磁性的，也可以是电的。可以将超导体101和超导体102分别认为是第一场元件和第二场元件，它们耦合在一起以产生力场来控制磁体103的位置。
此外，磁体103的平衡位置可以由两个超导体101和102以及磁体103的重力确定。在一些实施例中，该重力可以远小于超导体102的排斥力。在一些其他实施例中，当磁体103接触或触碰导体层104和105时，磁体103的重力可以接近但仍小于超导体102的排斥力。已知的是，磁体越靠近超导体，它经受的排斥力就越大。因此，超导体101和102之间的相对强度可以确定磁体103更靠近哪一个。例如，如果超导体102产生较强的磁场，则可以将磁体103推到更靠近超导体101的位置。当磁体103处于悬浮状态时，导体层104和105彼此电隔离，并且端子1和2也是如此。因此，当加热器断电时，磁体103可以悬浮在空间109中，并且端子1和2之间的电路可以断开。
当在将端子3连接到电位+V之后向加热器106施加电流时，该电流可通过加热器106处的焦耳加热产生热量。产生的热量可以通过热传递散布到超导体101。当超导体101被加热到临界温度以上时，它失去超导状态，并且来自它的排斥力消失。结果，只要来自超导体102的排斥力大于磁体103的重力，来自超导体102的排斥力就可以向上推动磁体103，直到磁体被导体层104和105阻挡。于是磁体103可以与导体层104和105接触。导体层104和105可以变为电耦合。当电流连续地施加到加热器106时，来自超导体102的排斥力可以通过向上推动磁体103来保持导体层104和105电耦合，如图1C所示。因此，当加热器106通电时，可以向上推动磁体103，并且可以使端子1和2电耦合。
在端子1和2之间，假设相对较高的电阻值或开路意味着数据“0”，而相对较低的电阻值意味着数据“1”。于是，处于悬浮状态的磁体103可以对应于数据“0”，并且被推动抵靠导体层104和105的磁体103可以对应于数据“1”。这样，图1B和1C中所示的配置可以表示两个存储器状态。可以通过向加热器106施加电流或停止向加热器106施加电流，来在这两个状态之间切换存储结构100。磁性存储结构100具有简单的结构，快速的读取速度，良好的循环耐久性，并且在非常低的温度下工作。
在一些其他实施例中，可以将超导体102布置在磁体103上方并且在结构100的顶部上，而可以将超导体101以及加热器106以及导体层104和105布置在磁体103下方。于是，结构100可以具有利用相同或相似部件的不同配置。可以将超导体101布置在加热器106上方。可以将导体层104和105布置在超导体101上方。并且可以将超导体102布置为面对超导体101和导体层104和105并在其上方。在该配置中，空间109可以保持不变，但是上下颠倒。假设来自超导体101的排斥力大于磁体103的重力，则超导体101和102可以保持相同。结构100的操作可以保持不变。
图1D是示出根据本公开内容的实施例的结构100的示意性制造过程的流程图110。制造过程110适用于结构100以及结构100的阵列的批量制造。在步骤111，可以在衬底上沉积第一超导材料层。可以选择性地蚀刻掉第一超导材料以形成第二超导体102。在干法蚀刻工艺中可以使用光致抗蚀剂层和掩模。然后，可以由第一层电绝缘材料覆盖第二超导体102。在步骤112，可以沉积磁性材料层。可以选择性地蚀刻掉磁性材料以形成可移动磁体103，该可移动磁体103稍后将被释放并成为可移动的。接下来，可以由第二层电绝缘材料覆盖可移动磁体103。形成第一层和第二层的材料可以称为填充材料，因为填充材料暂时填充空间109。可以通过例如湿法蚀刻去除填充材料，以释放可移动磁体103。
在步骤112之后，可以执行蚀刻去除步骤以产生空间109。例如，除了空间109的区域之外，可以去除第一层和第二层的多个部分。然后可以用另一种与填充材料不同的电绝缘材料沉积暴露的区域。
在步骤113，可以沉积导电材料层。可以选择性地蚀刻掉导电材料以形成导体层104和105。可以由第三层电绝缘材料覆盖导体层104和105。在步骤114，可以沉积第二超导材料层。可以选择性地蚀刻掉第二超导材料以形成第一超导体101。可以由第四层电绝缘材料覆盖第一超导体101。在步骤115，可以沉积电阻材料层。可以选择性地蚀刻掉电阻材料以形成加热器106。可以通过在选定的时间借助湿法蚀刻去除围绕可移动磁体103的填充材料，来形成空间109。在产生空间109之后，可移动磁体103可以被释放并且变为可移动。
在步骤115之后，可以沉积诸如铜的接触金属以形成端子1、2和3。在一些实施例中，第一至第四层可以包括相同的绝缘材料。在一些其他实施例中，第一至第四层可以包括不同的绝缘材料。
