DE10118404C1 - Storage arrangement comprises a storage unit having a cell with a storage element, and a writing/reading device having a probe tip which moves via the storage unit with a single electron transistor arranged on the front end of the probe tip - Google Patents

Storage arrangement comprises a storage unit having a cell with a storage element, and a writing/reading device having a probe tip which moves via the storage unit with a single electron transistor arranged on the front end of the probe tip

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DE10118404C1 DE2001118404 DE10118404A DE10118404C1 DE 10118404 C1 DE10118404 C1 DE 10118404C1 DE 2001118404 DE2001118404 DE 2001118404 DE 10118404 A DE10118404 A DE 10118404A DE 10118404 C1 DE10118404 C1 DE 10118404C1
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Abstract

Storage arrangement comprises: a storage unit (101) having a cell (102) with a storage element (103); and a writing/reading device having a probe tip (105) which moves via the storage unit with a single electron transistor (106) arranged on the front end of the probe tip. The transistor has a changeable source-drain conductivity between a source electrode and a drain electrode. Preferred Features: The storage element is made from a metallic conducting material and is partially surrounded by electrically insulating material. The storage cell is formed as a floating gate storage cell.

Description

Computer mit Speicheranordnungen kommen bei den unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz, sei es als Großrechner, als Personal Computer, in Waschmaschinen, in Küchengeräten, in Kraftfahrzeugen, in Telefonen, in Anrufbeantwortern oder in sonstigen Anwendungen. Ein Computer ist hierbei im weitesten Sinne als eine elektronische Steuer- und/oder Recheneinrichtung zu verstehen.Computers with memory arrays come from different applications, be it as Mainframes, as personal computers, in washing machines, in Kitchen appliances, in motor vehicles, in telephones, in Answering machines or in other applications. A computer is here in the broadest sense as an electronic tax and / or to understand computing device.

Die Speicheranordnung des Computers dient zum dauerhaften oder zwischenzeitlichen Speichern von Daten, zum Beispiel von Parametern, die zum Betrieb des Computers erforderlich sind, oder von Rechenergebnissen, die beim Betrieb des Computers vom Computer erzeugt werden.The memory arrangement of the computer is for permanent or temporarily storing data, for example from Parameters required to operate the computer, or of calculation results that occur during the operation of the computer generated by the computer.

Die Speicheranordnung weist einen Speicher mit einer Mehrzahl von Speicherzellen auf. In jeder Speicherzelle ist ein Datum von den Daten als Speicherinhalt der Speicherzelle abgespeichert sind. Weiter weist die Speicheranordnung eine Leseeinrichtung zum Lesen des Speicherinhalts (ROM, s. u.), oder alternativ eine Schreib-/Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen des Speicherinhalts auf (RAM, s. u.).The memory arrangement has a memory with a plurality of memory cells. There is a date in each memory cell of the data as the memory content of the memory cell are saved. The memory arrangement also has a Reading device for reading the memory content (ROM, see below), or alternatively a read / write device for writing and reading the memory contents (RAM, see below).

Bei Speichern wird grundsätzlich unterschieden zwischen Nur- Lese-Speichern oder Festwertspeichern (ROM = Read Only Memory) einerseits und Schreib-Lese-Speichern oder Speichern mit wahlfreiem Zugriff (RAM = Random Access Memory) andererseits.In the case of memories, a basic distinction is made between Read storage or read only storage (ROM = Read Only Memory) on the one hand and read-write storage or storage with random access (RAM = Random Access Memory) on the other hand.

Bei einem Nur-Lese-Speicher (ROM) ist in jeder einzelnen Speicherzelle ein festgelegter Speicherinhalt abgespeichert. Der Speicherinhalt ist durch den Herstellungsprozess für den Speicher festgelegt und ist mittels der Leseeinrichtung auslesbar, aber nicht beschreibbar. Als Varianten des Nur- Lese-Speichers (ROM) gibt es den programmierbaren Nur-Lese- Speicher (PROM = programable ROM), bei dem der Speicherinhalt genau einmal einschreibbar ist, sowie den lösch- und wiederprogrammierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM = erasable programable ROM) und den elektrisch lösch- und wiederprogrammierbaren Nur-Lese-Speicher EEPROM = electrically EPROM), bei denen der Speicherinhalt mehrmals einschreibbar ist.With a read only memory (ROM) is in each one A fixed memory content is stored in the memory cell. The memory content is due to the manufacturing process for the  Memory is fixed and is by means of the reading device readable, but not writable. As variants of the Read-only memory (ROM) there is the programmable read-only Memory (PROM = programmable ROM) in which the memory content can be registered exactly once, as well as the delete and Reprogrammable read-only memory (EPROM = erasable programmable ROM) and the electrically erasable and reprogrammable read only memory EEPROM = electrically EPROM), in which the memory content is repeated several times is enrollable.

Bei einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) ist der Speicherinhalt der Speicherzelle mittels einer Schreib-/Lesevorrichtung wahlweise durch einen Schreibvorgang einschreibbar oder durch einen Lesevorgang auslesbar.In the case of a random access memory (RAM), the memory content is the memory cell by means of a read / write device either writable by writing or by read a read process.

Jede Speicherzelle weist zumindest ein Speicherelement auf. Der Speicherinhalt der Speicherzelle ist durch eine in dem Speicherelement gespeicherte elektrische Ladung festgelegt.Each memory cell has at least one memory element. The memory content of the memory cell is one in which Storage element stored electrical charge set.

Bei einer herkömmlichen Speicheranordnung auf Halbleiterbasis kann für das Speicherelement in Abhängigkeit vom Speichertyp des Speichers zum Beispiel ein Transistor oder ein Kondensator verwendet sein.In a conventional semiconductor-based memory device can be for the storage element depending on the storage type of the memory for example a transistor or a Capacitor used.

Beim Schreiben des Speicherinhalts einer Speicherzelle wird eine vorbestimmte Ladungsmenge an elektrischer Ladung in das Speicherelement verschoben oder von dem Speicherelement entfernt. Dieses Verschieben von elektrischen Ladungen entspricht einem elektrischen Stromfluss. Um den elektrischen Stromfluss zu bewirken, muss entsprechend Energie aufgewandt werden, die umso größer ist, je größer die elektrische Ladungsmenge ist, die verschoben werden soll.When writing the memory content of a memory cell a predetermined amount of charge of electric charge into the Storage element moved or from the storage element away. This shifting of electrical charges corresponds to an electrical current flow. To the electrical To cause electricity to flow, energy must be used accordingly the larger the electrical Is the amount of charge to be moved.

Zum Lesen des Speicherinhalts muss ebenfalls ein Stromfluss aufrechterhalten werden. A current flow is also required to read the memory content be maintained.  

Zudem ist die zum Verschieben der Ladungsmenge erforderliche Zeit umso größer, je größer die Ladungsmenge ist.In addition, it is necessary to shift the amount of cargo The greater the amount of charge, the greater the time.

Ein Ziel bei der Entwicklung von Speicheranordnungen ist es, den Stromverbrauch beim Schreib- und Lese-Betrieb der Speicheranordnung zu verringern.One goal in developing memory arrays is to the power consumption when writing and reading the Reduce storage arrangement.

Ein weiteres Ziel bei der Entwicklung von Speicheranordnungen ist es, die Schreib- und Lesegeschwindigkeit, mit der der Speicher beschrieben bzw. ausgelesen werden kann, zu erhöhen.Another goal in the development of memory arrays is the write and read speed at which the Memory can be written or read to increase.

Der zum Betrieb einer Speicheranordnung erforderliche Stromverbrauch kann dadurch verringert werden, dass die elektrische Ladungsmenge, die zum Schreiben, insbesondere zum Verändern des Speicherinhalts verschoben werden muss, verringert wird.The one required to operate a storage array Power consumption can be reduced by making the amount of electrical charge required for writing, especially for Changing the memory content has to be postponed, is reduced.

In [1] ist eine Einzelelektronen-Speicherzelle beschrieben. Die Einzelelektronen-Speicherzelle weist als Speicherelement eine Ladungsinsel aus einem elektrisch leitfähigen Material und mit einem Durchmesser von einigen Nanometern auf. Zwei elektrische Zuleitungen aus einem elektrisch leitfähigen Material führen zu der Ladungsinsel. Die Ladungsinsel und die Zuleitungen sind jeweils durch eine 1 bis 2 nm dünne Tunnelbarriere aus einem elektrisch isolierenden Material voneinander getrennt. Alternativ sind als Speicherelement statt der einzelnen Ladungsinsel mehrere in einer Reihe angeordnete Ladungsinseln vorgesehen, die je durch eine 1 bis 2 nm dicke Tunnelbarriere voneinander getrennt sind. Der Speicherinhalt der Speicherzelle ist durch einige wenige Elektronen gebildet, die mittels Coulomb-Blockade auf der Ladungsinsel bzw. den Ladungsinseln festgehalten sind. In [1] ist weiter beschrieben, dass die Elektronen mit einer umso höheren Einschlussenergie auf den Ladungsinseln eingeschlossen sind, je größer die Anzahl von in Reihe angeordneten Ladungsinseln ist. Entsprechend sind die Speicherzeit der Elektronen auf den Ladungsinseln, nach welcher die Elektronen im Mittel aus den Ladungsinseln heraus tunneln, und die maximale Temperatur, oberhalb welcher die Elektronen aus den Ladungsinseln heraus tunneln, umso größer, je größer die Anzahl von in Reihe angeordneten Ladungsinseln ist.A single electron memory cell is described in [1]. The single electron memory cell has a memory element a charge island made of an electrically conductive material and with a diameter of a few nanometers. Two electrical leads from an electrically conductive Material lead to the cargo island. The cargo island and the Feed lines are each through a 1 to 2 nm thin Tunnel barrier made of an electrically insulating material separated from each other. Alternatively, as a storage element instead of the single charge island, several in a row arranged charge islands provided, each by a 1 to 2 nm thick tunnel barrier are separated from each other. The Memory content of the memory cell is by a few Electrons formed by means of Coulomb blockade on the Charge island or the charge islands are held. In [1] is further described that the electrons with an all higher containment energy on the charge islands included, the greater the number of in series arranged charge islands. They are accordingly Storage time of the electrons on the charge islands, after  which averages the electrons out of the charge islands tunnel, and the maximum temperature above which the Tunnel electrons out of the charge islands, the bigger, the greater the number of charge islands arranged in series is.

Eine Einzelelektronen-Speicherzelle, deren Speicherinhalt durch nur wenige Elektronen gebildet ist, hat sehr kleine Abmessungen. Doch nicht nur um Strom beim Betrieb der Speicheranordnung zu sparen ist es ein Ziel bei der Herstellung einer Speicheranordnung, die Abmessungen der einzelnen Speicherzellen klein zu wählen.A single electron memory cell, the memory content formed by just a few electrons has very small ones Dimensions. But not just about electricity when operating the It is a goal of saving storage arrangement Manufacture of a memory array, the dimensions of the to select individual memory cells small.

Der Raum, der für die Speicheranordnung zur Verfügung steht, ist in der Regel begrenzt. Der begrenzte Raum wird dabei umso effizienter genutzt, je größer die Integrationsdichte, d. h. die Anzahl von Speicherzellen in einem vorgegebenen Raum oder einer vorgegebenen Fläche ist. Entsprechend ist es ein weiteres Ziel bei der Entwicklung und Herstellung von Speicheranordnungen, deren Integrationsdichte zu erhöhen. Dazu müssen zum Beispiel die einzelnen Speicherzellen verkleinert werden.The space available for the storage arrangement is usually limited. The limited space becomes even more so used more efficiently, the greater the integration density, d. H. the number of memory cells in a given space or a given area. Accordingly, it is a Another goal in the development and manufacture of Memory arrays to increase their integration density. For this purpose, for example, the individual memory cells be made smaller.

Eine herkömmliche Technologie zur Herstellung von Speicheranordnungen ist die Halbleiter-basierte CMOS- Technologie (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor) auf Siliziumbasis, bei der Schaltungsstrukturen für die Speicheranordnung lithographisch hergestellt werden. In CMOS- Technologie sind zur Zeit Speicheranordnungen mit minimalen Strukturgrößen von 130 nm standardmäßig herstellbar.A traditional technology for making Memory devices is the semiconductor-based CMOS Technology (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor) silicon-based, in the circuit structures for the Memory arrangement can be produced lithographically. In CMOS Technology are currently minimal memory arrays Structure sizes of 130 nm can be produced as standard.

