DE102022104831A1

DE102022104831A1 - Memristive struktur, memristives kreuzschienen-array und verfahren dafür

Info

Publication number: DE102022104831A1
Application number: DE102022104831.4A
Authority: DE
Inventors: Heidemarie Schmidt; Nan Du; Ilona Skorupa
Original assignee: Techifab GmbH
Current assignee: Techifab GmbH
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-07
Also published as: WO2023165981A1

Abstract

Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein memristives Kreuzschienen-Array bereitgestellt, umfassend: erste Steuerleitungen und zweite Steuerleitungen in einer Kreuzschienenkonfiguration, die mehrere Kreuzungspunktbereiche definieren, einen memristiven Materialabschnitt, der in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche angeordnet ist, zwischen a korrespondierendes Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen, um eine korrespondierende memristive Struktur zu bilden. Jeder memristive Materialabschnitt kann eine Dicke in einem vordefinierten Bereich aufweisen, so dass jede korrespondierende memristive Struktur eine symmetrische Lesecharakteristik und/oder mindestens eine Krümmungsänderung in der Lesecharakteristik aufweist.

Description

Technisches Feld
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf eine memristive Struktur, ein memristives Array mit mehreren memristiven Strukturen und Verfahren dafür, z. B. Verfahren zum Bilden einer memristiven Struktur, z. B. Verfahren zum Bilden eines memristiven Strukturarrays.
Hintergrund
Im Allgemeinen können verschiedene Datenverarbeitungsanwendungen auf Transistortechnologien beruhen. Es wurde jedoch festgestellt, dass Widerstandsarrays auch für einige Datenverarbeitungsanwendungen nützlich sein können. Solche widerstandsbasierten Technologien wurden weiterentwickelt, um eine selektive Rekonfiguration eines elektrischen Widerstands von Widerständen zu ermöglichen. Solche Bauelemente mit einem nichtflüchtigen, rekonfigurierbaren elektrischen Widerstand können beispielsweise als memristive Bauelemente oder Memristoren bezeichnet werden. Memristor-Kreuzschienen-Arrays wurden entwickelt, um Transistoren und Speicherzellen in einigen Datenverarbeitungs- und Datenspeicheranwendungen zu ersetzen. Jedoch kann ein Auftreten von Leckströmen in Kreuzschienen-Arrays auf Memristorbasis eine Skalierbarkeit solcher Strukturen einschränken. Daher wurden mehrere Arten von Memristoren mit nichtlinearem Widerstandsverhalten vorgeschlagen, um Leckströme zu reduzieren, wenn selektive Memristoren gegenüber nichtselektiven Memristoren rekonfiguriert und gelesen werden. Dazu gehören sogenannte komplementäre Widerstandsschalter, die zwei in Reihe geschaltete memristive Strukturen umfassen, wobei ein Nachteil dieser Technologie sein kann, dass der Zustand des komplementären Widerstands nur destruktiv ausgelesen werden kann und daher der komplementäre Widerstandsschalter sein muss nach dem Auslesen umgeschrieben. Ein Ansatz für ein zerstörungsfreies Auslesen eines Zustands eines komplementären Widerstandsschalters kann auf Kapazitätsmessungen basieren. Ein komplementärer Widerstandsschalter kann eine zweischichtige memristive Struktur mit starkem nichtlinearem Widerstandsverhalten und eine einschichtige memristive Struktur mit starkem nichtlinearem Widerstandsverhalten umfassen.
Kurze Beschreibung der Bilder
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird im Allgemeinen Wert darauf gelegt, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1A bis 1D zeigen schematisch verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur;
2A und 2B zeigen schematisch verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur;
3A und 3B zeigen schematisch verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur;
4A bis 4F zeigen schematisch verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur;
5A bis 5D zeigen schematisch verschiedene Aspekte eines Kreuzschienen-Arrays, um mehrere memristive Strukturen zu adressieren;
6A bis 6G zeigen schematisch verschiedene Aspekte eines Kreuzschienen-Arrays zum Adressieren mehrerer memristiver Strukturen;
7A und 7B zeigen schematisch verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur;
8A bis 8C zeigen schematisch verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur und deren Herstellung;
9A und 9B zeigen schematisch verschiedene Aspekte der elektrischen Eigenschaften verschiedener Arten von memristiven Strukturen;
10A und 10B zeigen schematisch verschiedene Aspekte von elektrischen Eigenschaften verschiedener Arten von memristiven Strukturen;
11A und 11B zeigen schematisch verschiedene Aspekte von elektrischen Eigenschaften verschiedener Typen von memristiven Strukturen;
12A und 12B zeigen schematisch verschiedene Aspekte von elektrischen Eigenschaften verschiedener Arten von memristiven Strukturen;
13 zeigt schematisch verschiedene Aspekte von elektrischen Eigenschaften einer memristiven Struktur;
14A und 14B zeigen Messungen einer hergestellten memristiven Struktur in einem memristiven Kreuzschienen-Array; Und
15 zeigt schematisch verschiedene Aspekte des Bildens memristiver Strukturen eines memristiven Kreuzschienen-Arrays.

Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Details und Aspekte zeigen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diese Aspekte werden ausreichend detailliert beschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Andere Aspekte können verwendet werden und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte schließen sich nicht notwendigerweise gegenseitig aus, da einige Aspekte mit einem oder mehreren anderen Aspekten kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden. Verschiedene Aspekte werden in Verbindung mit Verfahren beschrieben und verschiedene Aspekte werden in Verbindung mit Vorrichtungen (z. B. Anordnungen) beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass in Verbindung mit Verfahren beschriebene Aspekte in ähnlicher Weise für die Vorrichtungen gelten können und umgekehrt.
Die Begriffe „mindestens eins“ und „eins oder mehr“ können so verstanden werden, dass sie jede ganze Zahl größer oder gleich eins umfassen, d. h. eins, zwei, drei, vier, [...] usw. Der Begriff" eine Vielzahl" kann so verstanden werden, dass sie jede ganze Zahl größer oder gleich zwei umfasst, d. h. zwei, drei, vier, fünf, [...] usw. Der Ausdruck „mindestens eines von“ in Bezug auf eine Gruppe von Elementen kann hier verwendet werden, um mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus den Elementen zu bezeichnen. Zum Beispiel kann der Ausdruck „mindestens eines von“ in Bezug auf eine Gruppe von Elementen hier verwendet werden, um eine Auswahl von Folgendem zu bedeuten: eines der aufgelisteten Elemente, eine Vielzahl von einem der aufgelisteten Elemente, eine Vielzahl von einzelnen aufgelisteten Elementen, oder eine Vielzahl von mehreren aufgelisteten Elementen.
Der Ausdruck „eindeutig zugewiesen“ kann hier verwendet werden, um eine Eins-zu-Eins-Zuweisung (z. B. Zuweisung, z. B. Korrespondenz) oder eine bijektive Zuweisung zu bedeuten. Beispielsweise kann das eindeutige Zuordnen eines ersten Elements zu einem zweiten Element umfassen, dass das zweite Element dem ersten Element eindeutig zugeordnet ist. Als ein weiteres Beispiel kann eine erste Gruppe von Elementen, die eindeutig einer zweiten Gruppe von Elementen zugewiesen ist, beinhalten, dass jedes Element der ersten Gruppe von Elementen eindeutig einem korrespondierenden Element der zweiten Gruppe von Elementen zugewiesen ist und dass dieses korrespondierende Element der zweiten Gruppe Elementgruppe ist dem Element der ersten Elementgruppe eindeutig zugeordnet.
Der Begriff „gekoppelt“ kann hier in Bezug auf Knoten, Schaltungselemente und dergleichen verwendet werden, um einen, z. direkt oder indirekt, Verbindung und/oder Interaktion. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette (z. B. einem elektrisch leitfähigen Pfad) miteinander gekoppelt sein, entlang der die Wechselwirkung (z. B. elektrische Ladungen) übertragen werden kann. Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente miteinander interagieren.
Der Begriff „verbunden“ oder „Verbindung“ kann hier in Bezug auf Knoten, Schaltungselemente und dergleichen verwendet werden, um elektrisch verbunden zu bedeuten, was eine direkte Verbindung oder eine indirekte Verbindung beinhalten kann, wobei eine indirekte Verbindung nur sein kann zusätzliche Strukturen in den Strompfad einbeziehen, die das wesentliche Funktionieren der beschriebenen Schaltung oder Vorrichtung nicht beeinflussen. Der Begriff „elektrisch leitend verbunden“, der hierin verwendet wird, um eine elektrische Verbindung zwischen einem oder mehreren Anschlüssen, Knoten, Bereichen, Kontakten usw. zu beschreiben, kann als eine elektrisch leitende Verbindung verstanden werden, die beispielsweise mit ohmschem Verhalten versehen ist durch ein Metall oder einen degenerierten Halbleiter in Abwesenheit von p-n-Übergängen im Strompfad. Der Begriff „elektrisch leitend verbunden“ kann auch als „galvanisch verbunden“ bezeichnet werden.
In einigen Aspekten können zwei physikalische und/oder chemische Eigenschaften (beispielsweise eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom, eine elektrische Leitfähigkeit, eine Dicke, eine elektrische Leitfähigkeit, eine Dotierungskonzentration) miteinander verglichen werden relative Begriffe wie beispielsweise „größer“, „höher“, „niedriger“, „kleiner“ oder „gleich“. Es versteht sich, dass in einigen Aspekten ein Vergleich ein Vorzeichen (positiv oder negativ) eines Werts enthalten kann, der die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften darstellt, oder dass in anderen Aspekten die absoluten Werte für den Vergleich berücksichtigt werden. Ein Vergleich von Messwerten, die eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft repräsentieren, kann jedoch üblicherweise eine Messung solcher Messwerte durch das gleiche Messprinzip oder zumindest durch vergleichbare Messprinzipien umfassen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine memristive Struktur in einem Array memristiver Strukturen (z. B. innerhalb eines Kreuzschienen-Arrays) adressierbar sein, z. durch eindeutige Zuordnung zu einer logischen Adresse. Die Adressierbarkeit und die logischen Adressen können durch die Architektur der Steuerleitungen bereitgestellt werden, die mit einer korrespondierenden memristiven Struktur verbunden sind. In einem Kreuzschienen-Array können zwei Sätze von Steuerleitungen (z. B. ein Satz von Wortleitungen und ein Satz von Bitleitungen) verwendet werden, um ein Array von memristiven Strukturen zu adressieren. Gemäß verschiedenen Aspekten kann sich eine analoge memristive Struktur in einem von verschiedenen ihr zugeordneten Widerstandszuständen (auch als memristive Zustände bezeichnet) befinden. Beispielsweise kann der mit einer memristiven Struktur verbundene tatsächliche elektrische Widerstand (oder Leitfähigkeit) über eine Leseoperation bestimmt werden, um auszuwerten, in welchem der unterschiedlichen Widerstandszustände sich die memristive Struktur befindet Leitfähigkeit), die einer memristiven Struktur zugeordnet ist, kann in einer neuronalen Netzwerkkonfiguration verwendet werden, um eine Daten- oder Signalverarbeitung zu beeinflussen.
In einigen Aspekten können mehrere memristive Strukturen in einer Kreuzschienenkonfiguration angeordnet sein. In einer solchen Kreuzschienenkonfiguration kann ein Teil aus memristivem Material (auch als Memristor oder memristive Vorrichtung bezeichnet) durch einen korrespondierenden Kreuzungspunkt adressiert werden, der durch Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen der Kreuzschienenanordnung gebildet wird. Neuromorphe und/oder analoge Computertechnologien, nur als Beispiele, können ein ideales analoges Schalten einer memristiven Struktur verwenden. Eine memristive Struktur (auch als memristive Vorrichtung, memristives Element, Widerstandsschalter, Memristor, Memristorelement oder Memristorstruktur bezeichnet) kann in dem Fall als analoge memristive Struktur betrachtet werden, dass die memristive Struktur eine kontinuierliche Stromänderung aufweist (z. B. im Lesestrom Iread) beim linearen Erhöhen der angelegten Spannung (z. B. von 0 V auf +Vmax und von +Vmax auf 0 V und von 0 V auf -Vmax und von -Vmax auf 0 V), siehe beispielsweise 9A und 9B. Es versteht sich in einigen Aspekten, dass eine memristive Struktur analog ist, wenn die IV-Charakteristika mit den Zweigen 1 und 4 im ersten Quadranten und den Zweigen 2 und 3 im dritten Quadranten voneinander verschieden sind (siehe 9A). Typischerweise wird die memristive Struktur durch Anlegen einer Initialisierungsspannung in einen wohldefinierten Widerstandszustand versetzt. Dieser Widerstandszustand kann durch Anlegen einer Schreibspannung geändert werden. Die Schreibspannung kann von -|Vmax| variiert werden bis +IVmaxl. Typischerweise kann der Widerstandszustand durch Anlegen einer kleinen Lesespannung gemessen werden. Per Definition ändert die Lesespannung in einigen Aspekten nicht den Widerstandszustand der memristiven Struktur. Nach einem Initialisierungsvorgang wird eine Schreibspannung angelegt, dann wird der Widerstandszustand mit der Lesespannung ausgelesen. Vor dem Anlegen der nächsten Schreibspannung wird eine nächste Initialisierungsspannung angelegt und der nächste Widerstandszustand mit der Lesespannung ausgelesen. Die Initialisierungsspannung und die Lesespannung werden gleich gehalten. Als positive Schreibspannung kann eine angelegte Spannung im Bereich von einer positiven Spannung (> 0 V) bis zu einer vordefinierten positiven Spannung +Vmax und eine angelegte Spannung im Bereich von einer negativen Spannung (< 0 V) bis zu einem vordefinierten negativen Wert verwendet werden Spannung -Vmax kann als negative Schreibspannung verwendet werden. Positive Initialisierungsspannung und positive Lesespannung (siehe Graph 1101a in 11 A) und negative Initialisierungsspannung und negative Lesespannung (siehe Graph 1102a in 11 A) und Schreibspannungen unterschiedlicher Amplitude und Polarität können in beliebiger Reihenfolge angelegt werden, um a zu ergeben symmetrische Änderung des Lesestroms (siehe Graphen 1101a, 1102a in 11A). Auch negative Initialisierungsspannung und positive Lesespannung (siehe Graph 1103a in 11A) und positive Initialisierungsspannung und negative Lesespannung (siehe Graph 1104a in 11A) und Schreibspannungen unterschiedlicher Amplitude und Polarität können in beliebiger Reihenfolge angelegt werden eine symmetrische Änderung des Lesestroms (siehe Graphen 1103a, 1104a in 11A). Ein ideales analoges Schalten kann durch eine im Wesentlichen symmetrische Änderung des Lesestroms nach dem Anlegen von Schreibspannungsimpulsen mit unterschiedlichen Amplituden im Bereich von -|Vmax| gekennzeichnet sein bis +|Vmax| wenn die Polarität der Initialisierungsschreibspannung und der Lesespannung umgekehrt wird, siehe beispielsweise 11 A.