图2A和2B以截面图示出了根据本公开内容的实施例的另一磁存储结构200的示意性结构图。如图2A和2B所示，结构200可以包括超导体201、底部磁体202、可移动磁体203以及导体层204和205。这样，除了底部磁体202代替了结构100的第二超导体102之外，结构200类似于图1A和1B所示的结构100。超导体201和底部磁体202可以彼此面对地布置并且隔开预定距离。可以将可移动磁体203布置在超导体201和底部磁体202之间。可以将导体层104和105设置在超导体201和可移动磁体203之间。导体层204和205可以并排布置并且隔开另一距离。
结构200还可以包括加热器206、隔离层207和隔离区域208。可以将加热器206设置在超导体201附近并在其上方。可以将隔离层207部分沉积在导体层204和205上，并且夹在超导体201与导体层204和205之间。隔离区域208可以部分地围绕空间209。可以将超导体201沉积在隔离层207上。可以将空间209布置在超导体201和底部磁体202之间。空间209可以提供自由空间，在该自由空间中可移动磁体203可以以某些方式上下移动。端子1、2和3分别电连接到导体层204、导体层205和加热器206。
像超导体101一样，超导体201可以包括一种或多种超导材料。
像磁体103一样，可移动磁体203可以包括一种或多种磁性材料。在一些实施例中，底部磁体202和可移动磁体203可以包括相同的材料和相同的尺寸。在一些其他实施例中，底部磁体202和可移动磁体203可以包括不同的材料和不同的尺寸。可以布置为使得两个磁体的相同磁极彼此面对。例如，底部磁体202可以具有朝上的南极，而可移动磁体203可以具有朝下的南极，如图2A所示。当南极排斥南极时，两个磁体可以彼此排斥，即，底部磁体202可以向上推动可移动磁体203。
导体层204和205与超导体201可以彼此电隔离。导体层204和205可以由空间209的一部分或电绝缘材料(未示出)隔开。
隔离层207可以包括电绝缘材料，其可以使超导体201与导体层204和205电隔离。隔离区域208可以包括一个或多个隔离区域，该一个或多个隔离区域可以包括一种或多种电绝缘材料。空间209可以在超导体201和磁体202之间，或者在隔离层207和磁体202之间。空间209可以被超导体201、导体层204和205、隔离层207、磁体202和隔离区域208围绕。空间209的顶部部分可以由导体层204和205以及隔离层207的一部分来限定。底部部分可以由磁体202或磁体202加上隔离区域208的多个部分来限定。侧壁可以由隔离区域208限定。
可以在超导体201和加热器206之间布置薄隔离层(未示出)。该薄层可以包含电绝缘材料，并使超导体201和加热器206彼此隔离。加热器206可以由高电阻率的材料制成。
下面可以描述磁存储结构200的示例操作。假定最初温度低于超导体201的临界温度并且端子3离线，即加热器206断电。由于磁体203可以靠近超导体201，所以在超导体201的表面上流动的电流会感应出强磁场。在超导体201内部，磁场被抵消。在超导体外部，感应磁场可以排斥并向下推磁体203。由于磁体203还被底部磁体202向上推，所以磁体203可以悬浮在空间209中的平衡位置处。该平衡在来自超导体201的排斥力与来自底部磁体202的另一排斥力加上磁体203的重力之间。因此如图2A所示，当加热器206关闭时，磁体103可以悬浮在空间209中的平衡位置处。在一些实施例中，可以将平衡位置布置成靠近超导体201，这可以限制磁体203的移动范围并改善操作的稳定性。
因此，超导体201和底部磁体202可以耦合在一起以生成力场来控制磁体203的位置。该力场可以是磁性的。可以将超导体201和底部磁体202分别认为是第一场元件和第二场元件。于是，第一场元件和第二场元件可以耦合在一起以产生力场来控制磁体203的位置。
此外，磁体203的平衡位置可以由两个排斥力和磁体的重力确定。当磁体203处于悬浮状态时，导体层204和205彼此电隔离，端子1和端子2也是如此。因此，当加热器断电时，磁体203可以悬浮在空间209中，并且端子1和2之间的电路可以断开。
当在端子3连接到电势+V之后向加热器206施加电流时，该电流可通过加热器206处的焦耳加热产生热量。产生的热量可以散布到超导体201。当超导体201被加热到临界温度以上时，它失去了超导状态和排斥力。结果，来自底部磁体202的排斥可以向上推动磁体203，直到磁体被导体层204和205停止。于是，磁体203可以与导体层204和205接触并使它们电耦合。当电流连续地施加到加热器206时，来自底部磁体202的排斥力可以继续向上推动磁体203，并且保持导体层204和205电耦合，如图2B所示。因此，当加热器通电时，可以向上推动磁体203，并且可以使端子1和2电耦合。
在端子1和2之间，假设相对较高的电阻值或开路意味着数据“0”，而相对较低的电阻值意味着数据“1”。于是，处于悬浮状态的磁体203可以对应于数据“0”，并且被推动抵靠导体层204和205的磁体203可以对应于数据“1”。这样，图2A和2B中所示的配置可以表示两个存储器状态。可以通过向加热器206施加电流或停止向加热器206施加电流，来在两个状态之间切换存储结构200。
