DE602004011585T2 - System mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt und Verfahren zum Regeln der Widerstandseigenschaften eines Speicherbauelements - Google Patents

System mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt und Verfahren zum Regeln der Widerstandseigenschaften eines Speicherbauelements Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf integrierte Schaltungs (IC)-Speicherbauelementwiderstandszellanordnungen und noch spezieller auf ein System mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt zur Kontrolle der Widerstandseigenschaften eines Speicherbauelements in einer Speicherbauelementwiderstandszelle sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • 2. Beschreibung des diesbezüglichen Standes der Technik
  • Herkömmlicherweise werden Speicherzellen unter Verwendung eines Speicherwiderstandsmaterials, wie überdimensionalen Magnetowiderstandsmaterialien (colossal magnetoresistance CMR), mit großen leitfähigen Bodenelektroden ohne Muster, CMR-Material ohne Muster und relativ kleinen Kopfelektroden hergestellt. Diese Vorrichtungen arbeiten in beschränkten Anwendungen, aber sie sind für dichte Speicheranordnungsanwendungen aufgrund der relativ großen Größe der Zellen nicht geeignet.
  • Von CMR-Material kann angenommen werden, dass es nicht-flüchtig ist, da der Widerstand des CMR-Materials unter den meisten Umständen konstant bleibt. Wenn jedoch ein hohes elektrisches Feld einen Stromfluss durch das CMR-Material induziert, kann eine Änderung des CMR-Widerstands resultieren. Während eines Programmierverfahrens ändert sich zunächst der spezifische Widerstand des Speicherwiderstands bei der Hochfeldregion nahe der Elektrode. Experimentelle Daten zeigen, dass der spezifische Widerstand des Materials bei der Katode, bezeichnet als Anschluss A, erhöht wird, während er bei der Anode, bezeichnet als Anschluss B, abnimmt. Während des Löschverfahrens wird die Pulspolarität umgekehrt. Das heißt, die Bezeichnung von Katode und Anode werden umgekehrt. Dann wird der spezifische Widerstand des Materials nahe Anschluss A verringert und der spezifische Widerstand nahe Anschluss B erhöht.
  • Da der Bedarf nach Speicherzellen zunimmt, gibt es eine zunehmende Motivation, die Größe von Zellen in der Anordnung zu verringern. Jedoch wird die Vorrichtung mit kleineren Merkmalsgrößen gegenüber Verfahrenstoleranzfehlern anfälliger. Aufgrund der Verfahrenstoleranzen werden außerordentlich kleine geometrisch asymmetrische Vorrichtungen schwierig verlässlich herzustellen. Jedoch zeigt eine Analyse (nachfolgend bereitgestellt), dass hergestellte Speicherzellen, die ausreichend symmetrisch sind, nicht in geeigneter Weise arbeiten. Selbst wenn diese symmetrischen Vorrichtungen programmiert werden können, kann die Netzwiderstandsänderung von einem hohen Widerstandszustand zu einem niedrigen Widerstandszustand relativ klein sein.
  • Osthöver C. et al. (Materials Science and Engineering B 56 (1998), S. 164–167) beschreibt epitaxiale dünne Filme von La0,67Ca0,33MnO3,0, die in reinem Sauerstoff auf LaAlO3 aufgesputtert werden. Es wird eine in situ Nachhärtung in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt.
  • Tang W. H. et al. (Materials Research Bulletin 36 (2001), S. 1463–1469) offenbart epitaxiale dünne Filme von La0,67Ca0,33MnO3 auf SrTiO3-Substraten, abgeschieden unter Verwendung eines Magnetron-Sputterverfahrens. Die Filme werden wie sie gewachsen sind unter fließendem Sauerstoff bei verschiedenen Temperaturen gehärtet.
  • Malde N. et al. (Solide State Communications 105 (1998) S. 643–648) beschreibt den Einfluss des Härtens bei reduziertem Sauerstoffdruck auf den elektrischen Transport, Raman aktive Phononmoden und strukturelle Eigenschaften von verschiedenen La0,7Ca0,3MnO3-Dünnfilmen.