Bei einer weiteren Verkleinerung der minimalen Strukturgröße stößt die CMOS-Technologie zusehends an ihre Grenzen.If the minimum structure size is further reduced CMOS technology is increasingly reaching its limits.

Als isolierende, halbleitende und metallisch leitende Strukturen mit sehr kleinen Abmessungen sind Nanoröhren aus Bornitrid oder aus Kohlenstoff bekannt. Nanoröhren sind Fullerene aus Atomen, welche zu einer röhrenförmigen kristallinen Struktur angeordnet sind. Sie können mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 (0,5) Nanometern bis zu ca. 50 Nanometern und mehr und einer Länge von bis zu mehreren Mikrometern hergestellt werden. Typischerweise beträgt der Durchmesser 1 bis 20 nm und die Länge bis zu einige hundert Nanometer.As insulating, semiconducting and metallically conductive Structures with very small dimensions are made of nanotubes Boron nitride or known from carbon. Are nanotubes  Fullerenes from atoms, which form a tubular crystalline structure are arranged. You can use one Diameters from approximately 0.2 (0.5) nanometers up to approximately 50 Nanometers and more and a length of up to several Micrometers are manufactured. Typically this is Diameter 1 to 20 nm and the length up to a few hundred Nanometers.

Aus [2] ist ein Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff- Nanoröhren in dicht gepackter Anordnung von 1,1.1010 Röhren pro cm2 bekannt. Dabei wird zuerst die Oberfläche eines dünnen Aluminiumblechs, das als Substrat dient, durch Anodisierung mit feinen Poren versehen. Am Boden jeder Pore wird eine Katalysatorfläche aus einem Katalysatormaterial abgeschieden. Anschließend wird in einem Raumbereich über dem porösen und mit Katalysatormaterial behandelten Aluminiumblech ein Schritt durchgeführt, bei dem Kohlenstoff- Nanoröhren erzeugt werden. Die Kohlenstoff-Nanoröhren entstehen dabei ausschließlich auf Oberflächen-Bereichen des Aluminiumblechs, die mit dem Katalysatormaterial bedeckt sind, d. h. ausschließlich auf Katalysatormaterial. Direkt auf dem Aluminiumblech werden keine Kohlenstoff-Nanoröhren ausgebildet. Als Katalysatormaterial kann zum Beispiel reduziertes Kupfer vorgesehen sein, das bei einer Temperatur von ungefähr 600°C in einer CO-Atmosphäre reduziert worden ist.[2] discloses a method for producing carbon nanotubes in a closely packed arrangement of 1.1.10 10 tubes per cm 2 . First, the surface of a thin aluminum sheet, which serves as a substrate, is provided with fine pores by anodization. A catalyst surface made of a catalyst material is deposited at the bottom of each pore. A step is then carried out in a space above the porous aluminum sheet treated with catalyst material, in which carbon nanotubes are produced. The carbon nanotubes are created exclusively on surface areas of the aluminum sheet that are covered with the catalyst material, ie exclusively on catalyst material. No carbon nanotubes are formed directly on the aluminum sheet. For example, reduced copper can be provided as the catalyst material, which has been reduced at a temperature of approximately 600 ° C. in a CO atmosphere.

Als Schreib-/Leseeinrichtung zum Beschreiben und Auslesen eines Festplatten-Speichers, wie er zum Beispiel für einen Personal Computer verwendet wird, wird ein Schreib-/Lesearm verwendet, der in einem Bereich über der Festplatte so verfahrbar ist, dass er nach Wahl über jeder einzelnen Speicherzelle positioniert werden kann.As a read / write device for writing and reading a hard drive memory, such as for one Personal computer being used becomes a read / write arm used that in an area above the hard drive like that is movable that he can choose over each one Storage cell can be positioned.

Aus [3] ist eine Speicheranordnung mit einem Speicherfeld und einer Matrix von 32 × 32 Cantilevern bekannt. Die Cantilever sind in einem Bereich über dem Speicherfeld verfahrbar. Mit der Mehrzahl von Cantilevern ist es möglich, mehrere Speicherzellen gleichzeitig auszulesen, so dass die Daten- Ausleserate gegenüber einer Speicheranordnung mit nur einem Cantilever gesteigert ist.From [3] is a memory arrangement with a memory field and a matrix of 32 × 32 cantilevers known. The cantilevers can be moved in an area above the storage field. With  the majority of cantilevers, it is possible to have several Read out memory cells at the same time so that the data Readout rate compared to a memory arrangement with only one Cantilever is increased.

Aus [4] ist ein Einzelelektronentransistor-Rastermikroskop bekannt, mit dem elektrische Ladungen und Felder an einer Oberfläche mit einer Auflösung von ungefähr einem Prozent der Ladung eines einzelnen Elektrons ortsaufgelöst messbar sind. Das Einzelelektronentransistor-Rastermikroskop funktioniert ähnlich wie ein Rastertunnelmikroskop. Bei beiden wird eine Rastersondenspitze über die zu untersuchende Oberfläche gerastert und ein Signal gemessen, das durch elektrische Ladungen und Felder auf und in der Nähe der Oberfläche beeinflusst ist. Das Rastertunnelmikroskop weist als Rastersondenspitze eine feine Metallspitze, beispielsweise eine Wolframspitze, auf. Das Einzelelektronentransistor- Rastermikroskop weist als Rastersondenspitze eine am vorderen Ende angespitzte Glasfaser mit einem am angespitzten vorderen Ende angeordneten Einzelelektronentransistor (SET = single electron transistor) auf.From [4] is a single electron transistor scanning microscope known with the electric charges and fields at one Surface with a resolution of approximately one percent of the Charge of a single electron can be measured in a spatially resolved manner. The single electron transistor scanning microscope works similar to a scanning tunneling microscope. In both, one Scanning probe tip over the surface to be examined screened and a signal measured by electrical Charges and fields on and near the surface is influenced. The scanning tunneling microscope shows as Raster probe tip a fine metal tip, for example a tip of tungsten. The single electron transistor Scanning microscope has a scanning probe tip at the front Tipped glass fiber with one on the tipped front Single electron transistor arranged at the end (SET = single electron transistor).

In [5] wird ein Einzelelektronentransistor-Rastermikroskop zum Abbilden von Objekten bei Umgebungstemperatur beschrieben. Dabei wird ein das Nahfeld abtastender Einzelelektronentransistor verwendet. Insbesondere detektiert der Einzelelektronentransistor Variationen in einem elektrischen Feld, welches das Objekt umgibt oder von diesem ausgeht, wobei das Objekt in der Umgebungstemperatur verbleiben kann, obwohl der Einzelelektronentransistor gekühlt wird.In [5] is a single electron transistor scanning microscope for imaging objects at ambient temperature described. In doing so, the near field is scanned Single electron transistor used. Detected in particular the single electron transistor variations in one electrical field surrounding or from the object goes out, the object in the ambient temperature can remain, although the single electron transistor is cooled.

Aus [6] sind Kohlenstofffasern bekannt, welche aus einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren hergestellt sind. Außerdem wird in [6] ein Verfahren zum Reinigen eines Gemisches aus einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren und amorpher Kohlenstoffverunreinigung offenbart. Carbon fibers are known from [6], which consist of single-wall carbon nanotubes are made. Moreover is in [6] a method for purifying a mixture single-walled carbon nanotubes and amorphous Carbon pollution revealed.  

Ein Verfahren zur Speicherung von Informationseinheiten im Nanometerbereich ist aus [7] bekannt, bei dem näpfchenförmige Vertiefungen in einer Edelmetalloberfläche erzeugt werden.A method for storing information units in the Nanometer range is known from [7], in which the well-shaped Indentations are created in a precious metal surface.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine effiziente, kompakte und schnelle Speicheranordnung mit hoher Integrationsdichte zu schaffen.The problem underlying the invention is an efficient, compact and fast storage arrangement with high To create integration density.

Das Problem wird gelöst durch eine Speicheranordnung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch.The problem is solved by a memory arrangement with the Features according to the independent claim.

Die Speicheranordnung weist auf:
einen Speicher mit zumindest einer Speicherzelle mit je zumindest einem Speicherelement, wobei jede Speicherzelle einen durch einen Schreibvorgang veränderbaren Speicherinhalt aufweist, der durch eine in dem Speicherelement gespeicherte elektrische Ladung festgelegt ist, und
eine Schreib-/Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen des Speicherinhalts, mit zumindest einer über dem Speicher bewegbar angeordneten Rastersondenspitze mit einem am dem Speicher zugewandten Vorderende der Rastersondenspitze angeordneten Einzelelektronentransistor mit einer Source- Elektrode, einer Drain-Elektrode, einer Ladungsinsel, einer zwischen der Source-Elektrode und der Ladungsinsel angeordneten ersten Tunnelbarriere und einer zwischen der Ladungsinsel und der Drain-Elektrode angeordneten zweiten Tunnelbarriere, wobei der Einzelelektronentransistor eine veränderbare Source-Drain-Leitfähigkeit zwischen der Source- Elektrode und der Drain-Elektrode aufweist, wobei die Rastersondenspitze über der Speicherzelle zwei Stellungen einzunehmen vermag, nämlich
eine Schreibstellung, in der durch eine von der Rastersondenspitze an die Speicherzelle angelegte Spannung der Speicherinhalt der Speicherzelle in die Speicherzelle einschreibbar ist, und
eine Lesestellung, in der anhand der Source-Drain- Leitfähigkeit des Einzelelektronentransistors der Speicherinhalt der Speicherzelle auslesbar ist.
The storage arrangement has:
a memory with at least one memory cell, each with at least one memory element, each memory cell having a memory content that can be changed by a write operation and is determined by an electrical charge stored in the memory element, and
a read / write device for writing and reading the memory content, with at least one scanning probe tip movably arranged above the memory, with an individual electron transistor arranged on the front end of the scanning probe tip facing the memory, with a source electrode, a drain electrode, a charge island, one between the source -Electrode and the charge island arranged first tunnel barrier and a second tunnel barrier arranged between the charge island and the drain electrode, wherein the single-electron transistor has a variable source-drain conductivity between the source electrode and the drain electrode, wherein the scanning probe tip above the memory cell can take two positions, namely
a writing position in which the memory content of the memory cell can be written into the memory cell by a voltage applied to the memory cell by the scanning probe tip, and
a reading position in which the memory content of the memory cell can be read out on the basis of the source-drain conductivity of the single electron transistor.

Der Einzelelektronentransistor hat gegenüber elektrischen Ladungen in der Speicherzelle eine hohe Empfindlichkeit von ungefähr 1% der Ladung eines einzelnen Elektrons. Entsprechend kann mit der Schreib-/Leseeinrichtung mit der über dem Speicher bewegbar angeordneten Rastersondenspitze, an deren dem Speicher zugewandten Vorderende der Einzelelektronentransistor angeordnet ist, auch eine Speicherzelle ausgelesen werden, deren Speicherinhalt durch eine sehr geringe Ladungsmenge gebildet ist. Darüber hinaus können mit der Rastersondenspitze kleine Ladungsmengen verschoben werden, so dass die Schreib-/Leseeinrichtung ein Schreiben und Lesen von Speicherinhalten ermöglicht, die durch sehr geringe Ladungsmengen gebildet sind.The single electron transistor has electrical Charges in the memory cell have a high sensitivity about 1% of the charge of a single electron. Accordingly, with the read / write device with the scanning probe tip movably arranged above the memory, at the front end facing the storage the Single electron transistor is arranged, also a Memory cell are read out, the memory content by a very small amount of charge is formed. Furthermore can use the scanning probe tip to charge small amounts of charge be moved so that the read / write device Allows you to read and write memory contents are formed by very small amounts of charge.

Somit ermöglicht die Erfindung eine stromsparende und somit effiziente beschreibbare und auslesbare Speicheranordnung. The invention thus enables a power-saving and thus efficient writable and readable memory arrangement.  

Darüber hinaus ermöglicht die Rastersondenspitze eine hohe Ortsauflösung. Folglich ist mit der Schreib-/Leseeinrichtung das Speicherzellenfeld auch dann beschreibbar und auslesbar, wenn das Speicherzellenfeld ein hochdichtes Speicherzellenfeld ist.In addition, the grid probe tip enables a high Spatial resolution. Consequently, with the read / write device the memory cell array can then also be written to and read out, if the memory cell array is a high density Memory cell array is.