在一些其他实施例中，可以将磁体202布置在超导体201上方并且在结构200的顶部上，而可以将超导体201以及加热器206以及导体层204和205布置在磁体202和203下方。于是，结构200可以具有利用相同或相似部件的不同设计。可以将超导体201布置在加热器206上方。可以将导体层204和205布置在超导体201上方。可以将磁体202布置为面对超导体201并在其上方。在该配置中，空间209可以保持不变，但是上下颠倒。假设来自超导体201的排斥力大于磁体203的重力，则超导体201和磁体202可以保持相同。结构200的操作可以保持不变。
图3A和图3B以截面图示出了根据本公开内容的实施例的另一磁存储结构300的示意性结构图。如图3A和3B所示，结构300可以包括顶部超导体301和302、底部超导体303和可移动磁体304。除了顶部超导体301和302代替了结构100的超导体101以及导体层104和105之外，结构300类似于图1A和1B所示的结构100。如图3A所示，顶部超导体301和302可以并排布置并且电隔离。顶部超导体301和302与底部超导体303可以彼此面对布置并且隔开预定距离。可以将可移动磁体304布置在顶部超导体301和302与底部超导体303之间。
此外，结构300可以包括加热器305、隔离层306和隔离区域307。可以将加热器305设置在顶部超导体301和302附近并在其上方。可以将隔离层306沉积在顶部超导体301和302上，并夹在顶部超导体301和302与加热器305之间。隔离区域307可以部分围绕空间308。空间308还可以由顶部超导体301和302以及底部超导体303围绕。空间308可以提供自由空间，在该自由空间中可移动磁体304可以以某些方式上下移动。可以将加热器305沉积在隔离层306上。端子1、2和3可以分别电连接到超导体301、超导体302和加热器305。
像超导体101一样，超导体301、302和303可以包括一种或多种超导材料。超导体301和302可以由空间308的一部分或电绝缘材料隔开，即，隔开另一预定距离。像磁体103一样，可移动磁体304可以包括一种或多种磁性材料。
隔离区域307可以包括一个或多个隔离区域，该一个或多个隔离区域可以包括一种或多种电绝缘材料。可以将空间308布置在顶部超导体301和302与底部超导体303之间。空间308可以由超导体301、302和303、隔离层306以及隔离区域307围绕。空间308的顶部部分可以由顶部超导体301和302以及隔离层306的一部分限定。空间308的底部部分可以由底部超导体303和隔离区域307的多个部分限定。侧壁可以由隔离区域307限定。加热器305可以由高电阻率材料制成。
下面描述磁存储结构300的示例操作。假设最初温度低于超导体301、302和303的临界温度，并且端子3离线，即加热器305断电。由于磁体304可以靠近超导体301和302，所以在超导体301和302的表面上流动的电流可以感应出强磁场。在超导体外部，感应磁场可以很强，其可以排斥并向下推磁体304。由于磁体304也可以靠近超导体303，因此超导体303周围的排斥磁场可以排斥磁体304并向上推它。因此，磁体304可以悬浮在空间308中的平衡位置处。该平衡可以在来自超导体301和302的排斥力与来自超导体303的另一排斥力加上磁体304的重力之间。因此如图3A所示，当加热器305关闭时，磁体304可以悬浮在平衡位置。
因此，超导体301、302和303可以耦合在一起以生成力场来控制磁体304的位置。该力场可以是磁性的。可以将超导体301和超导体303分别认为是第一场元件和第二场元件。可以将超导体302认为是第三场元件。于是，第一、第二和第三场元件可以耦合在一起以产生力场来控制磁体304的位置。
此外，磁体304的平衡位置可以由三个超导体和磁体304的重力来确定。在一些实施例中，可以将重力布置为比超导体303的排斥力小得多。在一些其他实施例中，当磁体304接触或触碰超导体301和302时，可以将磁体304的重力布置为接近但仍小于超导体303的排斥力。同样，超导体的相对强度可以确定平衡位置在何处。例如，当超导体303产生更强的磁场时，平衡位置可以更靠近超导体301和302。当磁体304处于悬浮状态时，超导体301和302彼此电隔离，并且端子1和端子2也是如此。因此，当加热器断电时，磁体304可以悬浮在空间308中，并且端子1和2之间的电路可以断开。
当在端子3连接到电势+V之后向加热器305施加电流时，该电流可通过加热器305处的焦耳加热产生热量。产生的热量可以散布到超导体301和302。当超导体301和302被加热到临界温度以上时，它们失去超导性并且来自它们的排斥力消失。结果，来自超导体303的排斥力可以向上推动磁体304，直到磁体被超导体301和302阻挡。于是，磁体304可以与超导体301和302接触，它们可以成为电耦合的。当电流连续地施加到加热器305时，来自超导体303的排斥力可以保持超导体301和302电连接，如图3B所示。因此，当加热器305通电时，可以向上推动磁体304，并且端子1和2可以电耦合。