  • Aus der US 6,117,571 A ist eine Vorrichtung bekannt, die einen A-Stellen defizienten Manganat-Dünnfilm aufweist, worin die Manganatschicht auf dem Substrat gebildet wird und die Formel LaxMyMnO3 aufweist, worin M = Mg, Ca, Sr oder Ba ist und (x + y) < 1,0.
  • Es wäre vorteilhaft, Speicherzellen mit ausreichender Asymmetrie aufzubauen, die trotz der Prozesstoleranzen signifikante Widerstandszustandsänderungen garantieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Speicherwiderstandsfilm, wie definiert in Anspruch 22, und eine Speicherzelle, wie beansprucht in Anspruch 31, die für nicht-flüchtige Speicheranordnung und analoge Widerstandsanwendungen geeignet ist. Die Speicherzelle der vorliegenden Erfindung kann, aufgrund ihrer asymmetri schen Charakteristika, in verlässlicher Weise programmiert werden, selbst wenn diese als eine resistive nicht-flüchtige ultrakleine Speicherzelle hergestellt wird.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zur Kontrolle der Widerstandseigenschaften in einem Speichermaterial, wie beansprucht in Anspruch 1, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bilden von Manganit, das Härten des Manganits in einer Sauerstoffatmosphäre, das Regeln beziehungsweise Kontrollieren des Sauerstoffgehalts im Manganit unter Einfluss des Härtens und Regeln beziehungsweise Steuern des Widerstands durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts. Das Manganit ist ein Material, ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy worin RE ein Seltenerdion und AE ein Erdalkaliion darstellt mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5. Das Regeln beziehungsweise Kontrollieren des Sauerstoffgehalts im Manganit umfasst das Bilden einer sauerstoffreichen RE1-xAExMnOy-Region, worin y größer als 3 ist, und einer sauerstoffdefizienten RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner als 3 ist. Das Verfahren bildet einen ersten niedrigen Widerstand in der sauerstoffreichen Manganit-Region und einen zweiten Widerstand in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region, der größer ist als der erste Widerstand. Beispielsweise kann die sauerstoffreiche Manganit-Region über der sauerstoffdefizienten Manganit-Region liegen.
  • In einigen Aspekten umfasst das Verfahren weiterhin: das Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit und das Ändern des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes. Noch spezieller umfasst die Änderung des Gesamtwiderstands durch den Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes: das Ändern des Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region und das Aufrechterhalten eines konstanten Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region.
  • Zusätzliche Details des oben beschriebenen Verfahrens und der Speicherwiderstandsvorrichtung mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt werden nachfolgend bereitgestellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1A und 1B sind Teilquerschnittsansichten einer Speicherzelle während des Programmierens (1A) und Löschens (1B).
  • Die 2A und 2B sind Teilquerschnittsansichten einer Speicherzelle, worin der Speicherwiderstand eine zylindrische Form aufweist und in ein Oxid oder irgendeinen geeigneten Isolator eingebettet ist.
  • 3 ist eine Teilquerschnittsansicht des Speicherwiderstandsfilm der vorliegenden Erfindung mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt.
  • 4 ist eine Teilquerschnittsansicht der Speicherzelle der vorliegenden Erfindung mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt.
  • Die 5a und 5b sind Teilquerschnittsansichten der Speicherzelle von 4 während des Programmierens beziehungsweise Löschens.
  • Die 6 bis 9 sind Diagramme von AES-Daten für vier Speicherwiderstände.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Regelung der Widerstandseigenschaften in einem Speicherbauteilmaterial veranschaulicht.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Regeln der Widerstandseigenschaften in einem Speicherwiderstand oder einer Speicherzelle veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die 1A und 1B sind Teilquerschnittsansichten einer Speicherzelle während dem Programmieren (1A) und Löschen (1B). Die obere und untere Elektrode sind identisch und das Speicherwiderstandsmaterial ist durchweg gleichförmig. Wenn die geometrische Struktur der Vorrichtung perfekt symmetrisch gemacht werden könnte, würde der Netzwiderstand konstant in einem hohen Widerstandszustand bleiben, wenn entweder ein negatives Feld (1A) oder ein positives Feld (1B) eingesetzt wird. Unter derartigen Umständen ist die Programmierung nicht möglich. Daher ist eine perfekt symmetrische Vorrichtungsstruktur, wie eine in 1A und 1B gezeigte, nicht praktisch.