Das Speicherelement der Speicherzellen des Speicherfeldes kann aus einem Dielektrikum oder einer Kombination von mehreren unterschiedlichen Dielektrika gefertigt sein.The memory element of the memory cells of the memory field can be made of a dielectric or a combination of be made of several different dielectrics.

Vorzugsweise ist das Speicherelement aus einem metallisch leitfähigen Material gefertigt und derart zumindest teilweise von elektrisch isolierendem Material umgeben, dass die in dem Speicherelement gespeicherte elektrische Ladung während einer vorbestimmten Speicherzeit in dem Speicherelement verbleibt. Das Speicherelement kann beispielsweise aus Metall oder Polysilizium gefertigt sein.The storage element is preferably made of a metallic made of conductive material and at least partially so surrounded by electrically insulating material that in the Electrical charge stored during a storage element predetermined storage time remains in the storage element. The storage element can, for example, be made of metal or Be made of polysilicon.

Weiter bevorzugt ist die Speicherzelle als Floating-Gate- Speicherzelle ausgebildet. Bei einer Floating-Gate- Speicherzelle ist als Speicherelement ein Floating-Gate aus einem metallisch leitfähigen Material vorgesehen, das zumindest teilweise von einem elektrisch isolierenden Material umgeben ist. Mittels eines Steuer-Gates sind elektrische Ladungsträger auf das Floating-Gate ladbar und aus dem Floating-Gate wieder heraus drängbar. Der Speicherinhalt der Speicherzelle ist durch die elektrische Ladung auf dem Floating-Gate bestimmt.The memory cell is further preferred as a floating gate Memory cell trained. With a floating gate Memory cell is made of a floating gate as a memory element provided a metallic conductive material that at least partially from an electrically insulating Material is surrounded. By means of a control gate electrical charge carriers can be loaded onto the floating gate and can be pushed out of the floating gate again. The Memory content of the memory cell is due to the electrical Charge determined on the floating gate.

Grundsätzlich sind die Abmessungen der Speicherzelle, und insbesondere des Speicherelements, frei wählbar. Damit die Integrationsdichte der Speicheranordnung hoch ist, sind die Abmessungen der Speicherzelle vorzugsweise möglichst klein gewählt.Basically, the dimensions of the memory cell, and especially the memory element, freely selectable. So that Integration density of the memory array is high, the Dimensions of the memory cell are preferably as small as possible selected.

Weiter bevorzugt ist das Speicherelement so dimensioniert und das elektrisch isolierende Material so angeordnet, dass die in dem Speicherelement gespeicherte elektrische Ladung mittels des Effektes der Coulomb-Blockade auf dem Speicherelement gespeichert gehalten ist. Bevorzugt ist dies bei Raumtemperatur und/oder bei einer Temperatur von bis zu ca. 150°C der Fall. Bevorzugt sind in dem Speicherelement, wenn es mit Ladungsträgern so vollgeladen ist, dass ein vollgeladener Speicherzustand erreicht ist, z. B. eine logische "Eins", nur einige wenige Ladungsträger gespeichert.The storage element is further preferably dimensioned and the electrically insulating material is arranged so that the  electrical charge stored in the storage element by means of the effect of the Coulomb blockade on the Storage element is kept stored. This is preferred at room temperature and / or at a temperature of up to approx. 150 ° C the case. In the storage element, if it is so fully loaded with load carriers that a fully loaded memory state is reached, e.g. Legs logical "one", only a few charge carriers are stored.

Mit einem solchen Speicherelement auf Coulomb-Blockade-Basis ist eine stromsparende Speicherzelle verwirklicht. Zudem ist eine schnelle Speicherzelle verwirklicht, da die Zeit, die erforderlich ist, um die nur sehr geringe Anzahl an Ladungsträgern zu verschieben, gering ist.With such a storage element based on a Coulomb blockade is a power-saving memory cell realized. In addition is realizes a fast memory cell since the time that is required to the very small number of Moving load carriers is small.

Das Speicherelement hat bevorzugt in zumindest eine oder in jede Raumrichtung eine Abmessung von nicht mehr als wenigen zehn Nanometern, z. B. nicht mehr als 35 nm oder 20 nm.The storage element preferably has at least one or in each spatial direction has a dimension of no more than a few ten nanometers, e.g. B. not more than 35 nm or 20 nm.

Weiter bevorzugt weist die Speicherzelle je zumindest eine Hetero-Nanoröhre mit zumindest einem elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt, zumindest einem metallisch leitfähigen zweiten Nanoröhren-Abschnitt und zumindest einem elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt auf. Dabei sind der erste, zweite und dritte Nanoröhren-Abschnitt so angeordnet, dass der metallisch leitfähige zweite Nanoröhren-Abschnitt an seinem ersten Ende an den elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt direkt angrenzt und an seinem zweiten Ende an den elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt direkt angrenzt. Der metallisch leitfähige Nanoröhren-Abschnitt liegt also zwischen dem elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt und dem elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt.The memory cell further preferably has at least one each Hetero-nanotube with at least one electrically insulating one first nanotube section, at least one metallic conductive second nanotube section and at least one electrically insulating third nanotube section. The first, second and third nanotube sections are included arranged so that the metallically conductive second Nanotube section at its first end to the electrical isolating first nanotube section directly adjacent and at its second end to the electrically insulating third Nanotube section directly adjacent. The metallic conductive nanotube section is therefore between the electrically insulating first nanotube section and the electrically insulating third nanotube section.

Der metallisch leitfähige zweite Nanoröhren-Abschnitt stellt hierbei das Speicherelement dar. Der erste und der dritte isolierende Nanoröhren-Abschnitt stellt je eine Tunnelbarriere dar. Im metallisch leitfähigen zweiten Nanoröhren-Abschnitt ist eine elektrische Ladung von einigen wenigen einzelnen Elektronen mittels Coulomb-Blockade speicherbar.The metallically conductive second nanotube section provides the storage element. The first and the third insulating nanotube section represents one  Tunnel barrier. In the metallically conductive second Nanotube section is an electrical charge of some few individual electrons using Coulomb blockade storable.

Die Hetero-Nanoröhre kann weitere isolierende und metallisch leitfähige Nanoröhren-Abschnitte aufweisen. Dabei weist die Hetero-Nanoröhre bevorzugt jeweils abwechselnd einen metallisch leitfähigen und einen isolierenden Nanoröhren- Abschnitt auf. Jeder metallisch leitfähige Nanoröhren- Abschnitt bildet eine Ladungsinsel, die durch zwei isolierende Nanoröhren-Abschnitte begrenzt ist, und auf der Ladungsträger mittels Coulomb-Blockade speicherbar sind. Der Speicherinhalt einer einzelnen Speicherzelle ist durch die Summe der insgesamt auf allen in Reihe geschalteten Ladungsinseln der entsprechenden Hetero-Nanoröhre gespeicherten Ladungsträger festgelegt. Eine solche Konfiguration der Hetero-Nanoröhre mit mehreren in Reihe geschalteten Ladungsinseln hat den Vorteil, dass die Speicherzeit erhöht ist.The hetero-nanotube can be more insulating and metallic have conductive nanotube sections. The The hetero nanotube alternately prefers one metallically conductive and an insulating nanotube Section on. Any metallically conductive nanotube Section forms a cargo island divided by two insulating nanotube sections is limited, and on the Load carriers can be stored by means of a Coulomb blockade. The Memory content of a single memory cell is due to the Sum of the total connected in series on all Charge islands of the corresponding hetero-nanotube stored load carriers set. Such Configuration of the hetero-nanotube with several in series switched charge islands has the advantage that the Storage time is increased.

Bevorzugt ist ein unterer Endabschnitt der Hetero-Nanoröhre von einem metallisch leitfähigen vierten Nanoröhren-Abschnitt gebildet und ein oberer Endabschnitt der Hetero-Nanoröhre von einem metallisch leitfähigen fünften Nanoröhren-Abschnitt gebildet. D. h. bevorzugt ist die Hetero-Nanoröhre an beiden Enden von einem metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitt begrenzt.A lower end section of the hetero-nanotube is preferred from a metallically conductive fourth nanotube section formed and an upper end portion of the hetero nanotube of a metallically conductive fifth nanotube section educated. I.e. the hetero nanotube is preferred on both Ends of a metallic conductive nanotube section limited.

Elektrische Zuleitungen zur Kontaktierung des Speicherelements können ebenfalls aus metallisch leitfähigen Nanoröhren gebildet sein.Electrical supply lines for contacting the Storage element can also be made of metallic conductive Be formed nanotubes.

Für einen metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitt wird bevorzugt jeweils eine metallisch leitfähige Kohlenstoff- Nanoröhre verwendet. For a metallically conductive nanotube section preferably a metallic conductive carbon Nanotube used.  

Für zumindest einen elektrisch isolierenden Nanoröhren- Abschnitt kann eine elektrisch isolierende Bornitrid- Nanoröhre verwendet werden.For at least one electrically insulating nanotube Section can be an electrically insulating boron nitride Nanotubes can be used.

Der Einzelelektronentransistor kann so an dem dem Speicher zugewandten Vorderende der Rastersondenspitze angeordnet sein, dass entweder die Source-Elektrode oder die Drain- Elektrode dem Speicher am nächsten zugewandt ist.The single electron transistor can on the memory facing front end of the scanning probe tip arranged be that either the source electrode or the drain Electrode is closest to the memory.

Bei dieser Konfiguration sind durch den Speicherinhalt im Speicherelement einer unter der Rastersondenspitze positionierten Speicherzelle die Energieniveaus für Elektronen auf der Ladungsinsel einerseits und die zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode tatsächlich anliegende Spannung andererseits in ähnlichem Maße beeinflusst.With this configuration, the memory content in the Storage element one under the grid probe tip positioned memory cell the energy levels for Electrons on the charge island on the one hand and the between the source electrode and the drain electrode actually applied voltage, on the other hand, to a similar extent affected.

Bevorzugt ist der Einzelelektronentransistor so am Vorderende der Rastersondenspitze angeordnet, dass die Ladungsinsel näher an dem Speicher angeordnet ist als die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode. Bei dieser Konfiguration sind durch den Speicherinhalt im Speicherelement nur oder zumindest hauptsächlich die Energieniveaus für Elektronen auf der Ladungsinsel beeinflusst. Die zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode angelegte Spannung ist nicht oder zumindest kaum beeinflusst. Dadurch ist die Speicherzelle besonders stromsparend und einfach kontrollierbar konfiguriert.The single electron transistor is preferably at the front end the grid probe tip arranged that the charge island is arranged closer to the memory than the source electrode and the drain electrode. With this configuration are through the memory content in the memory element only or at least mainly the energy levels for electrons on the Charge island influenced. The one between the source electrode and the voltage applied to the drain electrode is not or at least hardly influenced. This makes the memory cell particularly energy-saving and easy to control configured.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Schreib-/Leseeinrichtung mehrere Rastersondenspitzen auf, so dass zeitgleich mehrere Speicherzellen beschreibbar bzw. auslesbar sind.In an alternative embodiment of the invention the read / write device has a plurality of scanning probe tips, so that several memory cells can be written or are readable.

Bei einer Speicheranordnung mit Hetero-Nanoröhren als Speicherzellen können die Hetero-Nanoröhren in beliebiger Anordnung auf einem Substrat vorgesehen sein. Die Hetero- Nanoröhren können kreuz und quer zueinander angeordnet sein. Bevorzugt sind die Hetero-Nanoröhren ungefähr parallel zueinander angeordnet. Dadurch ist das Beschreiben und Auslesen der einzelnen Speicherzellen erleichtert. Die Hetero-Nanoröhren können weiter gebogen angeordnet sein. Bevorzugt sind die Hetero-Nanoröhren ungefähr aufrecht und gerade stehend ausgerichtet. Hierdurch ist wiederum das Beschreiben und Auslesen der einzelnen Speicherzellen erleichtert, da ein Übersprechen zwischen benachbarten Speicherzellen erschwert ist. Weiter bevorzugt weisen alle Hetero-Nanoröhren ungefähr die gleiche Länge auf, so dass die oberen Enden der Hetero-Nanoröhren gemeinsam eine einzige ebene Fläche bilden. Auch hierdurch ist das Beschreiben und Auslesen der einzelnen Speicherzellen erleichtert. Insbesondere kann so der Abstand der Rastersondenspitze der Schreib-/Leseinrichtung beim Lesen und Schreiben konstant gehalten werden, wodurch der apparative Aufwand bei der Schreib-/Leseinrichtung verringert ist.In a memory arrangement with hetero nanotubes as Memory cells can be used in any of the hetero-nanotubes Arrangement may be provided on a substrate. The hetero-  Nanotubes can be arranged criss-cross to one another. The hetero-nanotubes are preferably approximately parallel arranged to each other. This is the description and Reading the individual memory cells easier. The Hetero-nanotubes can be arranged further bent. The hetero-nanotubes are preferably approximately upright and aligned straight. This in turn is that Describe and read out the individual memory cells relieved, since crosstalk between neighboring Memory cells is difficult. More preferably all point Hetero-nanotubes are approximately the same length, so the upper ends of the hetero-nanotubes together a single form a flat surface. This also describes and Reading the individual memory cells easier. In particular, the spacing of the scanning probe tip can Read / write device constant when reading and writing are kept, which means the equipment effort at Read / write device is reduced.