Die Strom-Spannungs-Charakteristik (z. B. die I/V-Kurven) einer memristiven Struktur, die ein ideales analoges Schalten zeigt, kann mindestens eine Änderung in der Krümmung aufweisen (z. B. von linksgekrümmt zu rechtsgekrümmt oder umgekehrt). siehe beispielsweise 11A, wobei ein nicht ideales Analogschalten ansonsten mit keiner Änderung der Krümmung verbunden ist, vgl. 11B.
Es versteht sich in einigen Aspekten, dass eine memristive Struktur analog ist, wenn die IV-Charakteristiken mit Zweig 1 und 4 im ersten Quadranten unterschiedlich sind und wenn die IV-Charakteristiken mit Zweig 2 und 3 im dritten Quadranten gleich sind. Die Strom-Spannungs-Charakteristik (z. B. die I/V-Kurven) einer memristiven Struktur, die ein ideales analoges Schalten im ersten Quadranten zeigt, kann mindestens eine Änderung in der Krümmung aufweisen (z. B. von linksgekrümmt zu rechtsgekrümmt oder umgekehrt), für positive Initialisierung und positives Lesen (siehe Graph 1101a in 11A) und für positive Initialisierung und negatives Lesen (siehe Graph 1104a in 11A), ein nicht ideales analoges Schalten mit Zweig 1 und 4 unterschiedlich und Zweig 2 und 3 dasselbe ist ansonsten mit keiner Änderung der Krümmung verbunden, vgl. für positive Initialisierung und positives Lesen (siehe Graph 1101b in 11B) und für positive Initialisierung und negatives Lesen (siehe Graph 1104b in 11B). Wir verstehen auch, dass eine memristive Struktur analog ist, wenn die IV-Merkmale mit Zweig 1 und 4 im ersten Quadranten gleich sind und wenn die IV-Merkmale mit Zweig 2 und 3 im dritten Quadranten unterschiedlich sind. Die Strom-Spannungs-Charakteristik (z. B. die I/V-Kurven) einer memristiven Struktur, die ein ideales analoges Schalten im dritten Quadranten zeigt, kann mindestens eine Änderung in der Krümmung aufweisen (z. B. von linksgekrümmt zu rechtsgekrümmt oder umgekehrt). für negative Initialisierung und negatives Lesen (siehe Graph 1102a in 11 A) und für negative Initialisierung und positives Lesen (siehe Graph 1103a in 11A), ein nicht ideales analoges Schalten mit Verzweigung 1 und 4 gleich und Verzweigung 2 und 3 anders ist ansonsten keiner Änderung der Krümmung zugeordnet, für negative Initialisierung und negatives Lesen (siehe Graph 1102b in 11B) und für negative Initialisierung und positives Lesen (siehe Graph 1103b in 11B).
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein memristives Element einen memristiven Materialabschnitt umfassen. In einer relevanten Konfiguration kann ein memristives Element (oder mit anderen Worten der memristive Materialabschnitt) zwischen zwei Elektroden angeordnet sein. Die zwei Elektroden können elektrisch leitend mit einem korrespondierenden Abschnitt aus memristivem Material verbunden sein, um eine memristive Struktur zu bilden. In einem Kreuzschienen-Array können Kreuzungspunkte korrespondierender Steuerleitungen einen Kreuzungspunktbereich definieren, in dem ein memristives Element (auch als Memristormaterialabschnitt bezeichnet) angeordnet und durch die korrespondierenden Steuerleitungen adressiert werden kann. Ein memristives Element (oder mit anderen Worten ein Teil aus memristivem Material) kann eines oder mehrere der folgenden Materialien und/oder Materialkombinationen sein oder enthalten: A1203/TaOx, SiOx:Ag/TiOx, TaO, HfAlyOx/TaO, Pr0.7Ca0.3Mn03 (PCMO), Si-In-Zn-O/Ionengel, SiInZnO, SiN/TaN, SrFeO3, nur als Beispiele.
Im Allgemeinen kann es Ansätze geben, ein memristives Array (als Beispiele auch als Memristor-Array, Memristive-Bauelement-Array, Memristive-Struktur-Array, Memristive-Element-Array bezeichnet) herzustellen. Herkömmliche Versuche können jedoch immer zu nicht idealen (z. B. asymmetrischen) Leseeigenschaften führen, siehe 11B, z. B. ohne Änderung der Krümmung. Ein memristives Array, in dem die memristiven Strukturen nicht ideale (z. B. asymmetrische) Leseeigenschaften zeigen, können komplexe Gegenmaßnahmen erfordern, um die Probleme zu kompensieren, die durch das nicht ideale Verhalten verursacht werden. Günstig kann es sein, wenn alle memristiven Strukturen eines memristiven Arrays (z. B. eines memristiven Kreuzschienen-Arrays) gleiche oder zumindest sehr ähnliche Leseeigenschaften haben und insbesondere wenn alle memristiven Strukturen eines memristiven Arrays ideale (z. B. symmetrisch) Leseeigenschaften, siehe beispielsweise 9A und 11A. Eine ideale (z. B. im Wesentlichen symmetrische) Lesecharakteristik kann den Vorteil haben, dass alle Zustände, die geschrieben werden, einen damit verbundenen vordefinierten Widerstandsbereich haben und daher einen vordefinierten Lesestrom beim Anlegen einer Lesespannung verursachen.
Gegenwärtig verfügbare analoge Memristoren zeigen möglicherweise keine symmetrische Leseänderung in der Lesecharakteristik, daher kann eine Änderung des Lesestroms nicht symmetrisch sein, wenn mit Spannungsimpulsen unterschiedlicher Amplituden geschrieben wird, wenn die Polarität der Initialisierungsspannung und der Lesespannung Spannung umgepolt. Daher sind solche bestehenden Memristoren möglicherweise nicht zur Verwendung in einer Kreuzschienenstruktur für neuromorphes Rechnen oder zur Verwendung in analogen Computern geeignet.
Gemäß verschiedenen Aspekten wurde herausgefunden, dass eine idealere oder sogar ideale Lesecharakteristik für eine memristive Struktur in einem memristiven Array (z. B. in einem memristiven Kreuzschienen-Array) realisiert werden kann, wenn der Anteil des memristiven Materials vergleichsweise groß ist Dicke, z. B. eine Dicke von mehr als 150 nm, z. B. mehr als 200 nm oder mehr als 250 nm, siehe 14A und 14B. Solche vergleichsweise großen Schichtdicken kommen üblicherweise nicht für die Verwendung in Memristor-Arrays in Frage. Ein Nachteil, der mit solchen vergleichsweise großen Schichtdicken zusammenhängen kann, kann die Komplexität der Herstellung der Memristoren sein, da üblicherweise verwendete Strukturierungsverfahren (z. B. durch Trocken- oder Nassätzen) mit zunehmender Schichtdicke immer weniger geeignet sein können.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Prozesse und Integrationsdetails, die eine erfolgreiche Herstellung idealer analoger memristiver Strukturen in Schnittbereichen eines Kreuzschienen-Arrays ermöglichen. Insbesondere werden hier ein Kreuzschienen-Array und geeignete memristive Strukturen beschrieben, die eine eindeutige Adressierung von analogen memristiven Strukturen ermöglichen, wobei die analogen memristiven Strukturen eine ideale (z. B. symmetrische) Lesecharakteristik haben, siehe 14A und 14B. Die memristiven Strukturen können einen Teil aus memristivem Material umfassen, der eine Dicke von mehr als 150 nm aufweist, und gleichzeitig kann die effektive Grundfläche der memristiven Struktur vorzugsweise so klein wie möglich sein. Mit anderen Worten, der Teil aus wirksamem memristivem Material kann ein vergleichsweise großes Seitenverhältnis aufweisen (das Seitenverhältnis kann als eine Höhe dividiert durch die Breite einer Struktur oder eines Abschnitts verstanden werden), z. B. ein Seitenverhältnis größer als eins, z. B. größer als zwei.
Gemäß verschiedenen Aspekten können eine Steuerschaltung und ein damit gekoppeltes memristives Array konfiguriert sein, um eine selektive Adressierung einer oder mehrerer memristiver Strukturen in dem memristiven Array zu ermöglichen (das memristive Array kann ein memristives Kreuzschienen-Array sein). Es wird betont, dass ein selektives Adressieren (z. B. während des Schreibens, z. B. als Teil einer Schreiboperation) einer ausgewählten memristiven Struktur eines memristiven Arrays ein Anlegen eines oder mehrerer Schreibspannungsimpulse an die ausgewählte memristive Struktur umfassen kann, so dass nur der Widerstand der ausgewählten memristiven Struktur und nicht gleichzeitig auch der Widerstand anderer memristiver Strukturen des memristiven Arrays verändert wird. Der eine oder die mehreren Schreibspannungsimpulse können an die ausgewählte memristive Struktur angelegt werden, indem ein oder mehrere Schreibspannungsimpulse an eine ausgewählte Wortleitung und eine korrespondierend ausgewählte Bitleitung des memristiven Arrays geliefert werden. In einem memristiven Kreuzschienen-Array wird ein Schnittpunkt der ausgewählten Wortleitung und der korrespondierend ausgewählten Bitleitung der ausgewählten memristiven Struktur zugeordnet. Die memristive Struktur befindet sich in einem Kreuzungspunktbereich, in dem die ausgewählte Wortleitung die korrespondierend ausgewählte Bitleitung kreuzt. Es wird ferner betont, dass ein selektives Adressieren (z. B. während des Lesens, z. B. als Teil einer Leseoperation) einer memristiven Struktur eines memristiven Arrays (z. B. in einem memristiven Kreuzschienen-Array) ein Anlegen einer oder mehrerer Lesespannungen beinhalten kann Impulse an die ausgewählte memristive Struktur, so dass nur der Widerstand der ausgewählten memristiven Struktur bestimmt werden kann und so dass die Bestimmung des Widerstands der ausgewählten memristiven Struktur nicht gleichzeitig durch einen Widerstand anderer memristiver Strukturen des Kreuzschienen-Arrays beeinflusst wird. Der Widerstand der ausgewählten memristiven Struktur kann beispielsweise gemessen werden, indem ein oder mehrere Lesespannungsimpulse an die Wortleitung und/oder die Bitleitung des Kreuzschienen-Arrays angelegt werden, in deren Kreuzungspunkt sich die ausgewählte memristive Struktur befindet Messen des resultierenden Lesestroms.
Einige Aspekte beziehen sich darauf, eine Bildung eines vordefinierten (z. B. eingeschränkten) elektrischen Felds in einer zu betreibenden memristiven Struktur zu ermöglichen. Eine zu betreibende memristive Struktur (z. B. zu schreiben, z. B. zu lesen) kann als eine ausgewählte memristive Struktur bezeichnet werden. Eine memristive Struktur kann ausgewählt werden, indem eine Spannung, beispielsweise eine Schreibspannung oder eine Lesespannung, an die Wortleitung und die Bitleitung des Kreuzschienen-Arrays angelegt wird, die der ausgewählten memristiven Struktur entspricht. Ein elektrisches Feld, das in einem jeweiligen Kreuzungspunkt des Kreuzschienen-Arrays während des Lesens und/oder Schreibens der korrespondierenden memristiven Struktur erzeugt wird, kann durch eine oder mehrere hierin beschriebene Techniken geführt und/oder modifiziert werden. Beispielsweise kann eine Bildung eines elektrischen Felds in einem Kreuzungspunkt des Kreuzschienen-Arrays so gesteuert werden, dass eine möglicherweise hohe elektrische Felddichte innerhalb des Kreuzungspunktbereichs verursacht wird und derart, dass eine möglicherweise niedrige elektrische Felddichte außerhalb verursacht wird die Kreuzungsregion.
In einigen Aspekten kann eine Integration einer analogen memristiven Struktur an Kreuzungspunkten eines Kreuzschienen-Arrays mit zunehmender Dicke des memristiven Materialabschnitts schwieriger sein, und umso schwieriger kann es sein, die analogen memristiven Strukturen selektiv zu adressieren.
Im Folgenden werden verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur 100 in schematischen Ansichten dargestellt. Die memristive Struktur 100 kann in einigen Aspekten eine memristive Kreuzungspunktstruktur sein, die in einem memristiven Kreuzschienen-Array 500 enthalten ist.
Wie in 1A dargestellt, kann die memristive Struktur 100 gemäß verschiedenen Aspekten eine erste Elektrode 110 und eine zweite Elektrode 120 umfassen. Die erste Elektrode 110 und/oder die zweite Elektrode 120 können ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Material umfassen. B. Al, Cu, Ti, AlCu, TiN, W, Ta, nur als Beispiele. Die memristive Struktur 100 kann ferner einen memristiven Materialabschnitt 130 (z. B. ein memristives Element) enthalten. Der memristive Materialabschnitt 130 kann zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 120 angeordnet sein. Veranschaulichend kann der Bereich, in dem die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 120 einander überlappen, (z. B. teilweise oder vollständig) mit memristivem Material gefüllt sein. Gemäß verschiedenen Aspekten kann der memristive Materialabschnitt 130 sowohl mit der ersten Elektrode 110 als auch mit der zweiten Elektrode 120 in elektrischem Kontakt und in direktem physischem Kontakt stehen. Daher eine Abmessung 101m (z. B. eine Höhe oder eine Dicke) des memristiven Materials Abschnitt 130 kann durch einen Abstand 101d von der ersten Elektrode 110 zu der zweiten Elektrode 120 definiert sein. Der Abstand 101d von der ersten Elektrode 110 zu der zweiten Elektrode 120 kann als kürzestes Abstandsmaß verstanden werden, zum Beispiel senkrecht zu den Ebenen in aus denen die Elektroden gebildet werden. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Abmessung (z. B. die Höhe) des memristiven Materialabschnitts 130 in einem vordefinierten Bereich liegen, sodass die memristive Struktur 100 eine im Wesentlichen symmetrische Lesecharakteristik und/oder mindestens eine Krümmungsänderung in der Lesecharakteristik aufweist.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 120 planare Elektroden sein. Die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 120 können jeweils ein Abschnitt einer korrespondierenden Kreuzschienen-Steuerleitung sein. Beispielsweise kann ein Kreuzschienen-Array einen Satz erster Steuerleitungen und einen Satz zweiter Steuerleitungen in einer Kreuzschienen-Konfiguration enthalten, und die erste Elektrode 110 kann ein Abschnitt einer ersten Steuerleitung 111 des Satzes erster Steuerleitungen sein die zweite Elektrode 120 kann ein Abschnitt einer zweiten Steuerleitung 121 des Satzes von zweiten Steuerleitungen sein, wie in 1B dargestellt, siehe 5B. In diesem Beispiel kann der memristive Materialabschnitt 130 sowohl mit der ersten Steuerleitung 111 als auch mit der zweiten Steuerleitung 121 in direktem physischen Kontakt stehen, und der memristive Materialabschnitt 130 kann sowohl zwischen der ersten Steuerleitung 111 als auch der zweiten Steuerleitung angeordnet sein 121. Demzufolge kann eine memristive Struktur 100 in jedem von verschiedenen Kreuzungspunktbereichen eines Kreuzschienen-Arrays bereitgestellt werden, siehe memristives Kreuzschienen-Array 500.