在端子1和2之间，假设相对较高的电阻值或开路意味着数据“0”，而相对较低的电阻值意味着数据“1”。于是，处于悬浮状态的磁体304可以对应于数据“0”，并且被推动抵靠超导体301和302上的磁体304可以对应于数据“1”。这样，图3A和3B中所示的配置可以表示两个存储器状态。可以通过向加热器305施加电流或停止向加热器305施加电流，来在两个状态之间切换存储结构300。
在一些其他实施例中，可以将超导体303布置在磁体304上方并在结构300的顶部上，而可以将超导体301和302以及加热器305布置在磁体304下方。于是，结构300可以具有利用相同或相似部件的不同设计。可以将超导体301和302布置在加热器305上方。可以将超导体303布置成面对超导体301和302并在超导体301和302上方。空间308可以保持不变，但是可以上下颠倒。假设来自超导体301和302的排斥力大于磁体304的重力，则超导体301、302和303可以保持相同。结构300的操作可以保持不变。
图4A、4B、4C和4D在垂直平面中以截面图示出了根据本公开内容的实施例的非易失性磁存储结构400的示意性结构图。如图4A所示，结构400可以包括顶部超导体401、底部超导体402、左侧超导体403、右侧超导体404和可移动磁体405。可以将顶部超导体和底部超导体布置为沿垂直方向彼此面对并且隔开预定距离。可以将左侧超导体和右侧超导体布置为沿水平方向彼此面对并且隔开另一预定距离。可以将可移动磁体405布置在顶部超导体401和底部超导体402之间以及左侧超导体403和右侧超导体404之间。
结构400还可以包括分别设置在顶部超导体401、左侧超导体403和右侧超导体404附近的加热器406、407和408。结构400还可以包括导体区域409、410、411和412。四个超导体和三个加热器可以通过隔离层或隔离区域彼此分开并隔离。其中一些隔离层或隔离区域可以被在图4A-4D中未由附图标记指示的物体反映。可以将空间413布置在顶部超导体401和底部超导体402之间以及在左侧超导体403和右侧超导体404之间。空间413可以提供自由空间，在该自由空间中可移动磁体405可以以某些方式移动。端子1可以电连接到导体区域409和加热器407。端子2可以电连接到导体区域412和加热器408。端子3可以电连接到加热器406。端子4可以电连接到导体区域410和411。
像超导体101一样，超导体401-404可以包括一种或多种超导材料。在一些实施例中，超导体403和404可以包括相同的结构、相同的尺寸和相同的材料，以在相反的方向上产生相似的排斥力。在一些其他实施例中，超导体403和404可以是薄膜超导体。可以以平行于垂直轴的薄膜层的方式将薄膜超导体403和404设置在空间413的左侧和右侧。
像磁体103一样，可移动磁体405可以包括一种或多种磁性材料。导体区域409-412可以各自具有片状结构并且包括一种或多种导电材料。隔离层和隔离区域可以包括一种或多种电绝缘材料。
空间413可以由四个超导体、四个导体区域以及隔离层和隔离区域的多个部分围绕。空间413的顶部部分可以由超导体401限定。空间413的底部部分可以由超导体402以及导体区域和隔离区域的一些部分限定。侧壁可以由超导体403和404以及隔离区域的一些其他部分限定。加热器406-408可以由高电阻率材料制成。
下面描述磁存储结构400的示例操作。假设最初温度低于超导体401-404的临界温度，并且端子1-3接地，即加热器406-408断电。由于将磁体405布置在超导体401和402之间，因此它可以由向下和向上的磁力排斥。同时，磁体405还可以由超导体403和404从左侧和右侧排斥。假设可以忽略磁体405的重力。可以将来自超导体403和404的排斥力布置为比来自超导体401和402的排斥力弱。可以将超导体401的排斥力布置为大于超导体402的排斥力。可以将超导体401的排斥力布置为相对足够大，以使得磁体405可以最初被推靠在导体区域410和411上，如图4A所示。图4A可以对应于结构400的第一存储器状态，其中端子1与4之间的电路和端子2与4之间的电路都是断开的。
当在端子3连接到电势+V之后向加热器406施加电流时，该电流可以通过在加热器406处的焦耳加热产生热量。产生的热量可以散布到超导体401。当超导体401被加热到临界温度以上时，它失去超导状态并且来自它的排斥力消失。结果，来自超导体402的排斥力可以向上推动磁体405，直到磁体被超导体401停止。但是，如果将电流布置为使得它仅将超导体401的一部分加热到临界温度以上，则该超导体可以部分地失去超导性。这样，磁体405仍然从两个垂直的相反方向受排斥，并且可以悬浮在空间413中的平衡位置处，如图4B所示。磁体405可以停留在水平的中间位置，因为来自左侧超导体403和右侧超导体404的排斥力可以相似。