Eine einzelne Speicherzelle kann jeweils durch eine einzelne Hetero-Nanoröhre gebildet sein. Alternativ kann eine einzelne Speicherzelle jeweils durch ein Bündel von mehreren benachbarten einzelnen Hetero-Nanoröhren gebildet sein. Im zweiten Fall ist der Speicherinhalt durch die Summe der Ladungen in allen einzelnen Hetero-Nanoröhren eines solchen Bündels gebildet. Daher funktioniert die Speicheranordnung selbst dann noch zuverlässig, wenn einige Hetero-Nanoröhren fehlerhaft sind. Folglich sind bei einer Verwendung von mehreren Hetero-Nanoröhren für eine einzelne Speicherzelle die Anforderungen an die Fertigungszuverlässigkeit der Hetero-Nanoröhre geringer.A single memory cell can be separated by a single one Hetero-nanotube can be formed. Alternatively, a single Memory cell each by a bundle of several adjacent individual hetero-nanotubes can be formed. in the the second case is the memory content by the sum of Charges in all individual hetero-nanotubes of one Bundle formed. Therefore the memory arrangement works reliable even with some hetero-nanotubes are faulty. Consequently, when using multiple hetero-nanotubes for a single memory cell the reliability requirements of the Hetero-nanotube less.

Optional können die Hetero-Nanoröhren gezielt an einer Mehrzahl von vorbestimmten Orten hergestellt sein. Dies kann dadurch bewirkt sein, dass an den vorbestimmten Orten Katalysatorflächen aus einem Katalysatormaterial vorgesehen sind, die bei der Herstellung der Hetero-Nanoröhren bewirken, dass ausschließlich auf den Katalysatorflächen Nanoröhren ausgebildet werden und dass abseits der Katalysatorflächen keine Nanoröhre ausgebildet wird. Als Katalysatormaterial kann zum Beispiel reduziertes Kupfer vorgesehen sein, das bei einer Temperatur von ungefähr 600°C in einer CO-Atmosphäre reduziert worden ist. Alternativ kann als Katalysatormaterial ein beliebiges Übergangsmetall verwendet werden.Optionally, the hetero nanotubes can be targeted at one A plurality of predetermined locations are made. This can be caused at the predetermined locations Catalyst surfaces provided from a catalyst material that are involved in the manufacture of hetero-nanotubes,  that only on the catalyst surfaces nanotubes be trained and that away from the catalyst surfaces no nanotube is formed. As a catalyst material For example, reduced copper can be provided, which at a temperature of approximately 600 ° C in a CO atmosphere has been reduced. Alternatively, as a catalyst material any transition metal can be used.

Optional kann jede Katalysatorfläche in eine Pore eingesenkt sein, so dass die Katalysatorfläche keine Erhöhung gegenüber ihrer Umgebung, die keine Katalysatorfläche aufweist, darstellt, sondern mit ihrer Umgebung, die keine Katalysatorfläche aufweist, in etwa bündig abschließt.Each catalyst surface can optionally be sunk into a pore be so that the catalyst area is no increase compared their environment, which has no catalyst surface, represents, but with their surroundings, which none Has catalyst surface, terminates approximately flush.

Im einzelnen kann ein Speicher, bei dem Hetero-Nanoröhren für die Speicherzellen verwendet werden, versehen sein mit:
einem Substrat,
einer auf dem Substrat flächig angeordneten metallisch leitfähigen Rückkontaktschicht und
zumindest einem auf der Oberfläche der Rückkontaktschicht vorgesehenen Katalysatorpartikel, wobei
auf dem zumindest einen Katalysatorpartikel eine Hetero- Nanoröhre aufrecht stehend angeordnet ist,
die Hetero-Nanoröhre an ihrer Außenwand von einer Nanoröhren-Isolierschicht aus einem ersten elektrisch isolierenden Material umgeben ist und nicht von einem Katalysatorpartikel besetzte Bereiche der Oberfläche der Rückkontaktschicht von einer Rückkontakt-Isolierschicht aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material bedeckt sind,
auf der Rückkontakt-Isolierschicht eine Füllschicht aus einem dritten elektrisch isolierenden Material so angeordnet ist, dass die Hetero-Nanoröhre oben teilweise aus der Füllschicht hervorragt und
auf der Füllschicht eine Gegenelektrodenschicht aus einem metallisch leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die Gegenelektrodenschicht auf einer Höhe bezüglich der Hetero-Nanoröhre angeordnet ist, dass die Gegenelektrodenschicht zumindest teilweise auf der gleichen Höhe liegt wie der metallisch leitfähige vierte Nanoröhren- Abschnitt in dem dem Katalysatorpartikel gegenüberliegenden oberen Endabschnitt der Hetero-Nanoröhre.
In particular, a memory in which hetero-nanotubes are used for the memory cells can be provided with:
a substrate,
a metallically conductive back contact layer arranged flat on the substrate and
at least one catalyst particle provided on the surface of the back contact layer, wherein
a hetero nanotube is arranged upright on the at least one catalyst particle,
the hetero-nanotube is surrounded on its outer wall by a nanotube insulating layer made of a first electrically insulating material and regions of the surface of the back contact layer which are not occupied by a catalyst particle are covered by a back contact insulating layer made from a second electrically insulating material,
a filling layer made of a third electrically insulating material is arranged on the back contact insulating layer in such a way that the hetero-nanotube partially protrudes from the filling layer at the top and
a counterelectrode layer made of a metallic conductive material is formed on the filling layer, the counterelectrode layer being arranged at a height with respect to the hetero-nanotube, so that the counterelectrode layer is at least partially at the same height as the metallic conductive fourth nanotube section in the one opposite the catalyst particle upper end section of the hetero nanotube.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the figures are shown and are explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine Speicheranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, mit einem Speicher und einer Schreib-/Leseeinrichtung; . Figure 1 shows a memory device according to an embodiment of the invention, with a memory and a read / write means;

Fig. 2a eine vergrößerte Teilansicht der Schreib- /Leseeinrichtung aus Fig. 1; FIG. 2a shows an enlarged partial view of the read / write device from FIG. 1;

Fig. 2b die Schreib-/Leseeinrichtung aus Fig. 2a im Ersatzschaltbild; Figure 2b shows the read / write device of Figure 2a in the equivalent circuit..;

Fig. 3 eine Hetero-Nanoröhre mit abwechselnd je einem isolierenden Nanoröhren-Abschnitt, der aus einer Bornitrid- Nanoröhre gebildet ist, und einem metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitt, der aus einer metallisch leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhre gebildet ist; FIG. 3 shows a hetero nanotube, each with an insulating nanotube section which is alternately formed from a boron nitride nanotube and a metallically conductive nanotube section which is formed from a metallically conductive carbon nanotube; FIG.

Fig. 4 einen Speicher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; FIG. 4 shows a memory according to an embodiment of the invention;

Fig. 5a einen Speicher gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem teilfertigen ersten Fertigungszustand; Figure 5a shows a memory according to another embodiment of the invention in a partially completed first manufacturing condition.

Fig. 5b den Speicher aus Fig. 5a in einem zweiten Fertigungszustand; 5b the memory of Figure 5a in a second manufacturing stage..;

Fig. 5c den Speicher aus Fig. 5a in einem dritten Fertigungszustand; 5c the memory of Figure 5a in a third manufacturing condition..;

Fig. 5d den Speicher aus Fig. 5a in einem vierten, fertigen Fertigungszustand; 5d the memory of Figure 5a in a fourth, final manufacturing condition..;

Fig. 5e den Speicher aus Fig. 5d zusammen mit einer Rastersondenspitze einer Schreib-/Leseeinrichtung. FIG. 5e shows the memory from FIG. 5d together with a scanning probe tip of a read / write device.

Fig. 1 zeigt eine Speicheranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, mit einem Speicher 101 und einer Schreib-/Leseeinrichtung 104. Fig. 1 shows a memory device according to an embodiment of the invention, with a memory 101 and a read / write device 104.

Der Speicher 101 weist eine Mehrzahl von Speicherzellen 102 mit je zumindest einem Speicherelement 103 auf. Jede Speicherzelle 102 weist einen durch einen Schreibvorgang veränderbaren Speicherinhalt auf, der durch eine in dem Speicherelement 103 gespeicherte elektrische Ladung festgelegt ist.The memory 101 has a plurality of memory cells 102 , each with at least one memory element 103 . Each memory cell 102 has a memory content that can be changed by a write operation and is determined by an electrical charge stored in the memory element 103 .

Die Schreib-/Leseeinrichtung 104 ist zum Schreiben des Speicherinhalts durch den Schreibvorgang sowie zum Lesen des Speicherinhalts vorgesehen. Die Schreib-/Leseeinrichtung 104 weist eine über dem Speicher 101 bewegbar angeordnete Rastersondenspitze 105 mit einem an dem dem Speicher 101 zugewandten Vorderende der Rastersondenspitze 105 angeordneten Einzelelektronentransistor 106 auf.The read / write device 104 is provided for writing the memory content through the writing process and for reading the memory content. The read / write device 104 includes a movably disposed on the memory 101 with a scanning probe tip 105 to the memory 101 facing front end of the scanning probe tip 105 disposed single-electron transistor 106 on.

Fig. 2a zeigt eine vergrößerte Teilansicht der Schreib- /Leseeinrichtung aus Fig. 1. FIG. 2a shows an enlarged partial view of the read / write device from FIG. 1.

Der Einzelelektronentransistor 106 weist eine Source- Elektrode 201, eine Drain-Elektrode 202, eine Ladungsinsel 203, eine zwischen der Source-Elektrode 201 und der Ladungsinsel 203 angeordnete erste Tunnelbarriere 204 und eine zwischen der Ladungsinsel 203 und der Drain-Elektrode 202 angeordnete zweite Tunnelbarriere 205 auf.The single electron transistor 106 has a source electrode 201 , a drain electrode 202 , a charge island 203 , a first tunnel barrier 204 arranged between the source electrode 201 and the charge island 203 and a second tunnel barrier arranged between the charge island 203 and the drain electrode 202 205 on.

Der Einzelelektronentransistor 106 weist eine veränderbare Source-Drain-Leitfähigkeit zwischen der Source-Elektrode 201 und der Drain-Elektrode 202 auf.The single electron transistor 106 has a variable source-drain conductivity between the source electrode 201 and the drain electrode 202 .

Die Rastersondenspitze 105 vermag über der Speicherzelle 102 zwei Stellungen einzunehmen. The scanning probe tip 105 can assume two positions above the storage cell 102 .

Zum einen vermag die Rastersondenspitze 105 über der Speicherzelle 102 eine Schreibstellung einzunehmen, in der durch eine von der Rastersondenspitze 105 an die Speicherzelle 102 angelegte elektrische Spannung der Speicherinhalt der Speicherzelle 102 einschreibbar ist. In der Schreibstellung ist insbesondere der Abstand zwischen der Rastersondenspitze 105 und der Speicherzelle 102 so gewählt, dass mit der angelegten elektrischen Spannung der Speicherinhalt der Speicherzelle 102 veränderbar ist. Dabei können zum Beispiel durch Anlegen einer geeigneten positiven elektrischen Spannung an die Rastersondenspitze 105 Elektronen aus der Speicherzelle 102 entfernt werden. Durch Anlegen einer geeigneten negativen elektrischen Spannung an die Rastersondenspitze 105 können der Speicherzelle 102 Elektronen zugeführt werden.On the one capable scanning probe tip 105 to assume a writing position on the memory cell 102 in the electric by a voltage applied from the scanning probe tip 105 to the memory cell 102 voltage of the memory content of the memory cell 102 is inscribed. In the writing position, in particular the distance between the scanning probe tip 105 and the memory cell 102 is selected such that the memory content of the memory cell 102 can be changed with the applied electrical voltage. For example, electrons can be removed from the memory cell 102 by applying a suitable positive electrical voltage to the scanning probe tip 105 . By applying a suitable negative electrical voltage to the scanning probe tip 105 , electrons can be supplied to the memory cell 102 .