In anderen Aspekten kann die erste Elektrode 110 mit einer korrespondierenden ersten Steuerleitung (z. B. einer ersten Steuerleitung eines Kreuzschienen-Arrays) gekoppelt sein (z. B. elektrisch leitend verbunden sein, z. B. in direktem physischen Kontakt damit stehen) und die die zweite Elektrode 120 kann mit einer korrespondierenden zweiten Steuerleitung (z. B. einer zweiten Steuerleitung eines Kreuzschienen-Arrays) gekoppelt sein (z. B. elektrisch leitend verbunden sein, z. B. in direktem physischen Kontakt damit stehen). Beispielsweise kann ein Kreuzschienen-Array einen Satz von ersten Steuerleitungen und einen Satz von zweiten Steuerleitungen in einer Kreuzschienen-Konfiguration beinhalten, und die erste Elektrode 110 kann gekoppelt sein (z. B. elektrisch leitend verbunden, z. B. in direktem physischen Kontakt). mit) einer ersten Steuerleitung 111 des Satzes von ersten Steuerleitungen und die zweite Elektrode 120 kann mit einer zweiten Steuerleitung 121 des Satzes von zweiten Steuerleitungen gekoppelt sein (z. B. elektrisch leitend verbunden sein, z. B. in direktem physischen Kontakt damit stehen). Linien, wie in 1C und 1D dargestellt. In diesem Beispiel steht der memristive Materialabschnitt 130 möglicherweise nicht in direktem physischen Kontakt mit der ersten Steuerleitung 111 und der zweiten Steuerleitung 121. Aber die erste Elektrode 110 kann in direktem physischem Kontakt mit der ersten Steuerleitung 111 und der zweiten Elektrode stehen 120 kann in direktem physischen Kontakt mit der zweiten Steuerleitung 121 stehen. Die erste Elektrode 110, die zweite Elektrode 120 und der memristive Materialabschnitt 130 können zwischen der ersten Steuerleitung 111 und der zweiten Steuerleitung 121 angeordnet sein Die Struktur 100 kann in jedem der verschiedenen Kreuzungspunktbereiche eines Kreuzschienen-Arrays bereitgestellt werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Kreuzschienen-Array seitliche (z. B. in der Ebene) Abmessungen definieren, z. B. entlang der in den Figuren gezeigten seitlichen Richtungen 103, 105. Beispielsweise kann sich jede Steuerleitung (z. B. erste Steuerleitung 111) eines Satzes von ersten Steuerleitungen des Kreuzschienen-Arrays entlang einer ersten seitlichen Richtung 105 erstrecken und jede Steuerleitung (z. B. zweite Steuerleitung 121) eines Satzes von zweite Steuerleitungen des Kreuzschienen-Arrays können sich entlang einer zweiten lateralen Richtung 103 erstrecken. Die erste laterale Richtung 105 kann senkrecht zu der zweiten lateralen Richtung 103 sein. Eine Höhenrichtung 101 kann senkrecht zu der ersten lateralen Richtung 105 und/oder der zweiten lateralen Richtung sein Richtung 103. Die Höhenrichtung 101 kann senkrecht zu einer planaren Oberfläche der ersten Elektrode 110 sein, die dem memristiven Materialabschnitt 130 zugewandt ist, und/oder senkrecht zu einer planaren Oberfläche der zweiten Elektrode 120 sein, die dem memristiven Materialabschnitt 130 zugewandt ist.
Die Abmessung 101m (z. B. eine Höhe oder eine Dicke) des memristiven Materialabschnitts 130 kann entlang einer Richtung parallel zu der Höhenrichtung 101 definiert sein. Dementsprechend kann der Abstand 101d zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 120 sein entlang einer Richtung parallel zur Höhenrichtung 101 definiert sein. Die Abmessung 101m des memristiven Materialabschnitts 130 kann größer als 150 nm sein. Dementsprechend kann der Abstand 101d von der ersten Elektrode 110 zu der zweiten Elektrode 120 größer als 150 nm sein.
Wie oben erläutert, können die erste Steuerleitung 111 und die zweite Steuerleitung 121 in einer Kreuzschienenkonfiguration vorliegen, um eine elektrische Adressierung der memristiven Struktur 100 (d. h. des memristiven Materialabschnitts 130) über die erste Steuerleitung 111 zu ermöglichen und die zweite Steuerleitung 121. Eine elektrische Adressierung der memristiven Struktur 100 kann verwendet werden, um in der memristiven Struktur 100 gespeicherte Informationen zu lesen und/oder Informationen in die memristive Struktur 100 zu schreiben (z. B. zu speichern). Das Adressieren der memristiven Struktur 100 kann verwendet werden, um einen Zustand (z. B. einen Widerstandszustand) zu bestimmen, in dem sich die memristive Struktur 100 befindet, und/oder um einen Zustand der memristiven Struktur 100 festzulegen (z. B. beizubehalten oder zu ändern).
In einigen Aspekten kann der memristive Materialabschnitt 130 strukturiert sein. Da das elektrische Feld zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 120 im Wesentlichen in dem Überlappungsbereich zwischen den jeweiligen Elektroden 110, 120 gebildet werden kann, kann es ausreichend sein, das memristive Material nur in dem Überlappungsbereich bereitzustellen, um den memristiven Materialabschnitt zu bilden 130, siehe zum Beispiel 1A bis 1D. In diesem Fall hat der memristive Materialabschnitt 130 gemäß verschiedenen Aspekten ein Seitenverhältnis von größer als 1, z. B. größer als 2, größer als 5, größer als 10. Das Seitenverhältnis kann durch die Höhe (z. B Abmessung entlang der Höhenrichtung 101) des memristiven Materialabschnitts 130 dividiert durch eine Breite (z. B. entlang einer der seitlichen Richtungen 103, 105) des memristiven Materialabschnitts 130. Eine ausreichend große Höhe des memristiven Materialabschnitts 130 und daher a ein vergleichsweise hohes Aspektverhältnis kann wesentlich sein, um einen Abschnitt 130 aus memristivem Material mit idealen analogen Leseeigenschaften bereitzustellen. Da es jedoch aufgrund von Herstellungsaspekten schwierig sein kann, einen solchen memristiven Materialabschnitt 130 mit einem vergleichsweise hohen Aspektverhältnis zu bilden, kann der memristive Materialabschnitt 130 durch eine nicht strukturierte Schicht aus einem memristiven Material und/oder dem Memristiv bereitgestellt werden Der Materialabschnitt 130 kann eine größere seitliche Erstreckung aufweisen als der Überlappungsbereich zwischen den Elektroden 110, 120, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Eine ausreichend große Höhe des memristiven Materialabschnitts 130 kann jedoch in jedem Fall realisiert werden, um ideale analoge Leseeigenschaften zu erreichen.
2A und 2B zeigen verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur 100 in einer schematischen Ansicht. Eine Überlappung der ersten Steuerleitung 111 und der zweiten Steuerleitung 121 miteinander kann einen Kreuzungspunktbereich 240 und einen Kreuzungspunktbereich definieren. Der Kreuzungspunktbereich 240 kann eine vertikale Projektion der zweiten Elektrode 120 auf die erste Elektrode 110 oder umgekehrt sein. Der Kreuzungspunktbereich 240 kann innerhalb einer Ebene senkrecht zur Höhenrichtung 101 (d. h. parallel zu den Querrichtungen 103, 105) definiert sein. Der Absolutwert (Abstand 243 multipliziert mit Abstand 245) des Kreuzungspunktbereichs 240 kann durch eine Breite 213 (entlang der zweiten seitlichen Richtung 103) der ersten Steuerleitung 111 und eine Breite 225 (entlang der ersten seitlichen Richtung 105) definiert sein) der zweiten Steuerleitung 121. Der Kreuzungspunktbereich 240 kann den Abschnitt der ersten Steuerleitung 111 definieren, der die erste Elektrode 110 der memristiven Struktur 100 bereitstellt, und den Abschnitt der zweiten Steuerleitung 121, der die zweite Elektrode 120 bereitstellt der memristiven Struktur 100. Der Bereich zwischen dem Abschnitt der ersten Steuerleitung 111, der die erste Elektrode 110 der memristiven Struktur 100 bereitstellt, und dem Abschnitt der zweiten Steuerleitung 121, der die zweite Elektrode 120 der memristiven Struktur 100 bereitstellt, kann sein als Kreuzungspunktbereich betrachtet.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Abmessung des memristiven Materialabschnitts 130 parallel zu dem Kreuzungspunktbereich 240 größer sein als eine Abmessung des Kreuzungspunktbereichs 240, wie beispielsweise in 2A und 2B dargestellt kann eine erste seitliche Abmessung 235 des memristiven Materialabschnitts 130 entlang der ersten seitlichen Richtung 105 größer sein als eine erste seitliche Abmessung 245 des Kreuzungspunktbereichs 240 entlang der ersten seitlichen Richtung 105. Wie beispielsweise in 2A und 2B dargestellt, kann eine zweite seitliche Abmessung 233 des memristiven Materialabschnitts 130 entlang der zweiten seitlichen Richtung 103 größer als eine zweite seitliche Abmessung 243 des Kreuzungspunktbereichs 240 entlang der zweiten seitlichen Richtung 103 sein. Dementsprechend kann der Oberflächenbereich 230 sein des Abschnitts 130 aus memristivem Material kann größer sein als der Kreuzungspunktbereich 240 ermöglichen eine einfachere Herstellung eines memristiven Kreuzschienen-Arrays, da die Verarbeitungsanforderungen zum Strukturieren solcher Strukturen mit zunehmenden seitlichen Abmessungen abnehmen können. In einigen Aspekten können mehrere (oder sogar alle) Teile aus memristivem Material eines memristiven Kreuzschienen-Arrays durch eine seitlich nicht strukturierte Schicht aus memristivem Material bereitgestellt werden, siehe 4F und 5D.
In dem Fall, dass eine laterale Abmessung des memristiven Materialabschnitts 130 größer als eine laterale Abmessung des Kreuzungspunktbereichs 240 ist, kann das memristive Material des memristiven Materialabschnitts 130 in der Kreuzungspunktregion ein aktives Memristiv definieren Bereich, der seitlich von einem passiven memristiven Bereich umgeben ist. Das memristive Material des memristiven Materialabschnitts 130 außerhalb der Kreuzungspunktregion (z. B. in der passiven memristiven Region) kann nicht durch die erste Steuerleitung 111 und die zweite Elektrodensteuerleitung 121 adressiert werden. Das memristive Material des memristiven Materialabschnitts 130 außerhalb der Kreuzungspunktregion (z. B. in der passiven memristiven Region) kann in direktem Kontakt mit weder dem Abschnitt der ersten Steuerleitung 111 sein, der die erste Elektrode 110 der memristiven Struktur 100 bereitstellt, noch mit dem Abschnitt der zweiten Steuerleitung 121, die die zweite Elektrode 120 der memristiven Struktur 100 bereitstellt. Das memristive Material des memristiven Materialabschnitts 130 außerhalb des Kreuzungspunktbereichs (z. B. in dem passiven memristiven Bereich) kann nicht durch irgendeine Steuerleitung eines memristiven Arrays adressiert werden.
Wie in den 2A und 2B dargestellt, können die jeweiligen Steuerleitungen selbst die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 120 der memristiven Struktur 100 bereitstellen. In anderen Konfigurationen können dies jedoch die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 120 sein mit den korrespondierenden Steuerleitungen gekoppelt sein, und daher müssen die korrespondierenden Steuerleitungen nicht in direktem physischen Kontakt mit dem memristiven Materialabschnitt 130 sein (z. B. können die korrespondierenden Steuerleitungen nicht in direktem physischem Kontakt mit dem memristiven Material in dem aktiven Memristiv sein Region).
3A und 3B zeigen verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur 100 in einer schematischen Ansicht. Eine Überlappung der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 120 miteinander kann den Kreuzungspunktbereich 240 und den Kreuzungspunktbereich ähnlich den oben unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschriebenen Aspekte definieren. Der Kreuzungspunktbereich 240 kann in diesem Fall eine vertikale Projektion der zweiten Elektrode 120 auf die erste Elektrode 110 oder umgekehrt sein. Der Absolutwert (Abstand 243 multipliziert mit Abstand 245) des Kreuzungspunktbereichs 240 kann durch einen Elektrodenbereich (z. B. entlang der seitlichen Richtungen 103, 105) der jeweiligen Elektroden 110, 120 definiert sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten ist ein Kontaktabstand (z. B. Abstand 243 und/oder Abstand 245, der in 2A bis 3B veranschaulicht ist), der zwischen der ersten Elektrode 110 und dem Abschnitt 130 aus memristivem Material entlang einer Richtung (z. B. entlang der Richtung) definiert ist 103 und/oder entlang der Richtung 105) kleiner ist als eine Breite (233, 235) des memristiven Materialabschnitts 130 entlang derselben Richtung. Auf ähnliche Weise ist ein Kontaktabstand, der zwischen der zweiten Elektrode 120 und dem memristiven Materialabschnitt 130 entlang einer Richtung (z. B. entlang der Richtung 103 und/oder entlang der Richtung 105) definiert ist, kleiner als eine Breite (233, 235) der memristiven Materialabschnitt 130 entlang der gleichen Richtung.