为了使磁体405悬浮在空间413中，可以将施加到加热器406的电流布置为仅将超导体401的一部分加热到临界温度以上的水平。该电流可以以脉冲形式布置。在一些实施例中，在将加热器406设置在超导体401上方时，超导体401的上部部分被加热以失去超导性。因此，超导体401的其余部分仍处于超导状态并且可以排斥磁体405。在一些其他实施例中，当超导体401是薄膜时，可以由加热器406选择性地加热该薄膜的一个或多个部分。例如，该一个或多个部分可以包括中央部分、环形部分或左右部分。加热器406可以包括一个或多个单独的加热元件，用于选择性地加热该一个或多个部分。当薄膜的该一个或多个部分被加热时，它们失去超导性，而其他部分可以仍处于超导状态。结果，来自超导体401的排斥力可以被一定程度地减弱，并且磁体405可以成为悬浮在空间413中。
在磁体405悬浮之后，可以将另一电流注入加热器407，这可以导致超导体403失去超导性和排斥力。这样，磁体405可以在仍然悬浮的同时通过超导体404的排斥力被推到空间413的左侧，如图4C所示。接下来，可以停止施加到加热器406的电流，并且磁体405可以被向下推动，直到它接触导体区域409和410。然后，停止给加热器407的电流。可以将来自超导体403的排斥力布置为强度不足以在磁体被推动抵靠在空间413的底部上时移动磁体405。但是，可以将来自超导体403或404的排斥力布置为强度足以在磁体悬浮时移动磁体405。因此，磁体405可以在接触导体区域409和410时保持原位不动，如图4D所示。磁体405可以电耦合导体区域409和410或端子1和4，这可以表示结构400的第二存储状态。接下来，如果可以将电流施加到加热器406，则顶部超导体401可以再次部分地失去超导性。于是，磁体405可以成为悬浮的并且可以通过来自超导体403和404的排斥力从左侧横向移动到中间位置。
类似地，可以利用加热器406和408将磁体405悬浮在空间413中，然后将其移动到右侧以接触导体区域411和412。于是，导体区域411和412或端子2和4可以成为电耦合的，这可以表示结构400的第三存储状态。类似地，当将电流注入到加热器406时，顶部超导体401可以再次部分地失去超导性。于是，磁体405可以成为悬浮的并且可以通过来自超导体403和404的排斥力而从右侧横向移动到中间位置。
因此，超导体401-404可以耦合在一起以生成力场，以控制磁体405的移动和位置。该力场可以是磁性的。可以将超导体401和402分别认为是第一场元件和第二场元件。可以将超导体403和404分别认为是第四场元件和第五场元件。于是，第一、第二、第四和第五磁场元件可以耦合在一起以产生力场来控制磁体405的移动和位置。
这样，在结构400处可以存在三个存储状态。当端子1与4之间的电路和端子2与4之间的电路断开时，其可以对应于第一存储状态。当端子1与4连接而端子2与4之间的电路断开时，其可以对应于第二存储状态。当端子2与4连接而端子1与4之间的电路断开时，其可以对应于第三存储状态。可以通过向两个加热器施加两个电流来写入存储状态。可以通过测量端子1与4之间的电路和端子2与4之间的电路的电阻来读取存储状态。因此，顶部超导体401和底部超导体402可以用于使磁体405悬浮。并且左侧超导体403和右侧超导体404可以用于将磁体405移动到左侧、右侧或中间位置。当将电流施加到加热器406时，该电流可以包括一个或多个电流脉冲，该一个或多个电流脉冲可以保持磁体405悬浮足够长的时间，以使得磁体可以横向移动到目标位置。
图5A、5B、5C和5D示出了根据本公开内容的实施例的另一非易失性磁存储结构500的示意性结构图。图5A和5B是沿图5C和5D中的线AA′和BB′在垂直平面中的截面图。图5C和5D是在俯视图中的结构500的图形描述。如图5A-5D所示，结构500可以包括顶部超导体S00、底部超导体S11、左侧超导体S1、正面超导体S2、右侧超导体S3、背面超导体S4和可移动磁体501。可以将顶部超导体S00和底部超导体S11布置为沿垂直方向彼此面对并且隔开第一距离。可以将左侧超导体S1和右侧超导体S3布置为沿水平方向彼此面对并且隔开第二距离。可以将正面超导体S2和背面超导体S4布置为沿另一水平方向彼此面对并且隔开第三距离。在一些实施例中，第二距离和第三距离可以具有相同的值。在一些其他实施例中，第二距离和第三距离可以具有不同的值。可移动磁体501可以在垂直和水平方向上由六个超导体围绕。
结构500还可以包括加热器H00、H1、H2(未示出)、H3和H4(未示出)。可以将加热器H00设置在顶部超导体401附近并在其上方。可以将加热器H1-H4分别布置在超导体S1-S4附近。结构500还可以在空间502的底部包括导体区域C0、C1、C2、C3和C4。导体区域C0可以由导体区域C1-C4围绕。可以将导体区域C1-C4分别布置在超导体S1-S4附近。六个超导体、五个加热器和五个导体区域可以通过隔离层或隔离区域彼此分开并电隔离。为了简单起见，在图中未示出包括一种或多种电绝缘材料的隔离层和隔离区域。空间502可以由六个超导体和五个导体区域围绕。空间502可以提供自由空间，在该自由空间中可移动磁体501可以某些方式来回移动。