Zum anderen vermag die Rastersondenspitze 105 über der Speicherzelle 102 eine Lesestellung einzunehmen, in der anhand der Source-Drain-Leitfähigkeit des Einzelelektronentransistors 106 der Speicherinhalt der Speicherzelle 102 auslesbar ist.On the other hand, the scanning probe tip 105 can assume a reading position above the memory cell 102 , in which the memory content of the memory cell 102 can be read out on the basis of the source-drain conductivity of the single-electron transistor 106 .

Fig. 2b zeigt die Schreib-/Leseeinrichtung aus Fig. 2a im Ersatzschaltbild. FIG. 2b shows the read / write device from FIG. 2a in the equivalent circuit diagram.

Die Source-Elektrode 201 und die Ladungsinsel 203 sind über eine erste Tunnelbarriere 204 miteinander verbunden. Die Ladungsinsel 203 und die Drain-Elektrode 202 sind über eine zweite Tunnelbarriere 205 miteinander verbunden. Die Speicherzelle 102, insbesondere das Speicherelement 103 der Speicherzelle 102, hat auf die Ladungsinsel 203 eine ähnliche Wirkung wie eine gegenüber der Ladungsinsel 203 angeordnete Gate-Elektrode, mit der die Energieniveaus für Ladungsträger auf der Ladungsinsel 203 durchstimmbar (veränderbar) sind. In Abhängigkeit von von der Speicherzelle 102 ausgehenden elektrischen Feldern und dort vorhandenen elektrischen Ladungen ist die Coulomb-Blockade der Ladungsinsel 203 entweder hergestellt oder aufgehoben. Entsprechend ist der Einzelelektronentransistor 106 zwischen der Source-Elektrode 201 und der Drain-Elektrode 202 entweder gesperrt oder leitfähig. So sind anhand der zwischen der Source-Elektrode 201 und der Drain-Elektrode 202 bestehenden Leitfähigkeit des Einzelelektronentransistors 106 von der Speicherzelle 102 ausgehende elektrische Felder und in der Speicherzelle 102 gespeicherte elektrische Ladungen und detektierbar.The source electrode 201 and the charge island 203 are connected to one another via a first tunnel barrier 204 . The charge island 203 and the drain electrode 202 are connected to one another via a second tunnel barrier 205 . The storage cell 102 , in particular the storage element 103 of the storage cell 102 , has a similar effect on the charge island 203 as a gate electrode arranged opposite the charge island 203 , with which the energy levels for charge carriers on the charge island 203 can be tuned (changed). Depending on the electrical fields emanating from the memory cell 102 and the electrical charges present there, the Coulomb blockade of the charge island 203 is either established or removed. Accordingly, the single electron transistor 106 between the source electrode 201 and the drain electrode 202 is either blocked or conductive. Thus, on the basis of the conductivity of the single electron transistor 106 existing between the source electrode 201 and the drain electrode 202 , electrical fields emanating from the memory cell 102 and electrical charges stored in the memory cell 102 can be detected.

Zum Auslesen der Speicherzelle 102 in der Lesestellung wird zwischen der Source-Elektrode 201 und der Drain-Elektrode 202 des Einzelelektronentransistors 106 eine geeignet vorbestimmte elektrische Spannung angelegt. Zwischen der Ladungsinsel 203 und der Oberfläche des Speichers 101 wird ein geeigneter Abstand von ungefähr 1 nm bis ungefähr 10 nm, dabei typischerweise 2 nm, eingestellt. Die Rastersondenspitze 105 wird über der auszulesenden Speicherzelle 102 positioniert.To read the memory cell 102 in the read position, a suitably predetermined electrical voltage is applied between the source electrode 201 and the drain electrode 202 of the single-electron transistor 106 . A suitable distance of approximately 1 nm to approximately 10 nm, typically 2 nm, is set between the charge island 203 and the surface of the memory 101 . The raster probe tip 105 is positioned over the memory cell 102 to be read.

In Abhängigkeit von der in der Speicherzelle 102 gespeicherten elektrischen Ladung ist der Einzelelektronentransistor 106 leitfähig oder gesperrt. Beispielsweise ist der Einzelelektronentransistor 106 gesperrt, falls in der Speicherzelle 102 eine einer logischen "Eins" entsprechende elektrische Ladung abgespeichert ist, und ist der Einzelelektronentransistor 106 leitfähig, falls in der Speicherzelle 102 eine einer logischen "Null" entsprechende elektrische Ladung abgespeichert ist, oder umgekehrt.Depending on the electrical charge stored in the memory cell 102 , the single electron transistor 106 is conductive or blocked. For example, the single-electron transistor is disabled 106 if a logic "one" corresponding electric charge is stored in the memory cell 102, and the single-electron transistor 106 is conductive, if in the memory cell 102 is a logic "zero" electric charge corresponding is stored, or vice versa ,

Der Einzelelektronentransistor kann wie folgt hergestellt werden. Eine Glasfaser wird an ihrem einen Ende konisch angespitzt. Ein vorderster Endabschnitt der so erzeugten Spitze wird abgeflacht, so dass am Vorderende der angespitzten Glasfaser eine ebene Fläche ausgebildet wird. Die angespitzte und vorne abgeflachte Glasfaser wird in einem ersten Aufdampfschritt an ihrer konischen Längsseite mit einem Metall bedampft, so dass eine erste Metallschicht ausgebildet wird. Aufgrund der eigenen Abschattung wird nur weniger als die halbe Glasfaser in Umfangsrichtung bedampft. In einem zweiten Aufdampfschritt wird die um 180° um ihre Längsachse rotierte Glasfaser erneut bedampft, so dass die zuvor abgeschaltete Seite der Glasfaser bedampft wird und eine zweite Metallschicht ausgebildet wird. Zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht verbleiben dabei zwei sich in Längsrichtung der Glasfaser erstreckende unbedampfte Flächen. Die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht sind folglich voneinander elektrisch isoliert. Anschließend wird die ebene Fläche am vorderen Ende der abgeflachten Spitze oxidiert, so dass auf der ebenen Fläche eine Oxidschicht ausgebildet wird. In einem dritten Aufdampfschritt wird auf die Oxidschicht eine dritte Metallschicht aufgedampft, so dass die Ladungsinsel ausgebildet wird. Die erste Metallschicht dient als Source- Elektrode. Die zweite Metallschicht dient als Drain- Elektrode. Die unter der dritten Metallschicht liegende Oxidschicht erfüllt die Funktion der ersten und der zweiten Tunnelbarriere.The single electron transistor can be manufactured as follows become. An optical fiber becomes conical at one end pointed. A foremost end portion of the thus produced The tip is flattened so that at the front end the sharpened glass fiber a flat surface is formed. The pointed and flattened glass fiber is in one first evaporation step on its conical long side with  vaporized a metal so that a first metal layer is trained. Because of its own shading only evaporated less than half the glass fiber in the circumferential direction. In a second evaporation step, it is turned by 180 ° Longitudinal axis rotated glass fiber again vaporized, so that previously switched off side of the glass fiber is steamed and a second metal layer is formed. Between the first metal layer and the second metal layer remain two extending in the longitudinal direction of the glass fiber unevaporated areas. The first metal layer and the second Metal layers are consequently electrically insulated from one another. Then the flat surface at the front end of the flattened tip oxidized so that on the flat surface an oxide layer is formed. In a third Evaporation step is a third on the oxide layer Metal layer evaporated, leaving the charge island is trained. The first metal layer serves as a source Electrode. The second metal layer serves as a drain Electrode. The one below the third metal layer The oxide layer fulfills the function of the first and the second Tunnel barrier.

Fig. 3 zeigt eine Hetero-Nanoröhre 301. Fig. 3 shows a hetero-nanotube three hundred and first

Die Hetero-Nanoröhre 301 ist, mit mehreren schichtartig angeordneten Materialien mit unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften, funktionell ähnlich aufgebaut wie eine Halbleiter-Heterostruktur, z. B. eine GaAs /AlGaAs-Heterostruktur.The hetero-nanotube 301 , with several layer-like materials with different electrical conductivity properties, is functionally similar to a semiconductor heterostructure, e.g. B. a GaAs / AlGaAs heterostructure.

Die in Fig. 3 gezeigte Hetero-Nanoröhre weist abwechselnd je einen isolierenden Nanoröhren-Abschnitt 302, 304, der aus einer Bornitrid-Nanoröhre (gestreift dargestellt) gebildet ist, und einen metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitt 303, 305, 306, der aus einer metallisch leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhre gebildet ist, auf. Jeder isolierende Nanoröhren-Abschnitt hat eine Dicke von ungefähr 2 nm und stellt eine Tunnelbarriere zwischen den beiden angrenzenden metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitten dar. Beispielsweise stellt der dritte Nanoröhren-Abschnitt 304 eine Tunnelbarriere zwischen dem zweiten Nanoröhren-Abschnitt 303 und dem vierten Nanoröhren-Abschnitt 305 dar.The hetero-nanotube shown in FIG. 3 alternately has an insulating nanotube section 302 , 304 , which is formed from a boron nitride nanotube (shown in stripes), and a metallically conductive nanotube section 303 , 305 , 306 , which consists of a Metallic conductive carbon nanotube is formed on. Each insulating nanotube section has a thickness of approximately 2 nm and represents a tunnel barrier between the two adjacent metallically conductive nanotube sections. For example, the third nanotube section 304 forms a tunnel barrier between the second nanotube section 303 and the fourth nanotube section 305 represents

Zum Herstellen der Hetero-Nanoröhre 301 können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden. Bei einem ersten Verfahren wird zuerst eine erste Nanoröhre, beispielsweise eine Kohlenstoff-Nanoröhre, hergestellt. Anschließend wird, ansetzend am oberen Ende der ersten Nanoröhre, eine zweite Nanoröhre, beispielsweise eine Bornitrid-Nanoröhre, hergestellt. Ansetzend am oberen Ende der zweiten Nanoröhre wird eine weitere Nanoröhre, beispielsweise eine Kohlenstoff-Nanoröhre, hergestellt. Weitere entsprechende Herstellungsschritte können folgen. Bei einem zweiten Verfahren werden mehrere unterschiedliche Nanoröhren gesondert hergestellt und anschließend zu einer einzigen Hetero-Nanoröhre zusammengesetzt. Bei einem dritten Verfahren wird zuerst eine Kohlenstoff-Nanoröhre hergestellt und diese in vorbestimmten Teilabschnitten in eine Bornitrid- Nanoröhre umgewandelt, so dass eine Hetero-Nanoröhre ausgebildet wird, die in den vorbestimmten Teilabschnitten aus einer Bornitrid-Nanoröhren gebildet ist und sonst aus Kohlenstoff-Nanoröhren gebildet ist.Different methods can be used to produce the hetero nanotube 301 . In a first method, a first nanotube, for example a carbon nanotube, is first produced. Then, starting at the upper end of the first nanotube, a second nanotube, for example a boron nitride nanotube, is produced. A further nanotube, for example a carbon nanotube, is produced at the upper end of the second nanotube. Further corresponding manufacturing steps can follow. In a second process, several different nanotubes are manufactured separately and then assembled into a single hetero nanotube. In a third method, a carbon nanotube is first produced and converted into a boron nitride nanotube in predetermined sections, so that a hetero nanotube is formed which is formed in the predetermined subsections from a boron nitride nanotube and otherwise from carbon nanotubes is formed.