4A bis 4F zeigen verschiedene Aspekte einer memristiven Materialschicht 400, die einen oder mehrere memristive Materialabschnitte 130 einer oder mehrerer memristiver Strukturen 100 bereitstellt. In einigen Aspekten ein oder mehrere Abschnitte der memristiven Materialschicht 400 kann ein oder mehrere memristive Materialabschnitte 130 einer oder mehrerer memristiver Strukturen 100 sein, die in einem memristiven Array enthalten sind, z. B. in dem memristiven Kreuzschienen-Array 500 enthalten sind den einen oder die mehreren memristiven Materialabschnitte 130 umgeben. Der memristive Materialabschnitt 130 kann in der Kreuzungspunktregion zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 120 angeordnet sein. Der mindestens eine andere Abschnitt 430 kann einen oder mehrere oder alle bedecken Regionen zwischen den Kreuzungspunktregionen eines memristiven Kreuzschienen-Arrays.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann der mindestens eine andere Abschnitt 430 der memristiven Materialschicht 400 beispielsweise eine Dicke aufweisen, die größer ist als der Abstand 101d von der ersten Elektrode (110) zu der zweiten Elektrode (120). Der mindestens eine andere Abschnitt 430 der memristiven Materialschicht 400 kann beispielsweise eine Dicke aufweisen, die größer ist als die Abmessung 101m des einen oder der mehreren memristiven Materialabschnitte 130.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die memristive Materialschicht 400 eine Oberfläche 110t (z. B. eine obere Oberfläche) der ersten Elektrode 110, die der zweiten Elektrode 120 zugewandt ist, und eine Oberfläche 120b (z. B. eine untere Oberfläche) der zweiten Elektrode bedecken 120, die der ersten Elektrode 110 zugewandt ist. In einigen Aspekten kann die memristive Materialschicht 400 zusätzlich mindestens eine weitere Oberfläche 110s (z. B. eine laterale Oberfläche, z. B. eine Seitenwand) der ersten Elektrode 110 und/oder mindestens eine weitere Oberfläche bedecken 110s (z. B. eine Seitenfläche, z. B. eine Seitenwand) der zweiten Elektrode 120, siehe z. B. 4C bis 4E.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die memristive Materialschicht 400 ein memristives Grundmaterial, z. B. Wismutferrit, oder irgendein anderes geeignetes memristives Grundmaterial enthalten (z. B. daraus bestehen). In einigen Aspekten kann zum Bereitstellen des memristiven Materialabschnitts 130 das memristive Grundmaterial mit einem Dotierstoff mit einer ersten Dotierstoffkonzentration dotiert werden. Der Dotierstoff kann kristallographische Leerstellen (z. B. Sauerstoffleerstellen) enthalten, die in das Grundmaterial eingeführt werden. Der Dotierstoff kann kristallographische Fangstellen (z. B. Titanionen) enthalten, um die kristallographischen Leerstellen (z. B. die Sauerstoffleerstellen) einzufangen. In einigen Aspekten kann der memristive Materialabschnitt 130 das Basismaterial enthalten, das sowohl mit Leerstellen als auch mit Leerstellen-Fangstellen dotiert ist. In einigen Aspekten kann das memristive Grundmaterial 400 zum Bereitstellen des mindestens einen anderen Abschnitts 430 der Speichermaterialschicht 400 in Bezug auf den Dotierstoff undotiert sein oder kann mit einer zweiten Dotierstoffkonzentration dotiert sein, die sich von (z. B. weniger als 100) unterscheidet als, z. B. mindestens eine Größenordnung niedriger als) die erste Dotierstoffkonzentration.
5A bis 5D zeigen verschiedene Aspekte eines memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 in einer schematischen Ansicht. Das memristive Kreuzschienen-Array 500 kann ohne Einschränkung der Allgemeinheit M mal N memristive Strukturen 100 (in einem sogenannten MxN-Array) enthalten, die durch eine Anzahl von M ersten Steuerleitungen 111 (j) und eine Anzahl von N zweiten Steuerleitungen 121 gebildet werden (i) wobei j von 1 bis M reicht und i von 1 bis N reicht. In jeder der Kreuzungspunktregionen eines korrespondierenden Paars aus ersten Steuerleitungen (j) und zweiten Steuerleitungen (i) ist ein memristiver Materialabschnitt 130(i,j) gebildet, um die memristive Struktur 100(i,j) bereitzustellen. Das memristive Kreuzschienen-Array 500 kann memristive Strukturen 100(i,j) beinhalten, wobei jede der memristiven Strukturen 100(i,j) wie hierin unter Bezugnahme auf die memristive Struktur 100 beschrieben konfiguriert sein kann.
6A bis 6G zeigen verschiedene Aspekte eines memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 und einer oder mehrerer memristiver Strukturen 100 in einer schematischen Ansicht. In einigen Aspekten können die erste Steuerleitung 111 und/oder die erste Elektrode 110 konfiguriert (z. B. gebildet, z. B. gemustert) sein, um ein elektrisches Feld, das über die erste Steuerleitung 111 und/oder die erste Elektrode 110 anwendbar ist, im Kreuz zu kanalisieren -Punktregionen 100r(ij). In anderen Aspekten können die zweite Steuerleitung 121 und/oder die zweite Elektrode 120 konfiguriert (z. B. geformt, z. B. gemustert) sein, um ein elektrisches Feld, das über die zweite Steuerleitung 121 und/oder die zweite Elektrode 120 anwendbar ist, im Kreuz zu kanalisieren -Punktregionen 100r(i,j). In noch anderen Aspekten kann der memristive Materialabschnitt 130 und/oder ein Materialabschnitt 430 neben dem memristiven Materialabschnitt 130 konfiguriert (z. B. gebildet, z. B. gemustert, dotiert) sein, um ein elektrisches Feld zu kanalisieren, das über die erste Steuerleitung 111 und angelegt werden kann /oder die erste Elektrode 110 und über die zweite Steuerleitung 121 und/oder die zweite Elektrode 120 in den Kreuzungspunktbereichen 100r(i,j).
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 6A veranschaulicht, können die erste Steuerleitung 111 und/oder die erste Elektrode 110 derart strukturiert und/oder ausgebildet sein, dass ein Teil 610(i, j) der ersten Steuerleitung 111 und/oder die erste Elektrode 110 ragt (z. B. in der Höhenrichtung) in den memristiven Materialabschnitt 130 in den Kreuzungspunktregionen 100r(i,j). Dies kann eine höhere elektrische Felddichte in den Kreuzungspunktregionen 100r(i,j) als außerhalb der Kreuzungspunktregionen 100r(i,j) verursachen. Der Abschnitt 610(i,j) kann eine abgewinkelte oder gekrümmte Oberfläche 610t aufweisen, die der zweiten Elektrode 120 und/oder der zweiten Steuerleitung 121 (i) zugewandt ist. Der vorstehende Abschnitt 610(i,j) kann einen effektiven Abstand von der ersten Elektrode 110 zu der zweiten Elektrode 120 auf einen Wert reduzieren, der kleiner ist als eine Dicke der Schicht 400 aus memristivem Material, die die Abschnitte 130(i,j) aus memristivem Material bereitstellt).
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 6B dargestellt, kann eine Oberfläche 400t (z. B. eine obere Oberfläche) der Schicht 400 aus memristivem Material so strukturiert und/oder gebildet sein, dass die Schicht 400 aus memristivem Material eine geringere Dicke (z.B. eine kleinere Abmessung entlang der Richtung 101) in den Kreuzungspunktbereichen 100r(i,j) als außerhalb der Kreuzungspunktbereiche 100r(i,j). Die Oberfläche 400t der memristiven Materialschicht 400 kann ein im Wesentlichen periodisches Muster aufweisen, das mit dem Abstand (z. B. in seitlicher Richtung entlang der Richtung 103) zwischen benachbarten ersten Steuerleitungen 111(j) und/oder ersten Elektroden 110 korreliert ist. Die jeweiligen zweiten Steuerleitungen 121 (i) kann direkt auf der gemusterten (z. B. höhengemusterten) memristiven Materialschicht 400 abgeschieden werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 6C, 6D und 6E veranschaulicht, können die jeweiligen zweiten Steuerleitungen 121(i) des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 beabstandet von der memristiven Materialschicht 400 ausgebildet sein Die zweiten Elektroden 120(i,j) können in direktem physischen Kontakt mit der memristiven Materialschicht 400 stehen und die zweiten Steuerleitungen 121 (i) können elektrisch leitend mit korrespondierenden zweiten Elektroden verbunden sein (z. B. in direktem physischen Kontakt stehen). 120 (i, j = 1 bis N). Ein Raum 620 zwischen benachbarten zweiten Elektroden 120(i,j) (und zwischen den zweiten Steuerleitungen 121(i) und der Schicht 400 aus memristivem Material) kann frei von memristivem Material sein (z. B. frei von dem memristiven Grundmaterial, das in dem memristiven Material enthalten ist). Materialschicht 400), frei von jeglichem Material (z. B. wird ein Luftspalt gebildet) oder gefüllt mit einem dielektrischen Material (z. B. gefüllt mit einem Oxidmaterial, das keine memristiven Eigenschaften hat).
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 6C und 6E veranschaulicht, kann ein Raum 610 zwischen benachbarten ersten Elektroden 110(i,j) oder ersten Steuerleitungen 111 (j) frei von memristivem Material sein (z. B. frei des memristiven Grundmaterials, das in der Schicht 400 aus memristivem Material enthalten ist), frei von jeglichem Material (z. B. wird ein Luftspalt gebildet) oder gefüllt mit einem dielektrischen Material (z. B. gefüllt mit einem Oxidmaterial, das keine memristiven Eigenschaften hat).
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 6G dargestellt, kann ein Raum 620 zwischen benachbarten zweiten Elektroden 120(i, j) oder zweiten Steuerleitungen 121(j) frei von memristivem Material sein (z. B. frei von dem memristiven Grundmaterial). Material, das in der Schicht 400 aus memristivem Material enthalten ist), frei von jeglichem Material (z. B. wird ein Luftspalt gebildet) oder gefüllt mit einem dielektrischen Material (z. B. gefüllt mit einem Oxidmaterial, das keine memristiven Eigenschaften hat).
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 6G dargestellt, können die jeweiligen ersten Steuerleitungen 111(j) des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 beabstandet von der memristiven Materialschicht 400 ausgebildet sein. Die ersten Elektroden 110(i, j) können in direktem physischen Kontakt mit der memristiven Materialschicht 400 stehen und die ersten Steuerleitungen 111(j) können elektrisch leitend mit korrespondierenden ersten Elektroden 110 (i = 1 bis M, j) verbunden sein (können z. B. in direktem physischen Kontakt stehen). Ein Raum 610 zwischen benachbarten ersten Elektroden 110(i, j) (und zwischen den ersten Steuerleitungen 111 (j) und der Schicht 400 aus memristivem Material) kann frei von memristivem Material sein (z. B. frei von dem memristiven Grundmaterial, das in dem Memristiv enthalten ist). Materialschicht 400), frei von jeglichem Material (z. B. wird ein Luftspalt gebildet) oder gefüllt mit einem dielektrischen Material (z. B. gefüllt mit einem Oxidmaterial, das keine memristiven Eigenschaften hat).
7A und 7B zeigen verschiedene Aspekte einer memristiven Struktur 100, die z. B. in einem memristiven Kreuzschienen-Array enthalten ist, in einer schematischen Ansicht. In einigen Aspekten kann zumindest ein Teil der memristiven Materialschicht 400 modifiziert werden, z. B. um eine Leerstellendotierung V+ oder V- in den Kreuzungspunktbereichen 100r(i,j) zu bewirken, wie in 7A dargestellt. In einigen Aspekten kann der memristive Materialabschnitt 130 ein memristives Material vom n-Typ umfassen, das eine positive Leerstellendotierung V+ aufweist, z. Anionen-Leerstelle. In anderen Aspekten kann der memristive Materialabschnitt 130 ein memristives Material vom p-Typ umfassen, das eine negative Leerstellendotierung V-, z. freie Stelle. In dem Fall, dass das memristive Material, das den memristiven Materialabschnitt 130 bildet, ein Oxid ist, z. B. BiFeyOx, kann die Leerstellendotierung V+ durch Sauerstoffleerstellen VO+ verursacht werden. In einigen Aspekten kann zumindest ein Teil der memristiven Materialschicht 400 modifiziert werden, z. B. um Fangstellen T in den Kreuzungspunktbereichen 100r(i,j) zu verursachen, wie in 7B dargestellt. Dementsprechend kann der memristive Materialabschnitt 130 Fangstellen T umfassen. Beispielsweise können die Fangstellen T durch Einbringen von Metallionen (z. B. Titanionen) in das memristive Material verursacht werden.
Eine Funktion des memristiven Materialabschnitts 130 kann in Bezug auf bewegliche Leerstellen V+ verstanden werden, die lokal in Bereichen des memristiven Materialabschnitts 130 eingefangen werden können. Die Fangstellen T können neben der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 120 eingeführt werden und die beweglichen Leerstellen V+ können sich selektiv entweder in den Bereich neben der ersten Elektrode 110 oder in den Bereich neben der zweiten Elektrode 120 bewegen und dort korrespondierend in einem elektrischen Feld eingefangen werden. Dies kann die selektive Erzeugung einer Schottky-Diode entweder mit maximaler Barrierenhöhe an der ersten Elektrode 110 oder mit maximaler Barrierenhöhe an der zweiten Elektrode 120 ermöglichen, so dass die memristive Struktur 100 ein nichtlineares Schaltverhalten zeigt und selbstgleichrichtend ist.
8A bis 8C zeigen verschiedene Aspekte des Modifizierens eines memristiven Materials in den Kreuzungspunktbereichen 100r(i, j), um ein memristives Kreuzschienen-Array zu bilden. In einigen Aspekten kann zumindest ein Teil der memristiven Materialschicht 400 oder ein Teil eines memristiven Materials in den Kreuzungspunktregionen 100r(i, j) modifiziert werden, um Fangstellen T in den Kreuzungspunktregionen 100r(i, j) zu verursachen.
Wie in 8A dargestellt, können die Fangstellen T durch eine Implantation 800 von Metallionen, z. B. Titanionen, verursacht werden. Diese Ionenimplantation 800 kann vor dem Bilden der zweiten Elektroden und/oder der zweiten Steuerleitungen 121 ausgeführt werden. Die Ionenimplantation 800 kann über eine Maske (z. B. eine strukturierte Maskenschicht) ausgeführt werden, um die Ionen nur im Kreuz zu implantieren -Punktregionen 100r(i,j). Veranschaulichend kann der aktive memristive Materialabschnitt 130 durch die implantierten Ionen definiert werden. Daher ist eine Strukturierung der memristiven Materialschicht 400 möglicherweise nicht erforderlich. Auf ähnliche Weise können die Leerstellen V+ lokal verursacht werden, z. B. nur in den Kreuzungspunktbereichen 100r(i,j), um dadurch aktive memristive Materialabschnitte 130 zu definieren. Es kann verstanden werden, dass es sich in einigen Aspekten um ein memristives Material handelt Schicht 400 gebildet, die ein memristives Material enthält, wobei jedoch Teile der Schicht 400 aus memristivem Material modifiziert sind, um aktive memristive Materialteile 130 und nicht aktive memristive Materialteile 430 bereitzustellen, wobei aktive memristive Materialteile 130 memristive Funktionen wie hierin beschrieben bereitstellen und wobei nicht-aktive memristive Materialabschnitte 430 nicht in Bezug auf memristive Funktionen verwendet werden. Die nicht aktiven memristiven Materialabschnitte 430 können die aktiven memristiven Materialabschnitte 130 elektrisch voneinander trennen und können eine Adressierung der aktiven memristiven Materialabschnitte 130 über eine Kreuzschienenelektrodenstruktur ermöglichen.