图5C和5D在俯视图中反映了结构500的示意性配置，其中仅呈现所选项目。例如，未示出顶部超导体S00和底部超导体S11以及加热器。另外，图5C和5D还示出了所选项目之间的横向关系。某些选定项目，例如超导体S1-S4和导体区域C0-C4，没有设置在同一水平面内。在图5C和5D中，磁体501由虚线的正方形表示，其可用于描述磁体501在移动之前或之后的相对水平位置。图5C和5D未示出磁体501的相对垂直位置。
像超导体101一样，超导体S00、S11和S1-S4可以包括一种或多种超导材料。在一些实施例中，超导体S1和S3可以包括相同的结构、相同的尺寸和相同的材料，以在相反的方向上产生相似的排斥力。另外，超导体S2和S4也可以相同。在一些实施例中，超导体S1-S4可以是薄膜。可以将薄膜超导体S1-S4以平行于垂直轴的薄膜层的方式设置在空间502的各个侧面上。
像结构100的磁体103一样，可移动磁体501可以包括一种或多种磁性材料。导体区域C0-C4可以包括一种或多种导电材料。在一些实施例中，导体区域C0可以具有环形形状，例如方环形、圆环形或不规则环形。
空间502可以由六个超导体、五个导体区域以及隔离层和隔离区域的多个部分围绕。空间502的顶部部分可以由超导体S00限定。空间502的底部部分可以由超导体S11和导体区域C0-C4限定。侧壁可以由超导体S1-S4和隔离区域的多个部分限定。加热器H00和H1-H4可以由高电阻率材料制成。
下面描述磁存储结构500的示例操作。假设最初温度低于超导体的临界温度，并且加热器断电。由于磁体501在顶部超导体S00和底部超导体S11之间，因此它可以被向下和向上的磁力排斥。同时，磁体501还可以被超导体S1-S4沿两个水平方向排斥。假设可以忽略磁体501的重力。超导体S1-S4可以产生比来自超导体S00和S11的排斥力弱的类似排斥力。可以将超导体S00的排斥力布置为大于超导体S11的排斥力。可以将超导体S00的排斥力布置为相对足够大，使得当加热器H00断电时将磁体501推动抵靠空间502的底部。假设最初将磁体501推动抵靠空间502的底部的中央区域，并且磁体501与导体区域C0接触。在图5C中图示了磁体501的初始位置。磁体501仅电耦合到导体区域C0，这可以对应于第一存储状态。
当将电流施加到加热器H00时，电流可以通过焦耳加热产生热量，并且热量可以散布到超导体S00。当超导体S00被加热到临界温度以上时，它失去超导状态，并且来自它的排斥力消失。这样，来自超导体S11的排斥力可以向上推动磁体501，直到磁体被超导体S00停止。但是，如果将电流布置为使得其仅将超导体S00的一部分加热到临界温度以上，则超导体S00可以部分地失去超导性。这样，磁体501仍然可以从两个垂直的相反方向受排斥，并且因此可以悬浮在空间502中，如图5A和5C所示。由于可以类似地布置来自超导体S1-S4的排斥力，因此磁体501可以悬浮在水平面中的空间502的中心位置处。
为了使磁体501悬浮，将施加到加热器H00的电流布置为仅将超导体S00的一部分加热到临界温度以上的水平。这样，来自超导体S00的排斥力可以被减弱，但是强度仍然足以排斥磁体501并且使其悬浮在空间502中。
在磁体501悬浮之后，可以将另一电流注入加热器H1，加热器H1可以加热并导致超导体S1失去超导性和排斥力。于是，磁体501可以被超导体S3的排斥力推动而朝向超导体S1移动。因此，可以使磁体501悬浮并且推动抵靠超导体S1前面的侧壁。接下来，可以停止施加到加热器H00的电流。可以重新获得超导体S00失去的排斥力部分。因此，可以向下推动磁体501直到其接触导体区域C1和C0。接下来，可以停止给加热器H1的电流。由于可以将来自超导体S1的排斥力布置为相对较弱，因此磁体501可以原位不动并保持与导体区域C1和C0接触，如图5B和5D所示。磁体501可以将导体区域C0和C1电耦合，这可以对应于结构500的第二存储状态。
类似地，可以利用加热器H00和H3将磁体501悬浮在空间502中，然后将其移动到右侧。于是在移动之后，磁体501可以与导体区域C0和C3接触。这样，导体区域C0和C3可以成为电耦合，这可以对应于结构500的第三存储状态。
类似地，可以利用加热器H00、H2和H4来移动磁体501，并使其分别与导体区域C0和C2或C0和C4接触。这样，导体区域C0和C2可以电耦合，对应于第四存储状态。并且类似地，导体区域C0和C4可以电耦合，对应于第五存储状态。
因此，超导体S00、S11和S1-S4可以耦合在一起以生成力场，来控制磁体501的移动和位置。该力场可以是磁性的。可以将超导体S00和S11分别认为是第一场元件和第二场元件。可以将超导体S1和S3分别认为是第四场元件和第五场元件。可以将超导体S2和S4分别认为是第六场元件和第七场元件。然后，可以将第一、第二、第四、第五、第六和第七场元件耦合在一起以产生力场，来控制磁体501的移动和位置。