Im Einzelnen weist die Hetero-Nanoröhre aus Fig. 3 einen elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt 302, einen metallisch leitfähigen zweiten Nanoröhren-Abschnitt 303 und einen elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren- Abschnitt 304 auf. Dabei sind der erste, zweite und dritte Nanoröhren-Abschnitt 302, 303, 304 so angeordnet, dass der metallisch leitfähige zweite Nanoröhren-Abschnitt 303 an seinem ersten Ende an den elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt 302 direkt angrenzt und an seinem zweiten Ende an den elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt 304 direkt angrenzt. Der metallisch leitfähige Nanoröhren-Abschnitt 303 liegt also zwischen dem elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt 302 und dem elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt 304.In particular, the hetero-nanotube from FIG. 3 has an electrically insulating first nanotube section 302 , a metallically conductive second nanotube section 303 and an electrically insulating third nanotube section 304 . The first, second and third nanotube sections 302 , 303 , 304 are arranged such that the metallically conductive second nanotube section 303 directly adjoins the electrically insulating first nanotube section 302 at its first end and at the second end thereof electrically insulating third nanotube section 304 directly adjacent. The metallically conductive nanotube section 303 thus lies between the electrically insulating first nanotube section 302 and the electrically insulating third nanotube section 304 .

Der metallisch leitfähige zweite Nanoröhren-Abschnitt 303 stellt hierbei einen Teil des Speicherelements 103 dar. Der erste isolierende Nanoröhren-Abschnitt 302 und der dritte isolierende Nanoröhren-Abschnitt 304 stellen je eine Tunnelbarriere dar. Im metallisch leitfähigen zweiten Nanoröhren-Abschnitt 303 ist eine elektrische Ladung von einigen wenigen einzelnen Elektronen mittels Coulomb-Blockade speicherbar.The metallically conductive second nanotube section 303 here forms part of the memory element 103. The first insulating nanotube section 302 and the third insulating nanotube section 304 each represent a tunnel barrier. In the metallically conductive second nanotube section 303 there is an electrical charge of a few individual electrons can be stored using Coulomb blockade.

Die Hetero-Nanoröhre 301 weist, sich anschließend an den elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt 304, einen weiteren metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitt aus einer Kohlenstoff-Nanoröhre (weiß dargestellt) auf. An diesen schließt sich wiederum ein weiterer elektrisch isolierender Nanoröhren-Abschnitt aus einer Bornitrid- Nanoröhre (gestreift dargestellt) an.The hetero-nanotube 301 has, subsequent to the electrically insulating third nanotube section 304 , a further metallically conductive nanotube section made of a carbon nanotube (shown in white). This is in turn followed by another electrically insulating nanotube section made of a boron nitride nanotube (shown in stripes).

Jeder metallisch leitfähige Nanoröhren-Abschnitt 303, . . . bildet eine Ladungsinsel, die durch zwei isolierende Nanoröhren-Abschnitte 302, 304, . . . begrenzt ist, und auf der Ladungsträger mittels Coulomb-Blockade speicherbar sind. Der Speicherinhalt der Hetero-Nanoröhre 301 ist durch die Summe der insgesamt auf allen in Reihe geschalteten Ladungsinseln 303, . . . der Hetero-Nanoröhre 301 gespeicherten Ladungsträger festgelegt.Each metallically conductive nanotube section 303,. , , forms a charge island, which is formed by two insulating nanotube sections 302 , 304,. , , is limited, and on which charge carriers can be stored by means of a Coulomb blockade. The memory content of the hetero-nanotube 301 is determined by the sum of the total of all charge islands 303 ,. , , of the hetero-nanotube 301 stored charge carriers.

Zusätzlich weist die Hetero-Nanoröhre 301 an ihrem einen Endabschnitt einen metallisch leitfähigen vierten Nanoröhren- Abschnitt 305 auf. An ihrem anderen Endabschnitt weist die Hetero-Nanoröhre 301 einen metallisch leitfähigen fünften Nanoröhren-Abschnitt 306 auf. Die beiden metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitte 305 und 306 können zur elektrischen Ankopplung der Hetero-Nanoröhre 301 an eine äußere Leitungsanordnung (nicht gezeigt) verwendet werden.In addition, the hetero-nanotube 301 has a metallically conductive fourth nanotube section 305 at its one end section. At its other end section, the hetero-nanotube 301 has a metallically conductive fifth nanotube section 306 . The two metallically conductive nanotube sections 305 and 306 can be used for the electrical coupling of the hetero nanotube 301 to an external line arrangement (not shown).

Insgesamt weist die Hetero-Nanoröhre so neun metallisch leitfähige Nanoröhren-Abschnitte (weiß dargestellt) 305, 303, 306 und acht elektrisch isolierende Nanoröhren- Abschnitte (gestreift dargestellt) auf. Entsprechend weist die Hetero-Nanoröhre 301 sieben Ladungsinseln 303, . . . auf, in denen elektrische Ladungsträger mittels Coulomb-Blockade speicherbar sind.In total, the hetero-nanotube has nine metallically conductive nanotube sections (shown in white) 305 , 303 , 306 and eight electrically insulating nanotube sections (shown in stripes). The hetero-nanotube 301 accordingly has seven charge islands 303 ,. , , in which electrical charge carriers can be stored by means of a Coulomb blockade.

Bei alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Hetero-Nanotube 301 sind mehr oder weniger als sieben Ladungsinseln vorgesehen. Zum Beispiel kann eine einzige Ladungsinsel vorgesehen sein, oder es können drei Ladungsinseln vorgesehen sein. Alternativ können 10 Ladungsinseln vorgesehen sein. Weiter alternativ können 20 Ladungsinseln vorgesehen sein. Auf allen Ladungsinseln gemeinsam sind typischerweise insgesamt 3 bis 10 Ladungsträger gespeichert.In alternative embodiments of the hetero-nanotube 301 according to the invention, more or less than seven charge islands are provided. For example, a single charge island can be provided, or three charge islands can be provided. Alternatively, 10 charge islands can be provided. Alternatively, 20 charge islands can also be provided. A total of 3 to 10 charge carriers are typically stored together on all charge islands.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Speicheranordnung mit einem Speicher 101 und einer Schreib- /Leseeinrichtung 104 vorgesehen, bei der der Speicher 101 einer Mehrzahl von Speicherzellen 102 aufweist, wobei jede Speicherzelle 102 eine einzelne Hetero-Nanoröhre 301 aufweist. Der Speicher 101 dieser Speicheranordnung ist in Fig. 4 dargestellt.According to one embodiment of the invention, a memory arrangement is provided with a memory 101 and a read / write device 104 , in which the memory 101 has a plurality of memory cells 102 , each memory cell 102 having a single hetero-nanotube 301 . The memory 101 of this memory arrangement is shown in FIG. 4.

Der Speicher 101 aus Fig. 4 ist versehen mit: einem Substrat 401, einer auf dem Substrat 401 flächig angeordneten metallisch leitfähigen Rückkontaktschicht 402 und einer Mehrzahl von auf der Oberfläche 403 der Rückkontaktschicht 402 vorgesehenen Katalysatorpartikeln 404. Auf jedem Katalysatorpartikel 404 ist eine Hetero-Nanoröhre 301 aufrecht stehend angeordnet. Jede Hetero-Nanoröhre 301 ist an ihrer Außenwand 405 von einer Nanoröhren-Isolierschicht 406 aus einem Nitrid umgeben. Nicht von einem Katalysatorpartikel 402 besetzte Bereiche der Oberfläche 403 der Rückkontaktschicht 402 sind von einer Rückkontakt- Isolierschicht 407 aus einem Nitrid bedeckt. Auf der Rückkontakt-Isolierschicht 407 ist eine Füllschicht 408 aus Siliziumdioxid so angeordnet, dass die Zwischenräume zwischen den einzelnen Hetero-Nanoröhren derart fast vollständig mit Siliziumdioxid ausgefüllt sind, dass die Hetero-Nanoröhren 301 oben teilweise aus der Füllschicht 408 hervorragen. Auf der Füllschicht 408 ist eine Gegenelektrodenschicht 409 aus einem Metall, z. B. Aluminium, ausgebildet. Die Gegenelektrodenschicht 409 ist auf einer Höhe bezüglich der Hetero-Nanoröhre 301 angeordnet, dass die Gegenelektrodenschicht 409 zumindest teilweise auf der gleichen Höhe liegt wie der metallisch leitfähige vierte Nanoröhren-Abschnitt 306 in dem dem Katalysatorpartikel 404 gegenüberliegenden oberen Endabschnitt der Hetero-Nanoröhre 301. Ein zwischen dem vierten Nanoröhren-Abschnitt 306 und der Gegenelektrodenschicht 409 angeordneter Bereich der Rückkontakt-Isolierschicht 407 dient als Tunnelbarriere zwischen dem vierten Nanoröhren-Abschnitt 306 und der Gegenelektrodenschicht 409. Entsprechend hat die Rückkontakt- Isolierschicht 407 eine solche Dicke von ungefähr 2 nm, dass sie als Tunnelbarriere geeignet ist.The memory 101 from FIG. 4 is provided with: a substrate 401 , a metallically conductive back contact layer 402 arranged flat on the substrate 401 and a plurality of catalyst particles 404 provided on the surface 403 of the back contact layer 402 . A hetero nanotube 301 is arranged upright on each catalyst particle 404 . Each hetero-nanotube 301 is surrounded on its outer wall 405 by a nanotube insulating layer 406 made of a nitride. Not occupied by a catalyst particle 402 regions of the surface 403 of the back contact layer 402 are covered by a back contact insulating layer 407 made of a nitride. A filler layer 408 made of silicon dioxide is arranged on the back contact insulating layer 407 in such a way that the spaces between the individual hetero-nanotubes are almost completely filled with silicon dioxide in such a way that the hetero-nanotubes 301 partially protrude from the filler layer 408 at the top. On the filling layer 408 is a counter electrode layer 409 made of a metal, e.g. B. aluminum. The counter-electrode layer 409 is arranged at a height with respect to the hetero-nanotube 301 such that the counter-electrode layer 409 is at least partially at the same level as the metallically conductive fourth nanotube section 306 in the upper end section of the hetero-nanotube 301 opposite the catalyst particle 404 . A region of the back contact insulating layer 407 arranged between the fourth nanotube section 306 and the counter electrode layer 409 serves as a tunnel barrier between the fourth nanotube section 306 and the counter electrode layer 409 . Correspondingly, the back contact insulating layer 407 has a thickness of approximately 2 nm that it is suitable as a tunnel barrier.

Wenn in einer der Hetero-Nanoröhren 301 die Coulomb-Blockade aufgehoben ist, kann ein elektrischer Strom von der Rückkontaktschicht 402 durch die Hetero-Nanoröhre 301 in die Gegenelektrodenschicht 409, und in die umgekehrte Richtung, fließen. Entsprechend kann wahlweise eine in der Hetero- Nanoröhre gespeicherte elektrische Ladung in die Rückkontaktschicht 402 oder in die Gegenelektrodenschicht 409 abfließen oder der Hetero-Nanoröhre 301 eine vorgewählte Menge an elektrischer Ladung zugeführt werden.When the Coulomb blockage is released in one of the hetero-nanotubes 301 , an electrical current can flow from the back contact layer 402 through the hetero-nanotube 301 into the counter electrode layer 409 , and in the opposite direction. Accordingly, an electrical charge stored in the hetero-nanotube can optionally flow into the back contact layer 402 or into the counter-electrode layer 409 or a preselected amount of electrical charge can be supplied to the hetero-nanotube 301 .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Speicheranordnung vorgesehen, die einen Speicher 101 aufweist, der grundsätzlich entsprechend aufgebaut ist wie der Speicher aus Fig. 4. Fig. 5e zeigt eine Speicheranordnung gemäß dieser Ausführungsform.According to a further embodiment of the invention, a memory arrangement is provided which has a memory 101 which is basically constructed in the same way as the memory from FIG. 4. FIG. 5e shows a memory arrangement according to this embodiment.

Bei dem Speicher aus Fig. 5e sind im Vergleich zum Speicher aus Fig. 4 zusätzlich die Katalysatorpartikel 404 am Porenboden 502 von in der Rückkontaktschicht 402 eingesenkten Poren 501 angeordnet. In jeder der Poren 501 ist ein einzelnes Katalysatorpartikel 404 angeordnet. Durch jede einzelne Pore 501 mit der darin angeordneten einzelnen Hetero-Nanoröhre 301 ist jeweils eine einzelne Speicherzelle 102 gebildet.In the memory from FIG. 5e, in comparison to the memory from FIG. 4, the catalyst particles 404 are additionally arranged on the pore bottom 502 of pores 501 countersunk in the back contact layer 402 . A single catalyst particle 404 is arranged in each of the pores 501 . A single memory cell 102 is formed by each individual pore 501 with the individual hetero-nanotube 301 arranged therein.