Wie in 8B und 8C dargestellt, können die Leerstellen-Fangstellen T durch lokale Diffusion von Metallionen, z. B. Titanionen, in die memristive Materialschicht 400 während der Herstellung der memristiven Materialschicht 400 verursacht werden Herstellung können die Leerstellen-Fangstelle T im Wesentlichen lokal fixiert werden, um einen Betrieb der memristiven Struktur zu ermöglichen.
Wie in 8B dargestellt, können die Metallionen in die erste Elektrode 110 oder die erste Steuerleitung 111 eingeführt werden, um die Fangstellen T in einen Bereich der memristiven Materialschicht 400 neben der ersten Elektrode 110 oder der ersten Steuerung einzuführen Leitung 111. Nachdem die memristive Materialschicht 400 gebildet ist, werden die Metallionen D aus der ersten Elektrode 110 oder der ersten Steuerleitung 111 in die memristive Materialschicht 400 diffundiert D. Dadurch kommt es zu lokalen Implantationen von Metallionen und einer lokalen Erzeugung von Fangstellen T kann in der memristiven Materialschicht 400 verursacht werden.
Wie in 8C dargestellt, können die Metallionen in die zweite Elektrode 120 oder die zweite Steuerleitung 121 eingeführt werden, um die Fangstellen T in einen Bereich der memristiven Materialschicht 400 neben der zweiten Elektrode 110 oder der zweiten Steuerung einzuführen Leitung 111. Die Metallionen werden aus der zweiten Elektrode 110 oder der zweiten Steuerleitung 111 in die Schicht 400 aus memristivem Material diffundiert D. Dadurch können lokale Implantationen von Metallionen und eine lokale Erzeugung von Haftstellen T in der Schicht 400 aus memristivem Material bewirkt werden.
9A und 9B zeigen einen Vergleich von Strom/Spannungs-(I/V)-Eigenschaften einer memristiven Struktur 100 mit einer Dicke (siehe Abstand 101d wie hierin beschrieben) über einer kritischen Dicke - dargestellt in 9A - und eine memristive Struktur mit einer Dicke unterhalb der kritischen Dicke - dargestellt in 9B.
Die gemessenen I/V-Eigenschaften zeigen eine Hystereseschleife, wobei sich die elektrischen Eigenschaften der memristiven Struktur beim Überschreiten der kritischen Dicke ändern, z. B. in einigen Aspekten kann die kritische Dicke 150 nm oder mehr als 150 nm, z. B. 200, betragen Nanometer oder 250 Nanometer. Die Änderung der elektrischen Eigenschaften der memristiven Struktur ist in 9A und 9B in Bezug auf die Reihenfolge dargestellt, in der die Teile 1 bis 4 der Hystereseschleife miteinander verbunden werden.
In dem Fall, dass die memristive Struktur 100 eine Dicke oberhalb einer kritischen Dicke aufweist (siehe 9A), kann die memristive Struktur 100 kontinuierlich von einem Zustand mit niedrigem Widerstand (LRS) in einen Zustand mit hohem Widerstand (HRS) wechseln, während sie sich absenkt die Spannung, die über dem memristiven Teil von einer positiven auf eine negative Spannung abfällt. Auf ähnliche Weise kann die memristive Struktur 100 kontinuierlich von einem hochohmigen Zustand (HRS) in einen niederohmigen Zustand (LRS) umschalten, während sie die Spannung, die über dem memristiven Abschnitt abfällt, von einer negativen auf eine positive Spannung erhöht. Daher kann eine Spannungsschleifensequenz Vmax bis V=0 gefolgt von V=0 bis -Vmax gefolgt von -Vmax bis V=0 und zurück von V=0 bis Vmax eine Stromschleife mit einem korrespondierenden LRS-Zweig (siehe Zweig 1) verursachen zur Spannungsänderung von Vmax auf V=0, ein HRS-Zweig (siehe Zweig 2) korrespondierend der Spannungsänderung von V=0 auf -Vmax, ein LRS-Zweig (siehe Zweig 3) korrespondierend der Spannungsänderung von -Vmax auf V = 0, und einen HRS-Zweig (siehe Zweig 4), der der Spannungsänderung von V = 0 auf Vmax entspricht.
Im Gegensatz dazu kann für die memristive Struktur, die eine Dicke unterhalb einer kritischen Dicke hat (siehe 9B), dieselbe Spannungssequenz eine Stromschleife mit einem LRS-Zweig (siehe Zweig 1) korrespondierend der Spannungsänderung von Vmax verursachen auf V = 0, ein weiterer LRS-Zweig (siehe Zweig 2) korrespondierend der Spannungsänderung von V = 0 auf -Vmax, ein HRS-Zweig (siehe Zweig 3) korrespondierend der Spannungsänderung von -Vmax auf V = 0 und ein weiterer HRS-Zweig (siehe Zweig 3). Zweig (siehe Zweig 4) korrespondierend der Spannungsänderung von V=0 auf Vmax. Mit anderen Worten, die als Vergleich gezeigte memristive Struktur kann ein allgemein bekanntes Verhalten zeigen, bei dem die memristive Struktur möglicherweise nicht von einem niederohmigen Zustand (LRS) in einen hochohmigen Zustand (HRS) umschaltet, während sie die Spannung senkt, die über der memristiven Struktur abfällt Anteil von einer positiven zu einer negativen Spannung und umgekehrt. Die als Vergleich gezeigte memristive Struktur kann nur durch Anlegen der maximalen Spannung ±Vmax von einem LRS-Zustand in einen HRS-Zustand oder von einem HRS- in einen LRS-Zustand geschaltet werden.
Die memristive Struktur 100, die eine Dicke über einer kritischen Dicke (siehe 9A) hat, kann eine elektrische Eigenschaft haben, die benötigt wird, um neuronale Netzwerkfunktionen oder allgemein Anwendungen künstlicher Intelligenz (KI) effizient zu implementieren, da sie währenddessen programmiert werden kann eine Trainingsprozedur ohne die Notwendigkeit, eine maximale Spannung anzulegen, um den memristiven Materialabschnitt 130 von LRS- zu HRS- oder HRS- zu LRS-Zuständen umzuschalten.
Die in 9A gezeigten I/V-Eigenschaften können in einem memristiven Kreuzschienen-Array 500 wie hierin beschrieben realisiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass 9A eine Hystereseschleife mit einem positiven Teil (Zweige 1 und 4), der positiven Spannungen zugeordnet ist, und einem negativen Teil (Zweige 2 und 3), der negativen Spannungen zugeordnet ist, zeigt. In dem Fall, dass nur eine positive Lesespannung zum Lesen der memristiven Struktur 100 verwendet wird, kann es für einen Betrieb der memristiven Struktur 100 ausreichend sein, wenn die I/V-Charakteristik nur den positiven Teil enthält; und in dem Fall, dass nur eine negative Lesespannung verwendet wird, um die memristive Struktur 100 zu lesen, kann es für einen Betrieb der memristiven Struktur 100 ausreichend sein, wenn die I/V-Eigenschaften nur den negativen Teil enthalten. Jedoch ermöglicht eine I/V-Charakteristik, die sowohl den positiven als auch den negativen Teil enthält, wie in 9A dargestellt, einen Betrieb, z. B. ein Auslesen, mit positiven und/oder negativen Lesespannungen.
Der memristive Materialabschnitt 130 kann ein Abschnitt einer memristiven Schicht sein, die BiFeO3 mit einer Dicke von beispielsweise etwa 500 nm enthält (oder daraus besteht). Um zu untersuchen, ob sich der Strom kontinuierlich als Funktion linearer Rampen der angelegten Spannung ändert (wie unter Bezugnahme auf 9A beschrieben), wurde eine Spannung an eine Wortleitung j (z. B. die zweite Steuerleitung 121) des Memristivs angelegt Kreuzschienen-Array 500 und eine Bitleitung i (z. B. die erste Steuerleitung 111) des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 für memristive Strukturen (i, j) an jedem Kreuzungspunkt des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500. Die Spannung wurde zeitlich linear erhöht von 0 V bis +Vmax (z. B. +5 V) und von +Vmax bis 0 V und von 0 V bis Vmax (z. B. 5 V) und von Vmax bis 0 V. Der gemessene Strom kann ausgewertet werden und zeigt eine kontinuierliche Änderung im Strom für alle memristiven Strukturen (i, j) des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500. Im Gegensatz dazu zeigen 10A und 10B I/V-Eigenschaften von memristiven Strukturen mit nicht-analogem (z. B. digitalem) Verhalten, das a zeigt nicht kontinuierliche Änderung (z. B. ein Schritt) in der Strom-/Spannungsschleife.
11A und 11B zeigen einen Vergleich von Read(r)-Eigenschaften einer memristiven Struktur 100, die ein analoges Verhalten zeigt und eine Dicke (siehe Abstand 101d wie hierin beschrieben) oberhalb einer kritischen Dicke - dargestellt in 10 - aufweist. 11 A - und eine memristive Struktur, die ein analoges Verhalten zeigt, aber eine Dicke unterhalb der kritischen Dicke hat - dargestellt in 11B mit unterschiedlicher Polarität der Initialisierung (Vini = +IVmaxl, Vini = |Vmax|) und der Lesespannung (Vread = +IVreadl, Vread = |Vread|). Unterschiedliche Schreibspannungen zwischen |Vmax| und +|Vmax| angewendet werden.
11A zeigt einen ersten Graphen 1101a, der einem Übergang der memristiven Struktur 100 zwischen einem LRS-Zustand (Vini = +|Vmax|) und einem HRS-Zustand zugeordnet ist, indem unterschiedliche Schreibspannungen zwischen +|Vmax| angelegt werden und -|Vmax| nach jeder positiven Initialisierung und positiven Lesespannung. Jede Sequenz umfasst zuerst eine positive Initialisierung (Vini = +|Vmax|), eine Schreibspannung in vordefinierten Schritten zwischen |Vmax| und +|Vmax| und eine positive Lesespannung zum Auslesen des Lesestroms. Die positive Lesespannung kann beispielsweise +2 V sein und die positive Initialisierungsspannung kann beispielsweise +5,5 V und +|Vmax| sein kann beispielsweise +5,5 V und -|Vmax| sein kann zum Beispiel -5,5 V sein; jedoch können auch andere Spannungsbereiche verwendet werden.
11 A zeigt einen zweiten Graphen 1102a, der einem Übergang der memristiven Struktur 100 zwischen einem LRS-Zustand (Vini = -|Vmax|) und einem HRS-Zustand durch Anlegen einer ersten Schreibspannung zwischen +|Vmax| zugeordnet ist und -|Vmax| nach jeder negativen Initialisierung und negativen Lesespannung. Jede Sequenz umfasst zuerst eine negative Initialisierung (Vini = -|Vmax|), eine Schreibspannung in vordefinierten Schritten zwischen IVmaxl und +|Vmax| und eine negative Lesespannung, um den Lesestrom auszulesen. Die negative Lesespannung kann beispielsweise -2 V sein und die negative Initialisierungsspannung kann beispielsweise -5,5 V und -|Vmax| sein kann beispielsweise - 5,5 V und +|Vmax| sein kann beispielsweise +5 V sein; jedoch können auch andere Spannungsbereiche verwendet werden.
11A zeigt einen dritten Graphen 1103a, der einem Übergang der memristiven Struktur 100 zwischen einem HRS-Zustand (Vini = -|Vmax|) und einem LRS-Zustand zugeordnet ist, indem unterschiedliche Schreibspannungen zwischen -|Vmax| angelegt werden und +|Vmax| nach jeder negativen Initialisierung und positiven Lesespannung. Jede Sequenz umfasst zuerst eine negative Initialisierung (Vini = -|Vmax|), eine Schreibspannung in vordefinierten Schritten zwischen -|Vmax| und +|Vmax| und eine positive Lesespannung zum Auslesen des Lesestroms. Die positive Lesespannung kann beispielsweise +2 V sein und die negative Initialisierungsspannung kann beispielsweise -5,5 V und -|Vmax| sein kann beispielsweise -5,5 V und +|Vmax| sein kann beispielsweise +5,5 V sein; jedoch können auch andere Spannungsbereiche verwendet werden.
11A zeigt einen vierten Graphen 1104a, der einem Übergang der memristiven Struktur 100 zwischen einem HRS-Zustand (Vini = -|Vmax|) und einem LRS-Zustand zugeordnet ist, indem unterschiedliche Schreibspannungen zwischen -|Vmax| angelegt werden und +|Vmax| nach jeder positiven Initialisierung und negativen Lesespannung. Jede Sequenz umfasst zuerst eine positive Initialisierung (Vini = +|Vmax|), eine Schreibspannung in vordefinierten Schritten zwischen -|Vmax| und +|Vmax| und eine negative Lesespannung, um den Lesestrom auszulesen. Die negative Lesespannung kann beispielsweise -2 V sein und die positive Initialisierungsspannung kann beispielsweise +5,5 V und +|Vmax| sein kann beispielsweise +5,5 V und -|Vmax| sein kann zum Beispiel -5,5 V sein; jedoch können auch andere Spannungsbereiche verwendet werden.
11A veranschaulicht, dass die memristive Struktur 100 gemäß verschiedenen Aspekten ein analoges Verhalten und eine symmetrische Lesecharakteristik zeigt. Die symmetrische Lesecharakteristik kann ein Beispiel einer Lesestrom-gegen-Schreibspannungs-Charakteristik mit mindestens einer Krümmungsänderung sein. Als ein Beispiel können die gleichen Leseströme unabhängig von einem Startzustand der memristiven Struktur 100 erhalten werden, z. B. sind die Kurven des Lesestroms gegenüber der Schreibspannung die gleichen für ein Schreiben, das bei HRS beginnt, und ein Schreiben, das bei HRS beginnt LRS. Außerdem gibt es einen großen Bereich der Schreibspannung, in dem sich der Lesestrom linear ändert, nämlich Vwrite = -4 V bis +2 V (siehe Diagramme 1101a, 1102a), Vwrite = +2 V bis +5 V (siehe Diagramm 1103a), und Vwrite = -5 V bis -2 V (siehe Graph 1104a). Dies kann mit den hierin unter Bezugnahme auf 9A beschriebenen I/V-Eigenschaften verknüpft sein.
Im Gegensatz dazu hat in dem Fall, dass eine memristive Struktur keine symmetrische Lesecharakteristik oder keine Krümmungsänderung in der Lesestrom-gegen-Schreibspannungs-Charakteristik aufweist, z. B. eine memristive Struktur einen zu dünnen memristiven Materialabschnitt, der verbunden sein kann die I/V-Charakteristiken, wie hierin unter Bezugnahme auf 9B beschrieben, die Lesestrom-gegen-Schreibspannungs-Charakteristiken können von einem Anfangszustand der memristiven Struktur abhängen, wie in 11B in den Graphen 1101b, 1102b, 1103b, 1104b vergleichend dargestellt zu den Graphen 1101a, 1102a, 1103a, 1104a von 11A. Die Änderung der ausgelesenen aktuellen memristiven Struktur hängt von der Polarität der Initialisierung und der Lesespannung ab.