因此，可以在结构500处布置五个存储状态。可以通过分别检查导体区域C0和每个导体区域C1-C4之间的电阻来检测存储状态。例如，如果C0和C1之间的电阻相对较低，则其可以对应于第二存储器状态。因此，可以通过向选定的加热器施加电流来写入数据。并且可以通过测量导体区域C0与每个导体区域C1-C4之间的电阻来读取数据。
图6是示出根据本公开内容的实施例的电子设备600的示意框图。设备600可以包括计算设备，诸如台式或便携式计算机、服务器、智能电话、智能手表等。设备600还可以包括联网设备(诸如交换机或路由器)、数字图像、音频和/或视频的记录器、车辆、电器和玩具等。如图所示，设备600可以包括微处理器601、存储器控制器602、存储设备603、输出模块604和输入模块605。
微处理器601(例如，中央处理单元(CPU))可以控制电子设备600的整体操作，包括存储器控制器602和输出模块604的操作。输出模块604可以包括显示器和/或扬声器。输入模块605可以包括键盘、辅助键盘、计算机鼠标或触摸屏。在一些实施例中，可以使用触摸屏来组合输出模块604和输入模块605。微处理器601可以根据由输入模块605(例如，键盘)产生的输入信号，通过输出模块604(例如，显示器)显示存储在存储设备603处的信息。
存储设备603可以包括一个或多个存储区域。在一些实施例中，每个存储区域可以包括上述磁存储结构的一个或多个阵列。在一些其他实施例中，每个存储区域可以包括上述磁存储结构的一个或多个阵列以及其他类型的存储器的一个或多个阵列。存储器控制器602控制存储设备603的操作。存储设备603执行的操作包括擦除、写入和读取。在一些实施例中，存储设备603可以包括控制电路。存储器控制器602可以经由控制电路来控制存储设备603。在一些其他实施例中，存储设备603可以不包括任何控制电路。于是，存储器控制器602可以直接控制存储设备603。
尽管通过使用说明书中的具体实施例描述了本公开内容的原理和实施方式，但是实施例的前述描述仅旨在帮助理解本公开内容的方法和方法的核心构思。另外，前述不同实施例的特征可以进行组合以形成另外的实施例。同时，本领域普通技术人员可以根据本公开内容的构思对具体的实施方式和应用范围进行修改。因此，说明书的内容不应解释为对本公开内容的限制。

Claims (21)

1.一种存储结构，包括：
第一场元件，所述第一场元件是超导体；
第二场元件，其被设置为面对所述第一场元件并与所述第一场元件相距第一距离，并且耦合到所述第一场元件以产生力场；
可移动磁性元件，其被设置在所述第一场元件和所述第二场元件之间的空间中以由所述力场进行控制，所述可移动磁性元件被所述第二场元件排斥；以及
第一加热器，其被布置在所述第一场元件附近，所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的第一电流而朝向所述第一场元件移动。
2.一种存储设备，包括：
控制电路；以及
存储结构的至少一个阵列，每个存储结构包括：
第一场元件，所述第一场元件是超导体；
第二场元件，其被设置为面对所述第一场元件并与所述第一场元件相距第一距离，并且耦合到所述第一场元件以产生力场；
可移动磁性元件，其被设置在所述第一场元件和所述第二场元件之间的空间中以由所述力场进行控制，所述可移动磁性元件被所述第二场元件排斥；以及
第一加热器，其被布置在所述第一场元件附近，所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的第一电流而朝向所述第一场元件移动。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二场元件包括超导体。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二场元件包括第一磁性元件。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
两个导体，所述两个导体在所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的所述第一电流而朝向所述第一场元件移动之后电耦合。
6.根据权利要求2所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
第三场元件，所述第三场元件是超导体；
所述第一场元件和所述第三场元件并排设置并且隔开预定距离，所述第三场元件面对所述第二场元件并且被布置为靠近所述第一加热器，所述第一场元件和所述第三场元件在所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的所述第一电流而朝向所述第一场元件移动之后电耦合。