Bei einer alternativen Ausführungsform zu der in Fig. 5e gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind in jeder Pore 501 fünf Hetero-Nanoröhren 301 vorgesehen.In an alternative embodiment to the embodiment of the invention shown in FIG. 5e, five hetero-nanotubes 301 are provided in each pore 501 .

Bei weiteren alternativen Ausführungsformen zu der in Fig. 5e gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind in jeder Pore 501 zwei bis 30 Hetero-Nanoröhren 301 vorgesehen.In further alternative embodiments to the embodiment of the invention shown in FIG. 5e, two to 30 hetero-nanotubes 301 are provided in each pore 501 .

Im folgenden wird anhand der Fig. 5a bis 5d ein Verfahren zum Herstellen des in Fig. 5e dargestellten Speichers 101 erläutert.A method for producing the memory 101 shown in FIG. 5e is explained below with reference to FIGS. 5a to 5d.

Wie in Fig. 5a dargestellt ist, wird zuerst ein Substrat 401 bereitgestellt. Das Substrat kann aus einem Halbleitermaterial, z. B. Silizium oder einem Verbindungshalbleiter, oder z. B. aus einem Isolatormaterial, z. B. aus einem Glas, bestehen. Auf dem Substrat wird eine Aluminiumschicht ausgebildet, die die Funktion der Rückkontaktschicht 402 hat. Statt Aluminium kann für die Rückkontaktschicht alternativ ein anderes elektrisch leitfähiges Material verwendet werden, z. B. ein anderes Metall wie Titan oder Gold. In der Aluminium- Rückkontaktschicht 402 werden eine Mehrzahl von Poren 501 ausgebildet. Am Porenboden 502 einer jeden Pore 501 wird ein Katalysatorpartikel 404 aus Kupfer abgeschieden. Die Katalysatorpartikel dienen als Wachstumskeime zum nun folgenden Wachstum der Hetero-Nanoröhren 301.As shown in FIG. 5a, a substrate 401 is first provided. The substrate can be made of a semiconductor material, e.g. B. silicon or a compound semiconductor, or z. B. from an insulator material, for. B. consist of a glass. An aluminum layer is formed on the substrate, which has the function of the back contact layer 402 . Instead of aluminum, another electrically conductive material can alternatively be used for the back contact layer, e.g. B. another metal such as titanium or gold. A plurality of pores 501 are formed in the aluminum back contact layer 402 . A catalyst particle 404 made of copper is deposited on the pore bottom 502 of each pore 501 . The catalyst particles serve as growth nuclei for the subsequent growth of the hetero-nanotubes 301 .

Wie in Fig. 5b dargestellt ist, wird auf jedem Katalysatorpartikel 404 eine Hetero-Nanoröhre 301 ausgebildet.As shown in FIG. 5b, a hetero-nanotube 301 is formed on each catalyst particle 404 .

Die jeweilige Hetero-Nanoröhre 301 kann dadurch hergestellt werden, dass auf dem Katalysatorpartikel 404 eine Kohlenstoff-Nanoröhre 305 ausgebildet wird, auf dem oberen Ende der Kohlenstoff-Nanoröhre 305 eine Bornitrid-Nanoröhre 302 ausgebildet wird, auf dem oberen Ende der Bornitrid- Nanoröhre 302 eine Kohlenstoff-Nanoröhre 303 ausgebildet wird, auf dem oberen Ende der Kohlenstoff-Nanoröhre 303 eine Bornitrid-Nanoröhre 304 ausgebildet wird, auf die gleiche Weise weitere Nanoröhren ausgebildet werden und schließlich eine abschließende Kohlenstoff-Nanoröhre 306 ausgebildet wird.The respective hetero-nanotube 301 can be produced in that a carbon nanotube 305 is formed on the catalyst particle 404 , a boron nitride nanotube 302 is formed on the upper end of the carbon nanotube 305 , and on the upper end of the boron nitride nanotube 302 a carbon nanotube 303 is formed, a boron nitride nanotube 304 is formed on top of the carbon nanotube 303 , other nanotubes are formed in the same way, and finally a final carbon nanotube 306 is formed.

Alternativ kann die jeweilige Hetero-Nanoröhre 301 dadurch hergestellt werden, dass auf dem Katalysatorpartikel 404 eine Kohlenstoff-Nanoröhre 305 ausgebildet wird, die Kohlenstoff- Nanoröhre 305 in einem oberen Abschnitt in eine Bornitrid- Nanoröhre umgewandelt wird, so dass eine Bornitrid-Nanoröhre 302 ausgebildet wird, auf dem oberen Ende der Bornitrid- Nanoröhre 302 eine Kohlenstoff-Nanoröhre 303 ausgebildet wird, die Kohlenstoff-Nanoröhre 303 in einem oberen Abschnitt in eine Bornitrid-Nanoröhre umgewandelt wird, so dass eine Bornitrid-Nanoröhre 304 ausgebildet wird, auf diese Weise weitere Nanoröhren ausgebildet werden und schließlich eine abschließende Kohlenstoff-Nanoröhre 306 ausgebildet wird.Alternatively, the respective hetero-nanotube 301 can be produced in that a carbon nanotube 305 is formed on the catalyst particle 404 , the carbon nanotube 305 is converted into a boron nitride nanotube in an upper section, so that a boron nitride nanotube 302 is formed For example, if a carbon nanotube 303 is formed on the upper end of the boron nitride nanotube 302 , the carbon nanotube 303 is converted into a boron nitride nanotube in an upper portion so that a boron nitride nanotube 304 is formed, and so on Nanotubes are formed and finally a final carbon nanotube 306 is formed.

Die nächsten Prozessschritte sind in Fig. 5c veranschaulicht. So wird als nächstes Nitrid abgeschieden, so dass die Hetero- Nanoröhre 301 an ihren Außenwänden 406 von einer Nanoröhren- Isolierschicht 406 aus Nitrid umgeben ist und an ihrem oberen Ende von einer Deckelschicht 503 aus Nitrid bedeckt ist. Anschließend werden zwischen den mit Nitrid umgebenen Hetero- Nanoröhren verbliebene Zwischenräume mit Oxid (Siliziumdioxid) gefüllt, so dass eine Füllschicht 408 ausgebildet wird. Die aus der Füllschicht 408 und den Deckelschichten 503 der Hetero-Nanoröhren 301 gebildete Oberfläche wird mittels CMP planarisiert, so dass eine ebene Oberfläche erzeugt wird.The next process steps are illustrated in Fig. 5c. Thus, nitride is deposited next, so that the hetero-nanotube 301 is surrounded on its outer walls 406 by a nanotube insulating layer 406 made of nitride and is covered at its upper end by a cover layer 503 made of nitride. Subsequently, interstices remaining between the hetero-nanotubes surrounded with nitride are filled with oxide (silicon dioxide), so that a filling layer 408 is formed. The surface formed from the filler layer 408 and the cover layers 503 of the hetero-nanotubes 301 is planarized by means of CMP, so that a flat surface is generated.

Die nun folgenden Prozessschritte sind in Fig. 5d veranschaulicht. Das Oxid der Füllschicht 408 wird zurückgeätzt, so dass bei jeder Hetero-Nanoröhre 301 ein oberer Abschnitt der Hetero-Nanoröhre 301 oben aus der Füllschicht 408 herausragt. Die Nanoröhren-Isolierschicht 406 und die Deckelschicht 503 aus Nitrid bleiben stehen. Nun wird auf der Füllschicht 408 und auf den von der jeweiligen Deckelschicht 503 zugedeckten Hetero-Nanoröhren 301 eine Gegenelektrodenschicht 409 aus Metall, z. B. Aluminium, Titan oder Gold, abgeschieden. Die Gegenelektrodenschicht 409 wird so zurückgeätzt, dass nur auf der Füllschicht 408 eine Gegenelektrodenschicht 409 verbleibt. Die Hetero-Nanoröhren 301 hingegen sind freigelegt. Anschließend wird die Deckelschicht 503 entfernt, so dass die in Fig. 5d gezeigte Anordnung entsteht.The process steps that now follow are illustrated in FIG. 5d. The oxide of the filler layer 408 is etched back, so that with each hetero-nanotube 301 an upper section of the hetero-nanotube 301 projects out of the filler layer 408 at the top. The nanotube insulating layer 406 and the cover layer 503 made of nitride remain. Now a counterelectrode layer 409 made of metal, eg, is applied to the filler layer 408 and to the hetero-nanotubes 301 covered by the respective cover layer 503 . B. aluminum, titanium or gold. The counter electrode layer 409 is etched back in such a way that a counter electrode layer 409 only remains on the filling layer 408 . The hetero-nanotubes 301, however, are exposed. The cover layer 503 is then removed, so that the arrangement shown in FIG. 5d is produced.

Damit ist der Speicher 101 fertiggestellt.The memory 101 is thus completed.

Fig. 5e zeigt den Speicher 101, dessen Herstellung in Fig. 5a bis 5d veranschaulicht wurde, zusammen mit der Rastersondenspitze 105 einer Schreib-/Leseeinrichtung 104. Die Rastersondenspitze 105 ist stark schematisiert dargestellt. Fig. 5e shows the memory 101, the preparation in Fig. Has been illustrated 5a to 5d, together with the scanning probe tip 105 of a read / write device 104. The scanning probe tip 105 is shown in a highly schematic manner.

In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] W. Rösner et al., "Simulation of single electron circuits", Microelectronic Engineering 27, 55-58 (1995)
[2] J. S. Suh and J. S. Lee, "Highly ordered two-dimensional carbon Nanotube arrays", Appl. Phys. Lett. 75, 2047-­ 2049 (1999)
[3] M. I. Lutwyche et al., "Millipede - A Highly-Parallel Dense Scanning-Probe-Based Data-Storage System", ISSCC 2000 IEEE International Solid-State Circuits Conference, 126-128 (2000)
[4] M. J. Yoo et al., "Scanning Single-Electron Transistor Microscopy: Imaging Individual Charges", Science 276, 579-582 (1997)
[5] WO 00/34796 A1
[6] WO 98/39250 A1
[7] DE 40 21 075 A1
The following publications are cited in this document:
[1] W. Rösner et al., "Simulation of single electron circuits", Microelectronic Engineering 27, 55-58 ( 1995 )
[2] JS Suh and JS Lee, "Highly ordered two-dimensional carbon nanotube arrays", Appl. Phys. Lett. 75, 2047-2049 ( 1999 )
[3] MI Lutwyche et al., "Millipede - A Highly-Parallel Dense Scanning-Probe-Based Data-Storage System", ISSCC 2000 IEEE International Solid-State Circuits Conference, 126-128 ( 2000 )
[4] MJ Yoo et al., "Scanning Single-Electron Transistor Microscopy: Imaging Individual Charges", Science 276, 579-582 ( 1997 )
[5] WO 00/34796 A1
[6] WO 98/39250 A1
[7] DE 40 21 075 A1

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Fig.FIG.

11

101101

Speicher
Storage

102102

Speicherzelle
memory cell

103103

Speicherelement
storage element

104104

Schreib-/Leseeinrichtung
Reader / writer

105105

Rastersondenspitze
Scanning probe tip

106106

Einzelelektronentransistor
Single-electron transistor

Fig.FIG.

22

201201

Source-Elektrode
Source electrode

202202

Drain-Elektrode
Drain

203203

Ladungsinsel
charge island

204204

Erste Tunnelbarriere
First tunnel barrier

205205

Zweite Tunnelbarriere
Second tunnel barrier

Fig.FIG.

33

301301

Hetero-Nanoröhre
Straight nanotube

302302

elektrisch isolierender erster Nanoröhren-Abschnitt
electrically insulating first nanotube section

303303

metallisch leitfähiger zweiter Nanoröhren-Abschnitt
Metallically conductive second nanotube section

304304

elektrisch isolierender dritter Nanoröhren-Abschnitt
electrically insulating third nanotube section

305305

metallisch leitfähiger vierter Nanoröhren-Abschnitt
Metallically conductive fourth nanotube section

306306

metallisch leitfähiger fünfter Nanoröhren-Abschnitt
Metallically conductive fifth nanotube section

Fig.FIG.

44

401401

Substrat
substratum

402402

Rückkontaktschicht
Back contact layer

403403

Oberfläche der Rückkontaktschicht
Surface of the back contact layer

404404

Katalysatorpartikel
catalyst particles

405405

Außenwand der Nanoröhre Outer wall of the nanotube

301301

406406

Nanoröhren-Isolierschicht
Nanotube insulation

407407

Rückkontakt-Isolierschicht
Back-contact insulating layer

408408

Füllschicht
filling layer

409409

Gegenelektrodenschicht
Counter electrode layer

Fig.FIG.