Im Gegensatz zu 11A und 11B, die Lesecharakteristiken für memristive Strukturen mit analogem Schaltverhalten zeigen, zeigen 12A und 12B Lesecharakteristiken von memristiven Strukturen mit nicht-analogem (z. B. digitalem) Verhalten, das zeigt eine unstetige Änderung (z. B. einen Schritt) in der Strom-/Spannungsschleife in den Graphen 1201a, 1202a, 1203a, 1204a, 1201b, 1202b, 1203b, 1204b im Vergleich zu den Graphen 1101a, 1102a, 1103a, 1104a, 1101b, 1102b, 1103b, 1104b der 11A und 11B.
Wie oben dargestellt, kann sich der Lesestrom von memristiven Strukturen (i, j), die in einem memristiven Kreuzschienen-Array 500 enthalten sind, für unterschiedliche Schreibspannungsamplituden mit positiver Polarität nach der Initialisierung in den HRS und mit negativer Polarität nach der Initialisierung in den LRS kontinuierlich ändern. Die Spannung wird beispielsweise an die Wortleitung (j) und die Bitleitung (i) angelegt, um die memristive Struktur (i, j) in jedem Kreuzungspunkt des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 zu adressieren B. eine BiFe03-Schicht mit einer Dicke von etwa 500 nm oder jeder anderen geeigneten Dicke über der kritischen Dicke sein. Die memristive BiFe03-Struktur kann mit einer Initialisierungsspannung (z. B. einer positiven Initialisierung, z. B. Vini = +5,5 V, oder einer negativen Initialisierung, z. B. Vini = -5,5 V) initialisiert werden. Es können verschiedene Schreibströme im Bereich von Vwrite = -5,5 V bis Vwrite = +5,5 V angelegt werden. Der Lesestrom Iread kann gemessen werden, indem ein Lesespannungsimpuls angelegt wird (z. B. eine positive Lesespannung, z. B. Vread = +2 V, oder eine negative Lesespannung, z. B. Vread = -2 V).
Um zu bestimmen, ob eine memristive Struktur 100 eines memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 eine symmetrische Lesecharakteristik und/oder mindestens eine Krümmungsänderung in der Lesecharakteristik hat oder nicht, kann jede memristive Struktur (i, j) durch Anwenden von a initialisiert werden Schreibspannungsimpuls mit einer Amplitude von +Vmax in LRS und geändert von LRS zu HRS mit Schreibspannungsimpulsen mit einer Amplitude zwischen +Vmax und Vmax (z. B. +6,0 V, +5,5 V, +5,0 V, +4,5 V, +4,0 V, + 3,5 V, +3,0 V, +2,5 V, +2,0 V, +1,5 V, +1,0 V, +0,5 V, 0 V, -0,5 V, -1,0 V, -1,5 V, -2,0 V, -2,5 V, -3,0 V, -3,5 V, -4,0 V, -4,5 V, -5,0 V, -5,5 V, -6,0 V) in einen höherohmigen Zustand im Bereich zwischen LRS (Schreibspannungsamplitude +6,0 V) und HRS (Schreibspannungsamplitude - Vmax), und dann wird der Lesestrom durch Anlegen eines Lesespannungsimpulses von Vread = +2 V oder irgendeiner anderen geeigneten Lesespannung bestimmt. Dies entspricht Zweig 1 in 9A.
Jede memristive Struktur (i, j) kann initialisiert werden, indem ein Schreibspannungsimpuls mit einer Amplitude von +Vmax in LRS angelegt wird (siehe Ersatzschaltbild 1300a in 13) und anschließend von LRS zu HRS geändert wird (siehe Ersatzschaltbild 1300b in 13) mit Schreibspannungsimpulsen mit einer Amplitude zwischen +Vmax und -Vmax (z. B. +6,0 V, +5,5 V, +5,0 V, +4,5 V, +4,0 V, +3,5 V, +3,0 V, +2,5 V)., +2,0 V, +1,5 V, +1,0 V, +0,5 V, 0 V, -0,5 V, -1,0 V, -1,5 V, -2,0 V, -2,5 V, -3,0 V, - 3,5 V, -4,0 V, -4,5 V, -5,0 V, -5,5 V, -6,0 V) auf einen höheren Widerstandszustand im Bereich zwischen LRS (Schreibspannungsamplitude +6,0 V) und HRS (Schreibspannungsamplitude -Vmax) eingestellt. Wenn ein negativer Lesespannungsimpuls von Vread = -2 V angelegt wird, wird Zweig 2 in der IV-Charakteristik ausgelesen (siehe 9A).
Jede memristive Struktur (i, j) kann initialisiert werden, indem ein Schreibspannungsimpuls mit einer Amplitude von -Vmax in HRS angelegt wird (siehe Ersatzschaltbild 1300b in 13) und anschließend von HRS auf LRS geändert wird (siehe Ersatzschaltbild 1300a in 13) mit Schreibspannungsimpulsen mit einer Amplitude zwischen - Vmax und +Vmax (z. B. -6,0 V, -5,5 V, -5,0 V, -4,5 V, -4,0 V, -3,5 V, -3,0 V, -2,5 V)., -2,0 V, -1,5 V, -1,0 V, -0,5 V, 0 V, +0,5 V, +1,0 V, +1,5 V, +2,0 V, +2,5 V, +3,0 V, +3,5 V, +4,0 V, +4,5 V, +5,0 V, +5,5 V, +6,0 V) wurden auf einen höheren Widerstandszustand im Bereich zwischen HRS (Schreibspannungsamplitude -6,0 V) und LRS (Schreibspannungsamplitude +Vmax) eingestellt. Wenn ein negativer Lesespannungsimpuls von Vread = -2 V angelegt wird, wird Zweig 3 in der IV-Charakteristik ausgelesen (siehe 9A).
Jede memristive Struktur (i, j) kann durch Anlegen eines Schreibspannungsimpulses mit einer Amplitude von -Vmax in HRS initialisiert und anschließend von HRS auf LRS mit Schreibspannungsimpulsen mit einer Amplitude zwischen -Vmax und +Vmax (z. B. - 6,0 V, - 5,5 V, -5,0 V, -4,5 V, -4,0 V, -3,5 V, -3,0 V, -2,5 V, -2,0 V, -1,5 V, -1,0 V, -0,5 V, 0 V, +0,5 V, +1,0 V, +1,5 V, +2,0 V, +2,5 V, +3,0 V, +3,5 V, +4,0 V, +4,5 V, +5,0 V, +5,5 V, +6,0 V) auf einen niedrigeren Widerstandszustand im Bereich zwischen HRS (Schreibspannungsamplitude -6,0 V) und LRS (Schreibspannungsamplitude +Vmax) eingestellt, und dann kann der positive Lesestrom durch Anlegen eines Lesespannungsimpulses von Vread = +2 bestimmt werden V oder jede andere geeignete Lesespannung. Dies entspricht der Verzweigung 4 in 9A.
Für jede memristive Struktur (i, j) einer NxM-Kreuzschienenstruktur, wie hierin beschrieben, kann der Lesestrom gemäß verschiedenen Aspekten symmetrisch von der Amplitude der Schreibspannung abhängen, wenn die Polarität der Schreibspannung geändert wird. Dies zeigt eine Möglichkeit zur Herstellung von Querbalkenstrukturen mit einer idealen analogen memristiven Struktur 100.
Verschiedene hierin beschriebene Aspekte können sich auf Maßnahmen in einem memristiven Kreuzschienen-Array 500 beziehen, die die Bildung eines elektrischen Felds in der ausgewählten memristiven Struktur (i, j) unterstützen, wenn eine Spannung an die Wortleitung (j) angelegt wird (j = 1..M) und die Bitleitung (i) (i = 1..N) des M × N-memristiven Kreuzschienen-Arrays 500 korrespondierend der ausgewählten memristiven Struktur (i, j). Darüber hinaus können die vorgeschlagenen Aspekte eine Bildung eines wesentlichen elektrischen Felds außerhalb einer ausgewählten memristiven Struktur (i, j) verhindern, wenn eine Spannung an die Wortleitung (j) und eine Bitleitung (i) der korrespondierenden Kreuzschienenstruktur angelegt wird die ausgewählte memristive Struktur (i,j).
Solche Maßnahmen können die lokale Strukturierung mindestens einer der Bitleitung, der memristiven Materialschicht und/oder der Wortleitung umfassen. Beispiele können eine lokale Erhebung der Bitleitung umfassen. Beispiele können ein lokales Entfernen der memristiven Schicht (z. B. von der oberen Oberfläche) umfassen. Beispiele können eine Bildung einer Isolatorschicht und/oder einer lokalen Öffnung an den Kreuzungspunkten der Kreuzschienen-Struktur und im Bereich der Kontaktpads der Wortleitungen und/oder Bitleitungen umfassen. Beispiele können eine Querbalkenstruktur mit kombinierten Maßnahmen umfassen.
Andere Maßnahmen können eine lokale Einführung von Sauerstoffleerstellen in das memristive Material umfassen, z. B. über eine Ar+-Ionenimplantation nach dem Bilden der memristiven Materialschicht und beispielsweise vor der Bildung der Wortleitungen (z. B zweite Steuerleitungen 121).
Noch andere Maßnahmen können eine lokale Einführung von Metallionen (z. B. Titanionen) in das memristive Material umfassen, z. B. über Ionenimplantation und/oder Diffusion.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben verwendeten Begriffe „Bitleitung“ und „Wortleitung“ verwendet werden, um die Steuerleitungen voneinander zu unterscheiden, und jede Bitleitung und/oder Wortleitung auch jede andere Art von geeigneter Steuerleitung sein kann.
13 zeigt zwei äquivalente Schaltungen 1300a, 1300b, die den elektrischen Zustand einer memristiven Struktur mit einem LRS-Zustand und einem HRS-Zustand für eine erste Initialisierung (siehe erste äquivalente Schaltung 1300a) und eine zweite Initialisierung (siehe zweite äquivalente Schaltung 1300b) darstellen), nach verschiedenen Aspekten. Die memristive Struktur 100 kann sich in einer selbstgleichrichtenden Konfiguration befinden. Die selbstgleichrichtende Konfiguration und/oder das gewünschte Schaltverhalten können durch eine Bildung einer Diode (z. B. eines Schottky-Kontakts) und eines Widerstands an den Grenzflächen zwischen der ersten Elektrode 110 und dem memristiven Materialabschnitt 130 und zwischen der zweiten Elektrode verursacht werden 120 und dem memristiven Materialabschnitt 130. Die Diode und der Widerstand sind in einer Reihenschaltung miteinander gekoppelt und stellen die beschriebenen HRS- und LRS-Zustände für eine definierte Polarität bereit. Das Schalten der memristiven Struktur 100 und daher das Vorhandensein eines Diodenkontakts oder eines Widerstandskontakts an den jeweiligen Elektrodengebieten kann durch das memristive Material definiert werden, z. B. durch das Vorhandensein und/oder Fehlen von Sauerstoffleerstellen in den Elektrodengebieten.
Veranschaulichend kann die erste Ersatzschaltung 1300a einer negativen Initialisierung entsprechen, z. B. mit Vini = |Vmax|, wobei der LRS-Zustand mit Vread = -|Vread| in Beziehung stehen kann (siehe Zweig 3 der hierin beschriebenen I/V-Kennlinien) und der HRS-Zustand kann mit Vread = +|Vread| in Beziehung stehen (siehe Zweig 4 der hier beschriebenen I/V-Kennlinien). Die zweite Ersatzschaltung 1300b kann einer positiven Initialisierung entsprechen, z. B. mit Vini = +|Vmax|, wobei der LRS-Zustand auf Vread = +|Vread| bezogen sein kann (siehe Zweig 1 der hierin beschriebenen I/V-Kennlinien) und der HRS-Zustand kann mit Vread = |Vread| in Beziehung stehen (siehe Zweig 2 der hier beschriebenen I/V-Kennlinien).
14A zeigt Messungen einer hergestellten memristiven Struktur 100 in einem memristiven Kreuzschienen-Array 500 ähnlich den unter Bezugnahme auf 9A beschriebenen Eigenschaften. Es ist ersichtlich, dass die hergestellte memristive Struktur mit einem Teil 130 aus memristivem Material mit einer Dicke von beispielsweise mehr als 150 nm, z. B. 500 nm, eine im Wesentlichen ideale analoge Lesecharakteristik zeigt.
Die memristive Struktur 100 hat eine Dicke über einer kritischen Dicke und schaltet kontinuierlich von einem niederohmigen Zustand (LRS) in einen hochohmigen Zustand (HRS), während die Spannung, die über dem memristiven Abschnitt abfällt, von einer positiven auf eine negative Spannung abgesenkt wird. Auf ähnliche Weise kann die memristive Struktur 100 kontinuierlich von einem hochohmigen Zustand (HRS) in einen niederohmigen Zustand (LRS) umschalten, während sie die Spannung, die über dem memristiven Abschnitt abfällt, von einer negativen auf eine positive Spannung erhöht. Daher kann eine Spannungsschleifensequenz Vmax bis V=0 gefolgt von V=0 bis -Vmax gefolgt von -Vmax bis V=0 und zurück von V=0 bis Vmax eine Stromschleife mit einem korrespondierenden LRS-Zweig (siehe Zweig 1) verursachen zur Spannungsänderung von Vmax auf V=0, ein HRS-Zweig (siehe Zweig 2) korrespondierend der Spannungsänderung von V=0 auf -Vmax, ein LRS-Zweig (siehe Zweig 3) korrespondierend der Spannungsänderung von -Vmax auf V = 0, und einen HRS-Zweig (siehe Zweig 4), der der Spannungsänderung von V = 0 auf Vmax entspricht. +|Vmax| wurde auf +5V und -|Vmax| eingestellt wurde auf -SV eingestellt.
14B zeigt Messungen einer hergestellten memristiven Struktur 100 in einem memristiven Kreuzschienen-Array 500 ähnlich den unter Bezugnahme auf 11A beschriebenen Eigenschaften. Es ist ersichtlich, dass die hergestellte memristive Struktur mit einem Teil 130 aus memristivem Material mit einer Dicke von beispielsweise mehr als 150 nm, z. B. 500 nm, eine im Wesentlichen ideale analoge Lesecharakteristik zeigt. Die positive Initialisierungsspannung wurde auf +|Vmax| gesetzt = +5V. Die negative Initialisierungsspannung wurde auf |Vmax| gesetzt = 5V. Bei positiver Initialisierung und positivem Auslesen ändert sich die Krümmung bei 2 V (siehe Graph 1401b). Bei negativer Initialisierung und negativem Auslesen ändert sich die Krümmung bei -2 V (siehe Graph 1402b). Bei negativer Initialisierung und positivem Auslesen ändert sich die Krümmung bei ca. +4 V (siehe Grafik 1403b). Bei positiver Initialisierung und negativem Auslesen ändert sich die Krümmung bei etwa 4 V (siehe Graph 1404b).