7.根据权利要求2所述的设备，其中，响应于流过所述第一加热器的所述第一电流，所述第一场元件部分地失去超导性。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
第四场元件，所述第四场元件是超导体；
第五场元件，所述第五场元件是超导体，并且被设置为面对所述第四场元件并且与所述第四场元件相距第二距离；
第二加热器，其被布置在所述第四场元件附近；以及
第三加热器，其被布置在所述第五场元件附近。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，响应于流过所述第二加热器的第二电流，所述可移动磁性元件朝向所述第四场元件移动。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
第六场元件，所述第六场元件是超导体；
第七场元件，所述第七场元件是超导体，并且被设置为面对所述第六场元件并与所述第六场元件相距第三距离；
第四加热器，被布置在所述第六场元件附近；以及
第五加热器，被布置在所述第七场元件附近。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，响应于流过所述第四加热器的第三电流，所述可移动磁性元件朝向所述第六场元件移动。
12.一种用于制造存储结构阵列的方法，包括：
沉积第一材料的第一层；
由所述第一材料形成多个场元件；
沉积第一磁性材料的第二层，所述第一磁性材料的所述第二层设置在两层填充材料之间；
由所述第一磁性材料形成多个磁性元件；
沉积导电材料的第三层；
由所述导电材料形成多个导体；
沉积第一超导材料的第四层；
由所述第一超导材料形成多个超导体；
沉积电阻材料的第五层；以及
由所述电阻材料形成多个加热器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一材料包括第二超导材料。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一材料包括第二磁性材料。
15.一种电子设备，包括：
微处理器；
存储设备；
控制器，其控制所述存储设备；
输出模块；以及
输入模块；
所述存储设备包括存储结构的至少一个阵列，每个存储结构包括：
第一场元件，所述第一场元件是超导体；
第二场元件，其被设置为面对所述第一场元件并与所述第一场元件相距第一距离，并且耦合到所述第一场元件以产生力场；
可移动磁性元件，其被设置在所述第一场元件和所述第二场元件之间的空间中以由所述力场进行控制，所述可移动磁性元件被所述第二场元件排斥；以及
第一加热器，其被布置在所述第一场元件附近，所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的第一电流而朝向所述第一场元件移动。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第二场元件包括超导体。
17.根据权利要求15所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
第三场元件，所述第三场元件是超导体；
所述第一场元件和所述第三场元件并排设置并且隔开预定距离，所述第三场元件面对所述第二场元件并且被布置为靠近所述第一加热器，所述第一场元件和所述第三场元件在所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的所述第一电流而朝向所述第一场元件移动之后电耦合。
18.根据权利要求15所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
两个导体；
所述两个导体在所述可移动磁性元件响应于流过所述第一加热器的所述第一电流而朝向所述第一场元件移动之后电耦合。
19.根据权利要求15所述的设备，其中，响应于流过所述第一加热器的所述第一电流，所述第一场元件部分地失去超导性。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
第四场元件，所述第四场元件是超导体；
第五场元件，所述第五场元件是超导体，并且被设置为面对所述第四场元件并且与所述第四场元件相距第二距离；
第二加热器，其被布置在所述第四场元件附近；以及
第三加热器，其被布置在所述第五场元件附近。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，每个存储结构还包括：
第六场元件，所述第六场元件是超导体；
第七场元件，所述第七场元件是超导体，并且被设置为面对所述第六场元件并与所述第六场元件相距第三距离；
第四加热器，其被布置在所述第六场元件附近；以及
第五加热器，其被布置在所述第七场元件附近。
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