55

a-a-

55

e
e

501501

Pore
pore

502502

Porenboden
pores ground

503503

Deckelschicht
cover layer

Claims (12)

1. Speicheranordnung mit
einem Speicher (101) mit zumindest einer Speicherzelle (102) mit je zumindest einem Speicherelement (103), wobei jede Speicherzelle (102) einen durch einen Schreibvorgang veränderbaren Speicherinhalt aufweist, der durch eine in dem Speicherelement (103) gespeicherte elektrische Ladung festgelegt ist, und
einer Schreib-/Leseeinrichtung (104) zum Schreiben und zum Lesen des Speicherinhalts, mit zumindest einer über dem Speicher (101) bewegbar angeordneten Rastersondenspitze (105) mit einem an dem dem Speicher (101) zugewandten Vorderende der Rastersondenspitze (105) angeordneten Einzelelektronentransistor (106) mit einer Source-Elektrode (201), einer Drain-Elektrode (202), einer Ladungsinsel (203), einer zwischen der Source-Elektrode (201) und der Ladungsinsel (203) angeordneten ersten Tunnelbarriere (204) und einer zwischen der Ladungsinsel (203) und der Drain- Elektrode (202) angeordneten zweiten Tunnelbarriere (205), wobei der Einzelelektronentransistor (106) eine veränderbare Source-Drain-Leitfähigkeit zwischen der Source-Elektrode (201) und der Drain-Elektrode (202) aufweist,
wobei die Rastersondenspitze (105) über der Speicherzelle (102) zwei Stellungen einzunehmen vermag, nämlich
eine Schreibstellung, in der durch eine von der Rastersondenspitze (105) an die Speicherzelle (102) angelegte Spannung der Speicherinhalt der Speicherzelle (102) in die Speicherzelle (102) einschreibbar ist, und
eine Lesestellung, in der anhand der Source-Drain- Leitfähigkeit des Einzelelektronentransistors (106) der Speicherinhalt der Speicherzelle (102) auslesbar ist.
1. Storage arrangement with
a memory ( 101 ) with at least one memory cell ( 102 ), each with at least one memory element ( 103 ), each memory cell ( 102 ) having a memory content that can be changed by a write operation and is determined by an electrical charge stored in the memory element ( 103 ), and
A read / write device ( 104 ) for writing and reading the memory content, with at least one scanning probe tip ( 105 ) movably arranged above the memory ( 101 ), with a single electron transistor () arranged on the front end of the scanning probe tip ( 105 ) facing the memory ( 101 ). 106 ) with a source electrode ( 201 ), a drain electrode ( 202 ), a charge island ( 203 ), a first tunnel barrier ( 204 ) arranged between the source electrode ( 201 ) and the charge island ( 203 ) and one between the Charge island ( 203 ) and the drain electrode ( 202 ) arranged second tunnel barrier ( 205 ), the single electron transistor ( 106 ) having a variable source-drain conductivity between the source electrode ( 201 ) and the drain electrode ( 202 ),
wherein the scanning probe tip ( 105 ) can assume two positions above the memory cell ( 102 ), namely
a writing position in which the memory content of the memory cell ( 102 ) can be written into the memory cell ( 102 ) by a voltage applied by the scanning probe tip ( 105 ) to the memory cell ( 102 ), and
a reading position in which the memory content of the memory cell ( 102 ) can be read out on the basis of the source-drain conductivity of the single electron transistor ( 106 ).
2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, bei der das Speicherelement (103) aus einem metallisch leitfähigen Material gefertigt ist und derart zumindest teilweise von elektrisch isolierendem Material umgeben ist, dass die in dem Speicherelement (103) gespeicherte elektrische Ladung während einer vorbestimmten Speicherzeit in dem Speicherelement (103) verbleibt.2. Storage arrangement according to claim 1, wherein the storage element ( 103 ) is made of a metallic conductive material and is at least partially surrounded by electrically insulating material such that the electrical charge stored in the storage element ( 103 ) during a predetermined storage time in the storage element ( 103 ) remains. 3. Speicheranordnung nach Anspruch 2, bei der die Speicherzelle (102) als Floating-Gate- Speicherzelle ausgebildet ist.3. Memory arrangement according to claim 2, wherein the memory cell ( 102 ) is designed as a floating gate memory cell. 4. Speicheranordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Speicherelement (103) so dimensioniert ist und das elektrisch isolierende Material so angeordnet ist, dass die in dem Speicherelement (103) gespeicherte elektrische Ladung mittels des Effektes der Coulomb-Blockade auf dem Speicherelement (103) gespeichert gehalten ist.4. Storage arrangement according to claim 2 or 3, wherein the storage element ( 103 ) is dimensioned and the electrically insulating material is arranged such that the electrical charge stored in the storage element ( 103 ) by means of the effect of the Coulomb blockade on the storage element ( 103 ) is saved. 5. Speicheranordnung nach Anspruch 4,
bei der die Speicherzelle (102) je zumindest eine Hetero-Nanoröhre (301) mit zumindest einem elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt (302), zumindest einem metallisch leitfähigen zweiten Nanoröhren-Abschnitt (303) und zumindest einem elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt (304) aufweist, wobei der erste, zweite und dritte Nanoröhren-Abschnitt (302, 303, 304) so angeordnet sind, dass der metallisch leitfähige zweite Nanoröhren- Abschnitt (303) an seinem ersten Ende an den elektrisch isolierenden ersten Nanoröhren-Abschnitt (302) direkt angrenzt und an seinem zweiten Ende an den elektrisch isolierenden dritten Nanoröhren-Abschnitt (304) direkt angrenzt,
wobei der metallisch leitfähige zweite Nanoröhren- Abschnitt (303) das Speicherelement (103) darstellt.
5. Storage arrangement according to claim 4,
in which the memory cell ( 102 ) each has at least one hetero-nanotube ( 301 ) with at least one electrically insulating first nanotube section ( 302 ), at least one metallically conductive second nanotube section ( 303 ) and at least one electrically insulating third nanotube section ( 303 ) 304 ), the first, second and third nanotube sections ( 302 , 303 , 304 ) being arranged such that the metallically conductive second nanotube section ( 303 ) has at its first end the electrically insulating first nanotube section ( 302 ) directly adjoins and directly adjoins the electrically insulating third nanotube section ( 304 ) at its second end,
wherein the metallically conductive second nanotube section ( 303 ) represents the storage element ( 103 ).
6. Speicheranordnung nach Anspruch 5, bei der ein unterer Endabschnitt der Hetero-Nanoröhre (301) von einem metallisch leitfähigen vierten Nanoröhren- Abschnitt (305) gebildet ist und ein oberer Endabschnitt der Nanoröhre (301) von einem metallisch leitfähigen fünften Nanoröhren-Abschnitt (306) gebildet ist.6. The memory arrangement as claimed in claim 5, in which a lower end section of the hetero-nanotube ( 301 ) is formed by a metallically conductive fourth nanotube section ( 305 ) and an upper end section of the nanotube ( 301 ) by a metallically conductive fifth nanotube section ( 305 ) 306 ) is formed. 7. Speicheranordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der für zumindest einen metallisch leitfähigen Nanoröhren-Abschnitt eine metallisch leitfähige Kohlenstoff- Nanoröhre verwendet wird.7. Storage arrangement according to claim 5 or 6, in the case of at least one metallically conductive Nanotube section a metallic conductive carbon Nanotube is used. 8. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der für zumindest einen elektrisch isolierenden Nanoröhren-Abschnitt eine elektrisch isolierende Kohlenstoff- Nanoröhre verwendet wird.8. Storage arrangement according to one of claims 5 to 7, in the case of at least one electrically insulating one Nanotube section an electrically insulating carbon Nanotube is used. 9. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der für zumindest einen elektrisch isolierenden Nanoröhren-Abschnitt eine elektrisch isolierende Bornitrid- Nanoröhre verwendet wird.9. Storage arrangement according to one of claims 5 to 8, in the case of at least one electrically insulating one Nanotube section an electrically insulating boron nitride Nanotube is used. 10. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Ladungsinsel (203) näher an dem Speicher (101) angeordnet ist als jeweils die Source-Elektrode (201) und die Drain-Elektrode (202).10. Storage arrangement according to one of claims 1 to 9, in which the charge island ( 203 ) is arranged closer to the memory ( 101 ) than in each case the source electrode ( 201 ) and the drain electrode ( 202 ). 11. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, mit
einem Substrat (401),
einer auf dem Substrat (401) flächig angeordneten metallisch leitfähigen Rückkontaktschicht (402) und
zumindest einem auf der Oberfläche (403) der Rückkontaktschicht (402) vorgesehenen Katalysatorpartikel (404),
wobei
auf dem zumindest einen Katalysatorpartikel (404) eine Hetero-Nanoröhre (301) aufrecht stehend angeordnet ist,
die Hetero-Nanoröhre (301) an ihrer Außenwand (405) von einer Nanoröhren-Isolierschicht (406) aus einem ersten elektrisch isolierenden Material umgeben ist und nicht von einem Katalysatorpartikel (402) besetzte Bereiche der Oberfläche (403) der Rückkontaktschicht (402) von einer Rückkontakt-Isolierschicht (407) aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material bedeckt sind,
auf der Rückkontakt-Isolierschicht (407) eine Füllschicht (408) aus einem dritten elektrisch isolierenden Material so angeordnet ist, dass die Hetero-Nanoröhre (301) oben teilweise aus der Füllschicht (408) hervorragt und
auf der Füllschicht (408) eine Gegenelektrodenschicht (409) aus einem metallisch leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die Gegenelektrodenschicht (409) auf einer Höhe bezüglich der Hetero-Nanoröhre (301) angeordnet ist, dass die Gegenelektrodenschicht (409) zumindest teilweise auf der gleichen Höhe liegt wie der metallisch leitfähige vierte Nanoröhren-Abschnitt (306) in dem dem Katalysatorpartikel (404) gegenüberliegenden oberen Endabschnitt der Hetero- Nanoröhre (301).
11. Memory arrangement according to one of claims 6 to 10, with
a substrate ( 401 ),
a metallically conductive back contact layer ( 402 ) arranged flat on the substrate ( 401 ) and
at least one catalyst particle ( 404 ) provided on the surface ( 403 ) of the back contact layer ( 402 ),
in which
on which at least one catalyst particle ( 404 ) a hetero nanotube ( 301 ) is arranged upright,
the hetero-nanotube (301) on its outer wall (405) of a nanotube-insulating layer (406) is surrounded by a first electrically insulating material and not of a catalyst particles (402) occupied areas of the surface (403) of the back contact layer (402) of a back contact insulating layer ( 407 ) made of a second electrically insulating material is covered,
a filling layer ( 408 ) made of a third electrically insulating material is arranged on the back contact insulating layer ( 407 ) such that the hetero-nanotube ( 301 ) partially protrudes from the filling layer ( 408 ) and
a counter-electrode layer ( 409 ) made of a metallic conductive material is formed on the filling layer ( 408 ), the counter-electrode layer ( 409 ) being arranged at a height with respect to the hetero-nanotube ( 301 ) such that the counter-electrode layer ( 409 ) is at least partially on the same Like the metallically conductive fourth nanotube section ( 306 ), the height lies in the upper end section of the hetero nanotube ( 301 ) opposite the catalyst particle ( 404 ).
12. Speicheranordnung nach Anspruch 11, bei der mehrere Katalysatorpartikel (404) am Porenboden (502) von in der Rückkontaktschicht (402) eingesenkten Poren (501) angeordnet sind, wobei in jeder Pore (501) zumindest ein Katalysatorpartikel (404) angeordnet ist, wobei durch jede einzelne Pore (501) mit der darin angeordneten zumindest einen Hetero-Nanoröhre (301) jeweils eine einzelne Speicherzelle (102) gebildet ist.12. The storage arrangement as claimed in claim 11, in which a plurality of catalyst particles ( 404 ) are arranged on the pore bottom ( 502 ) of pores ( 501 ) countersunk in the back contact layer ( 402 ), at least one catalyst particle ( 404 ) being arranged in each pore ( 501 ), wherein each individual pore ( 501 ) with the at least one hetero-nanotube ( 301 ) arranged therein forms a single memory cell ( 102 ).
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