15 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 1500 zum Bilden einer memristiven Struktur (z. B. der memristiven Struktur 100) oder eines memristiven Kreuzschienen-Arrays (z. B. des memristiven Kreuzschienen-Arrays 500). Das Verfahren 1500 kann in 1510 das Bilden eines Satzes von ersten Steuerleitungen (z. B. ersten Steuerleitungen 111) umfassen. Das Verfahren 1500 kann bei 1520 das Bilden einer Schicht aus memristivem Material (z. B. Schicht 400 aus memristivem Material, die Memristormaterialabschnitte 130 enthält) über dem Satz von ersten Steuerleitungen umfassen. Das Verfahren 1500 kann bei 1530 das Bilden eines Satzes von zweiten Steuerleitungen (z. B. zweiten Steuerleitungen 121) über der memristiven Materialschicht umfassen.
Das Verfahren 1500 kann ferner in 1540a das Strukturieren einer oder mehrerer der gebildeten Steuerleitungen und/oder der memristiven Materialschicht und/oder in 1540b das lokale Modifizieren (z. B. Dotieren) der memristiven Materialschicht umfassen.
Beispielsweise kann das Verfahren 1500 in 1540a das Mustern einer oder mehrerer erster Steuerleitungen des Satzes erster Steuerleitungen und/oder das Mustern einer oder mehrerer zweiter Steuerleitungen des Satzes zweiter Steuerleitungen umfassen, und /oder Strukturieren der memristiven Materialschicht. Dies kann es ermöglichen, dadurch eine elektrische Feldcharakteristik eines elektrischen Felds zu modifizieren, das in Kreuzungspunktbereichen der memristiven Materialschicht über die eine oder mehreren ersten Steuerleitungen des Satzes von ersten Steuerleitungen und über die eine oder mehreren zweiten Steuerleitungen erzeugt wird der Satz von zweiten Steuerleitungen.
Als ein Beispiel kann das Verfahren 1500 in 1540b das lokale Dotieren der Schicht aus memristivem Material mit mindestens einem von kristallographischen Leerstellen und/oder kristallographischen Fangstellen zum Einfangen von kristallographischen Leerstellen in Kreuzungspunktregionen der Schicht aus memristivem Material umfassen. Ein Drift- und Einfangprozess der kristallographischen Leerstellen in den Kreuzungspunktbereichen kann ein nichtlineares Schalten, z. B. ein selbstgleichrichtendes Schalten, der einen oder mehreren memristiven Strukturen eines memristiven Kreuzschienen-Arrays ermöglichen.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele bereitgestellt, die einen oder mehrere oben unter Bezugnahme auf die memristive Struktur und/oder das memristive Kreuzschienen-Array beschriebene Aspekte enthalten können. Es kann beabsichtigt sein, dass in Bezug auf die memristive Struktur und/oder das memristive Kreuzschienen-Array beschriebene Aspekte auch auf ein oder mehrere Verfahren (z. B. ein Verfahren zum Herstellen einer memristiven Struktur und/oder eines memristiven Kreuzschienen-Arrays) zutreffen und umgekehrt.
Beispiel 1 ist eine memristive Struktur, umfassend: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode; und einen Abschnitt aus memristivem Material, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; wobei der memristive Materialabschnitt sowohl mit der ersten Elektrode als auch mit der zweiten Elektrode in direktem physischen Kontakt steht, so dass eine Abmessung (z. B. eine Höhenabmessung) des memristiven Materialabschnitts durch einen Abstand von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode definiert ist, und wobei die Abmessung (z. B. die Höhenabmessung) des memristiven Materialabschnitts in einem vordefinierten Bereich liegt, so dass die memristive Struktur eine im Wesentlichen symmetrische Lesecharakteristik und/oder mindestens eine Krümmungsänderung in der Lesecharakteristik aufweist. Ein weiteres Beispiel 1 ist eine memristive Struktur, umfassend: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode; und einen Abschnitt aus memristivem Material, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; wobei der memristive Materialabschnitt sowohl mit der ersten Elektrode als auch mit der zweiten Elektrode in direktem physischen Kontakt steht, so dass eine Abmessung (z. B. eine Höhenabmessung) des memristiven Materialabschnitts durch einen Abstand von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode definiert ist, und wobei die Abmessung (z. B. die Höhenabmessung) des memristiven Materialabschnitts in einem vordefinierten Bereich liegt, so dass die memristive Struktur eine im Wesentlichen ideale analoge Schaltcharakteristik aufweist. Ein noch weiteres Beispiel 1 ist eine memristive Struktur, die umfasst: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode; und einen Abschnitt aus memristivem Material, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; wobei der memristive Materialabschnitt sowohl mit der ersten Elektrode als auch mit der zweiten Elektrode in direktem physischen Kontakt steht, so dass eine Abmessung (z. B. eine Höhenabmessung) des memristiven Materialabschnitts durch einen Abstand von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode definiert ist, und wobei die Abmessung (z. B. die Höhenabmessung) des memristiven Materialabschnitts größer als 150 nm ist. Ein noch weiteres Beispiel 1 ist eine memristive Struktur, die umfasst: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode; und einen Abschnitt aus memristivem Material, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; wobei der Teil aus memristivem Material ein Teil einer durchgehenden Schicht aus memristivem Material ist. Ein noch anderes Beispiel 1 ist eine memristive Struktur, die eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode enthält; und einen Abschnitt aus memristivem Material, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist.
In Beispiel 2 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 optional umfassen, dass die Abmessung des memristiven Materialabschnitts größer als 150 nm ist, z. B. im Bereich von etwa 150 nm bis etwa 2 µm, z. B. größer als 300 nm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1 um.
In Beispiel 3 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 oder 2 optional umfassen, dass der Abstand von der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode größer als 150 nm ist, z. B. im Bereich von etwa 150 nm bis etwa 2 µm liegt, z. B. größer als 300 nm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1 µm.
In Beispiel 4 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 3 optional umfassen, dass die erste Elektrode durch einen Abschnitt einer ersten Steuerleitung bereitgestellt wird oder dass die erste Elektrode elektrisch leitend mit einer ersten Steuerleitung verbunden ist.
In Beispiel 5 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 4 optional umfassen, dass die zweite Elektrode durch einen Abschnitt einer zweiten Steuerleitung bereitgestellt wird oder dass die zweite Elektrode elektrisch leitend mit einer zweiten Steuerleitung verbunden ist.
In Beispiel 6 kann die memristive Struktur von Beispiel 5 optional umfassen, dass die erste Steuerleitung und die zweite Steuerleitung in einer Kreuzschienenkonfiguration vorliegen, um eine elektrische Adressierung des memristiven Materialabschnitts über die erste Steuerleitung und die zweite zu ermöglichen Steuerleitung.
In Beispiel 7 kann die memristive Struktur von Beispiel 5 oder 6 optional umfassen, dass die erste Steuerleitung eine Wortleitung eines Kreuzschienen-Arrays ist und dass die zweite Steuerleitung eine Bitleitung des Kreuzschienen-Arrays ist. Das Kreuzschienen-Array kann mehrere memristive Strukturen beinhalten, die jeweils wie die memristive Struktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 konfiguriert sind.
In Beispiel 8 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 5 bis 7 optional beinhalten, dass eine Überlappung der ersten Kontrolllinie und der zweiten Kontrolllinie miteinander einen Kreuzungspunktbereich definiert und dass eine Dimension der memristiven Struktur Materialabschnitt parallel zu dem Kreuzungspunktbereich ist größer als eine Abmessung des Kreuzungspunktbereichs.
In Beispiel 8 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 5 bis 8 optional beinhalten, dass eine Überlappung der ersten Kontrolllinie und der zweiten Kontrolllinie miteinander einen Kreuzungspunktbereich definiert und wobei memristives Material der Memristik ist Materialabschnitt in der Kreuzungspunktregion definiert eine aktive memristive Region.
In Beispiel 9 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 8 optional umfassen, dass die erste Elektrode zu einem Kanal konfiguriert (z. B. geformt, z. B. gemustert, z. B. dotiert, z. B. gekrümmt, z. B. abgewinkelt) ist ein elektrisches Feld, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode in dem memristiven Materialabschnitt angelegt werden kann.
In Beispiel 10 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 9 optional beinhalten, dass die zweite Elektrode konfiguriert (z. B. gebildet, z. B. gemustert, z. B. dotiert, z. B. gekrümmt, z. B. abgewinkelt) ist, um zu kanalisieren ein elektrisches Feld, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode in dem memristiven Materialabschnitt angelegt werden kann.
In Beispiel 11 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 10 optional umfassen, dass der memristive Materialabschnitt und/oder ein Materialabschnitt, der dem memristiven Materialabschnitt benachbart ist, konfiguriert (z. B. geformt, z. B. gemustert, z. B. dotiert), um ein über die erste Elektrode und die zweite Elektrode anlegbares elektrisches Feld in den memristiven Materialabschnitt zu leiten.
In Beispiel 12 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 8 optional beinhalten, dass die erste Steuerleitung und/oder die erste Elektrode konfiguriert (z. B. geformt, z. B. gemustert, z. B. dotiert, z. B. gekrümmt) sind B. abgewinkelt), um ein elektrisches Feld zu kanalisieren, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Kreuzungspunktbereich anlegbar ist.
In Beispiel 13 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 8 und/oder 12 optional beinhalten, dass die zweite Steuerleitung und/oder die zweite Elektrode konfiguriert (z. B. gebildet, z. B. gemustert, z. B. dotiert) sind B. gekrümmt, z. B. gewinkelt), um ein elektrisches Feld zu kanalisieren, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Kreuzungspunktbereich anwendbar ist.
In Beispiel 14 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 8 und/oder 12 oder 13 optional beinhalten, dass der memristive Materialabschnitt und/oder ein Materialabschnitt, der dem memristiven Materialabschnitt benachbart ist, konfiguriert (z. B. gebildet, B. gemustert, z. B. dotiert), um ein elektrisches Feld zu kanalisieren, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Kreuzungspunktbereich anwendbar ist.
In einigen Aspekten kann ein Kanalisieren eines elektrischen Felds, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode in dem memristiven Materialabschnitt oder Kreuzungspunktbereich anwendbar ist, umfassen, ein höheres elektrisches Feld in aktiven Bereichen des memristiven Materials (z. B. innerhalb des Kreuzungspunktbereichs) als in passiven Bereichen des memristiven Materials (z. B. außerhalb des Kreuzungspunktbereichs). In einigen Aspekten kann ein Kanalisieren eines elektrischen Felds, das über die erste Elektrode und die zweite Elektrode in dem memristiven Materialabschnitt oder Kreuzungspunktbereich anwendbar ist, umfassen, ein inhomogenes elektrisches Feld mit einem Feldgradienten innerhalb des Kreuzungspunktbereichs zu verursachen
In Beispiel 15 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 14 optional umfassen, dass eine Kontaktfläche der ersten Elektrode mit dem memristiven Materialabschnitt kleiner ist als eine Querschnittsfläche des memristiven Materialabschnitts, der Querschnitt Fläche parallel zur Kontaktfläche.
In Beispiel 16 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 15 optional beinhalten, dass eine Kontaktfläche der zweiten Elektrode mit dem memristiven Materialabschnitt kleiner ist als eine Querschnittsfläche des memristiven Materialabschnitts, der Querschnitt Fläche parallel zur Kontaktfläche.
In Beispiel 17 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 16 optional umfassen, dass ein Kontaktabstand, der zwischen der ersten Elektrode und dem memristiven Materialabschnitt entlang einer Richtung definiert ist, kleiner als eine Breite des memristiven Materialabschnitts ist, wobei die Breite entlang der gleichen Richtung wie der Kontaktabstand definiert ist.
In Beispiel 18 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 17 optional umfassen, dass ein Kontaktabstand, der zwischen der zweiten Elektrode und dem Abschnitt aus memristivem Material entlang einer Richtung definiert ist, kleiner als eine Breite des Abschnitts aus memristivem Material ist, wobei die Breite entlang der gleichen Richtung wie der Kontaktabstand definiert ist.
In Beispiel 19 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 18 optional beinhalten, dass der memristive Materialabschnitt ein Abschnitt einer memristiven Materialschicht ist.
In Beispiel 20 kann die memristive Struktur von Beispiel 19 optional umfassen, dass die memristive Materialschicht mindestens einen anderen Abschnitt benachbart zu dem memristiven Materialabschnitt enthält, wobei der mindestens eine andere Abschnitt eine Dicke aufweist, die größer ist als der Abstand von die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode.
In Beispiel 21 kann die memristive Struktur von Beispiel 19 oder 20 optional umfassen, dass die memristive Materialschicht eine der zweiten Elektrode zugewandte Oberfläche der ersten Elektrode und eine der ersten Elektrode zugewandte Oberfläche der zweiten Elektrode bedeckt, und dass das Memristiv ist Materialschicht bedeckt zusätzlich mindestens eine weitere Oberfläche der ersten Elektrode und/oder mindestens eine weitere Oberfläche der zweiten Elektrode.
In Beispiel 22 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 19 bis 21 optional umfassen, dass die memristive Materialschicht ein memristives Grundmaterial enthält, wobei das memristive Grundmaterial in einem ersten Bereich durch einen Dotierstoff mit a dotiert ist erste Dotierstoffkonzentration, wobei der erste Bereich den memristiven Materialabschnitt bereitstellt.
In Beispiel 23 kann die memristive Struktur von Beispiel 22 optional umfassen, dass in mindestens einem anderen Bereich der Speichermaterialschicht, der dem ersten Bereich benachbart ist, das memristive Grundmaterial in Bezug auf den Dotierstoff undotiert oder damit dotiert ist eine zweite Dotierstoffkonzentration, die sich von der ersten Dotierstoffkonzentration unterscheidet.
In Beispiel 24 kann die memristive Struktur von Beispiel 22 oder 23 optional umfassen, dass der Dotierstoff Leerstellen (z. B. VO+) enthält und/oder dass der Dotierstoff Metallionen (z. B. Ti+) enthält.
In Beispiel 25 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 19 bis 24 optional umfassen, dass das memristive Grundmaterial ein Oxidmaterial umfasst, wobei das Oxidmaterial mindestens eines von Wismut, Eisen, Hafnium, Strontium, Titan (z. B. B. BiFex03±y mit x etwa 1 und y etwa 0, z. B. HfO2±y mit y etwa 0, z. B. SrTixO3±y mit x etwa 1 und y etwa 0).
In Beispiel 26 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 25 optional umfassen, dass die memristive Struktur eine selbstgleichrichtende memristive Struktur ist.
In Beispiel 27 kann die memristive Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 26 optional umfassen, dass die memristive Struktur so konfiguriert ist, dass sie ein nichtlineares Schaltverhalten zeigt.
Beispiel 31 ist ein memristives Kreuzschienen-Array, umfassend: erste Steuerleitungen und zweite Steuerleitungen in einer Kreuzschienen-Konfiguration, die mehrere Kreuzungspunktregionen definieren; einen jeweiligen Abschnitt aus memristivem Material, der in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche zwischen einem Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen angeordnet ist, um eine korrespondierende memristive Struktur zu bilden. Jede der korrespondierenden memristiven Strukturen kann gemäß den Beispielen 1 bis 27 konfiguriert sein. Jeder der jeweiligen memristiven Materialabschnitte kann eine Dicke in einem vordefinierten Bereich aufweisen, so dass jede korrespondierende memristive Struktur eine symmetrische Lesecharakteristik und/oder mindestens eine Krümmung aufweist Änderung der Lesecharakteristik. Jeder der jeweiligen Bereiche aus memristivem Material kann eine Dicke von mehr als 150 nm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 150 nm bis etwa 2 µm, z. B. mehr als 300 nm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1 µm um. Jeder der jeweiligen Abschnitte aus memristivem Material kann ein Abschnitt einer durchgehenden Schicht aus memristivem Material sein.
In Beispiel 32 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 31 optional beinhalten, dass in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen einen Abstand von eins hat eine andere, die größer als 150 nm ist, z. B. im Bereich von etwa 150 nm bis etwa 2 µm, z. B. größer als 300 nm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1 µm.
In Beispiel 33 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 31 oder 32 optional umfassen, dass in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen als a fungiert erste Elektrode bzw. als zweite Elektrode der korrespondierenden memristiven Struktur.
In Beispiel 34 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 31 oder 32 optional umfassen, dass in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen verbunden ist eine erste Elektrode bzw. eine zweite Elektrode der korrespondierenden memristiven Struktur.
In Beispiel 35 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 34 optional umfassen, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode einen Abstand voneinander aufweisen, der größer als 150 nm ist, z. B. im Bereich von etwa 150 nm bis etwa 2 µm, z. B. größer als 300 nm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1µm.
In Beispiel 36 kann das memristive Kreuzschienen-Array nach einem der Beispiele 31 bis 35 optional umfassen, dass das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen eine individuelle elektrische Adressierung des korrespondierenden Memristivs ermöglicht Struktur.
In Beispiel 37 kann die memristive Kreuzschienenanordnung nach einem der Beispiele 31 bis 36 optional umfassen, dass eine Überlappung des korrespondierenden Paars aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen miteinander eine Kreuzlinie definiert. Punktbereich und wobei eine Abmessung des memristiven Materialabschnitts parallel zu dem Kreuzungspunktbereich größer als eine Abmessung des Kreuzungspunktbereichs ist.
In Beispiel 38 kann die memristive Kreuzschienenanordnung nach einem der Beispiele 31 bis 37 optional enthalten: eine kontinuierliche Schicht aus einem Basismaterial, wobei jeder Abschnitt aus memristivem Material ein Abschnitt der kontinuierlichen Schicht des Basismaterials ist.
In Beispiel 39 kann die memristive Kreuzschienenanordnung von Beispiel 38 optional umfassen, dass das Grundmaterial memristive Eigenschaften aufweist.
In Beispiel 40 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 38 optional beinhalten, dass das Basismaterial memristive Eigenschaften hat und dass das Basismaterial eine lokale Modifikation seiner Kristallstruktur in den Kreuzungspunktregionen beinhaltet.
In Beispiel 41 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 38 optional beinhalten, dass das Basismaterial nicht-memristive Eigenschaften hat und dass das Basismaterial eine lokale Modifikation in den Kreuzungspunktregionen beinhaltet, so dass ein modifiziertes Basismaterial in den Kreuzungspunktregionen hat memristive Eigenschaften.
In Beispiel 42 kann das memristive Kreuzschienen-Array von Beispiel 40 oder 41 optional umfassen, dass die lokale Modifikation eine lokale Metallionendotierung umfasst und/oder dass die lokale Modifikation lokal induzierte Leerstellen umfasst.
In Beispiel 43 kann die memristive Kreuzschienenanordnung nach einem der Beispiele 38 bis 42 optional umfassen, dass das Grundmaterial ein Oxid ist und wobei die lokale Modifikation lokal induzierte Sauerstoffleerstellen umfasst.
In Beispiel 44 kann die memristive Kreuzschienenanordnung von Beispiel 43 optional umfassen, dass die lokale Modifikation des Grundmaterials ferner lokal induzierte Fangstellen umfasst, die konfiguriert sind, um zu verhindern, dass Sauerstoffleerstellen driften.
In Beispiel 45 kann die memristive Kreuzschienenanordnung nach einem der Beispiele 38 bis 44 optional beinhalten, dass die durchgehende Schicht des Grundmaterials mindestens einen anderen Abschnitt benachbart zu den memristiven Materialabschnitten enthält, wobei der mindestens eine andere Abschnitt einen hat eine Dicke, die größer als der vordefinierte Bereich ist.
In Beispiel 46 kann die memristive Kreuzschienenanordnung nach einem der Beispiele 38 bis 45 optional beinhalten, dass das memristive Grundmaterial ein Oxidmaterial beinhaltet, wobei das Oxidmaterial mindestens eines von Wismut, Eisen, Hafnium, Strontium und/oder beinhaltet, oder Titan.
In Beispiel 47 kann das memristive Kreuzschienen-Array nach einem der Beispiele 31 bis 44 optional beinhalten, dass die ersten Steuerleitungen und/oder die zweiten Steuerleitungen konfiguriert (z. B. geformt, z. B. gemustert, z. B. dotiert, z. B., gekrümmt, z. B. gewinkelt), um ein elektrisches Feld zu kanalisieren, das über das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen und einer der zweiten Steuerleitungen im Kreuzungspunktbereich anlegbar ist.
Beispiel 51 ist ein Verfahren zum Bilden einer memristiven Struktur oder eines memristiven Kreuzschienen-Arrays mit mehreren memristiven Strukturen, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines Satzes erster Steuerleitungen, Bilden einer Schicht aus memristivem Material über dem Satz erster Steuerleitungen; Bilden eines Satzes zweiter Steuerleitungen über der memristiven Materialschicht; und Strukturieren mindestens einer von einer oder mehreren ersten Steuerleitungen des Satzes von ersten Steuerleitungen, einer oder mehreren zweiten Steuerleitungen des Satzes von zweiten Steuerleitungen und/oder der memristiven Materialschicht, um dadurch eine elektrische Feldcharakteristik von zu modifizieren elektrisches Feld, das in Kreuzungspunktbereichen der memristiven Materialschicht über die eine oder mehreren ersten Steuerleitungen des Satzes von ersten Steuerleitungen und über die eine oder mehreren zweiten Steuerleitungen des Satzes von zweiten Steuerleitungen erzeugt wird.
Beispiel 52 ist ein Verfahren zum Bilden einer memristiven Struktur oder eines memristiven Kreuzschienen-Arrays mit mehreren memristiven Strukturen, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines Satzes erster Steuerleitungen, Bilden einer Schicht aus memristivem Material über dem Satz erster Steuerleitungen; Bilden eines Satzes zweiter Steuerleitungen über der memristiven Materialschicht; und lokales Dotieren der Schicht aus memristivem Material mit mindestens einem von kristallographischen Leerstellen und/oder kristallographischen Fangstellen zum Einfangen von kristallographischen Leerstellen in Kreuzungspunktbereichen der Schicht aus memristivem Material.
Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte Aspekte gezeigt und beschrieben wurde, sollte es für Fachleute auf dem Gebiet verständlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen durch die beigefügten Ansprüche definiert. Der Umfang der Erfindung wird somit durch die beigefügten Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher umfasst sein.

Claims

Ein memristives Kreuzschienen-Array (500), umfassend: erste Steuerleitungen (111(i)) und zweite Steuerleitungen (121(j)) in einer Kreuzschienenkonfiguration, die mehrere Kreuzungspunktbereiche (100r(i,j)) definieren; einen memristiven Materialabschnitt (130(i,j)), der in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche (100r(i,j)) zwischen einem korrespondierenden Paar aus einer der ersten Steuerleitungen (111(i)) und einer der zweiten Steuerleitungen (121(j)) angeordnet ist, um eine korrespondierende memristive Struktur (100(i,j)) zu bilden, wobei jeder memristive Materialabschnitt (130(i,j)) eine Dicke in einem vordefinierten Bereich hat, so dass jede korrespondierende memristive Struktur eine symmetrische Lesecharakteristik und/oder wenigstens eine Krümmungsänderung in der Lesecharakteristik nach positiver Initialisierung und positivem Auslesen und/oder nach negativer Initialisierung und negativem Auslesen hat.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 1, wobei die Dicke (101m) jedes memristiven Materialabschnitts größer als 150 nm ist.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche (100r(i,j)) das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen (111(i)) und einer der zweiten Steuerleitungen (12 1 (j)) Abstand (101d) voneinander aufweist, der größer als 150 nm ist.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3. wobei in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche (100r(i,_j)) das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen (111(i)) und einer der zweiten Steuerleitungen (121(j)) jeweils als eine erste Elektrode (1 10(i,j)) und als eine zweite Elektrode (120(i,j)) der korrespondierenden memristiven Struktur (100(i,j)) fungiert.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3. wobei in jedem der mehreren Kreuzungspunktbereiche (100r(i,j)) das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen (1 1 1 (i)) und einer der zweiten Steuerleitungen (121(j)) jeweils mit einer ersten Elektrode (110(i,j)) und einer zweiten Elektrode (120(i,j)) der korrespondierenden memristiven Struktur (100(i,j)) verbunden ist.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 5, wobei die erste Elektrode (110(i,j)) und die zweite Elektrode (120(i,j)) einen Abstand (101d) voneinander aufweisen, der größer als 150 nm ist.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen (111(i)) und einer der zweiten Steuerleitungen (121(j)) eine individuelle elektrische Adressierung der korrespondierenden memristiven Struktur (100(i,j)) ermöglicht.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Überlappung des korrespondierenden Paars aus einer der ersten Steuerleitungen (111(i)) und einer der zweiten Steuerleitungen (121(j)) miteinander einen Kreuzungspunktbereich (240) definiert und wobei eine Abmessung von dem memristiven Materialabschnitt parallel zum Kreuzungspunktbereich größer ist als eine Abmessung des Kreuzungspunktbereichs (240).
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: eine kontinuierliche Schicht aus einem Basismaterial (400), wobei jeder memristive Materialabschnitt (130(i, j)) ein Abschnitt der kontinuierlichen Schicht aus dem Basismaterial (400) ist.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 9, wobei das Grundmaterial (400) memristive Eigenschaften hat.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 9, wobei das Basismaterial (400) memristive Eigenschaften hat, und wobei das Grundmaterial (400) eine lokale Modifikation in den Kreuzungspunktbereichen (100r(i,j)) umfasst.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 9, wobei das Grundmaterial (400) nicht-memristive Eigenschaften hat, und wobei das Grundmaterial (400) eine lokale Modifikation in den Kreuzungspunktbereichen (100r(i,j)) umfasst, so dass ein modifiziertes Grundmaterial in den Kreuzungspunktbereichen (100r(i,j)) memristive Eigenschaften aufweist.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die lokale Modifikation eine lokale Metallionendotierung umfasst, und/oder wobei die lokale Modifikation lokal induzierte Leerstellen umfasst.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Grundmaterial ein Oxid ist und wobei die lokale Modifikation lokal induzierte Sauerstoffleerstellen umfasst.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach Anspruch 14, wobei die lokale Modifikation des Grundmaterials ferner lokal induzierte Fangstellen umfasst, die konfiguriert sind, um zu verhindern, dass Sauerstoffleerstellen driften.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die durchgehende Schicht des Grundmaterials (400) mindestens einen anderen Abschnitt (430) benachbart zu den memristiven Materialabschnitten (130(i, j)) umfasst, wobei der mindestens eine andere Abschnitt (430) eine größere Dicke aufweist als der vordefinierte Bereich.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei das memristive Grundmaterial ein Oxidmaterial umfasst, wobei das Oxidmaterial mindestens eines von Wismut, Eisen, Hafnium, Strontium und/oder Titan umfasst.
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die ersten Steuerleitungen (111(i)) und/oder die zweiten Steuerleitungen (121(j)) konfiguriert sind, um ein elektrisches Feld zu leiten, das über das korrespondierende Paar aus einer der ersten Steuerleitungen (111(i)) anwendbar ist, und eine der zweiten Steuerleitungen (121(j)) im Kreuzungspunktbereich (100r(i,j)).
Das memristive Kreuzschienen-Array (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei jede memristive Struktur eine selbstgleichrichtende memristive Struktur ist; und/oder wobei jede memristive Struktur so konfiguriert ist, dass sie ein nichtlineares Schaltverhalten zeigt.
Verfahren zum Bilden einer memristiven Struktur oder eines memristiven Kreuzschienen-Arrays, das mehrere memristive Strukturen umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden eines Satzes erster Steuerleitungen; Bilden einer memristiven Materialschicht über dem Satz von ersten Steuerleitungen; Bilden eines Satzes zweiter Steuerleitungen über der memristiven Materialschicht; und Strukturieren mindestens einer von einer oder mehreren ersten Steuerleitungen des Satzes von ersten Steuerleitungen, einer oder mehreren zweiten Steuerleitungen des Satzes von zweiten Steuerleitungen, und/oder der Schicht aus memristivem Material, um dadurch eine elektrische Feldcharakteristik eines elektrischen Felds zu modifizieren, das in Kreuzungspunktbereichen der memristiven Materialschicht mittels der ein oder mehreren ersten Steuerleitungen des Satzes von ersten Steuerleitungen und mittels der ein oder mehreren zweiten Steuerleitungen des Satzes von zweiten Steuerleitungen erzeugt wird.
Verfahren zum Bilden einer memristiven Struktur oder eines memristiven Kreuzschienen-Arrays, das eine Vielzahl von memristiven Strukturen umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden eines Satzes erster Steuerleitungen; Bilden einer memristiven Materialschicht über dem Satz von ersten Steuerleitungen; Bilden eines Satzes zweiter Steuerleitungen über der memristiven Materialschicht; und Lokales Dotieren der Schicht aus memristivem Material mit mindestens einem von kristallographischen Leerstellen und/oder kristallographischen Fangstellen zum Einfangen von kristallographischen Leerstellen in Kreuzungspunktbereichen der Schicht aus memristivem Material.