  • Noch spezieller weist die geometrisch symmetrische Speicherzelle in Gegenwart eines elektrischen Feldes eine hohe Stromdichte nahe der Elektroden (Regionen A und B) und eine niedrige Stromdichte im Zentrumsabschnitt der Vorrichtung auf. Folglich wird der spezifische Widerstand des CMR-Materials nahe der oberen und unteren Elektrode geändert. Beispielsweise kann die Speicherzelle programmiert werden, um im Hochwiderstandszustand zu sein, wenn der spezifische Widerstand des Speicherwiderstandsmaterials nahe der oberen Elektrode erhöht und der spezifische Widerstand des Speicherwiderstandsmaterials nahe der unteren Elektrode abgesenkt wird. Wenn die Polarität des an die obere Elektrode angelegten elektrischen Pulses umgekehrt wird (ein positiver Puls wird, 1B) weist das Material nahe der oberen Elektrode (Region A) einen geringen Widerstand (RL) auf, während das Material nahe der unteren Elektrode (Region B) einen hohen Widerstand (RH) erhält. Jedoch bleibt der Gesamtwiderstand des Speicherbauteilwiderstands derselbe, nach wie vor im Hochwiderstandszustand. Daher ist es nicht möglich, den Speicherwiderstand in einen niedrigen Widerstandszustand zu programmieren.
  • Da Region A und Region B jeweils sehr nahe an der oberen und unteren Elektrode liegen und ihre Dicken so dünn wie 10 Nanometer (nm) sein können, kann der oben beschriebene Effekt fälschlicherweise als Grenzflächeneffekt eingestuft werden. Jedoch ist der Speicher keine Grenzflächeneigenschaftsänderung, sondern eine massive Änderung des spezifischen Widerstands.
  • Die 2A und 2B sind Teilquerschnittsansichten einer Speicherzelle, wo der Speicherwiderstand eine zylindrische Form aufweist und in ein Oxid oder irgendeinen geeigneten Isolator eingebettet ist. Die Feldintensität ist nahe sowohl der oberen als auch unteren Elektrode hoch. Da die Feldrichtung nahe der oberen Elektrode entgegengesetzt ist zu derjenigen nahe der unteren Elektrode, wird der spezifische Widerstand des Speicherwiderstandsmaterials nahe der oberen Elektrode erhöht, während der spezifische Widerstand des Speicherwiderstandsmaterials nahe der unteren Elektrode reduziert wird. Folglich wird der Speicherwiderstand auf einen Hochwiderstandszustand programmiert, ungeachtet dessen, ob ein positiver oder negativer Impuls an die obere Elektrode angelegt wird. Wieder ist eine geometrisch symmetrische Struktur nicht für die Widerstandsspeicherzelle geeignet.
  • 3 ist eine Teilquerschnittsansicht des Speicherwiderstandsfilms der vorliegenden Erfindung mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt. Der Film 300 umfasst eine sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302 und eine sauerstoffreiche Manganit-Region 304, angrenzend an die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302. Wie gezeigt, liegt die sauerstoffreiche Manganit-Region 304 über der sauerstoffdefizienten Region 302. Jedoch kann in anderen Aspekten (nicht gezeigt) die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302 über der sauerstoffreichen Manganit-Region 304 liegen. Die sauerstoffreiche Manganit-Region 304 wird ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin ein RE Seltenerdion ist und AE ein Erdalkaliion darstellt, mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 und y größer als 3. Die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302 wird ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin y kleiner 3 ist.
  • Die sauerstoffreiche Manganit-Region 304 hat einen Widerstand, der geringer ist als der Widerstand der sauerstoffdefizienten Manganit-Region 302. Zusammen weisen die sauerstoffreiche und die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 304/302 einen gesamten ersten Widerstand auf, der auf ein negatives elektrisches Feld reagiert. Die sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen 304/302 weisen einen zweiten Gesamtwiderstand auf, der kleiner ist als der erste Widerstand, der auf ein positives elektrisches Feld reagiert. Wie hier verwendet, wird die Feldrichtung aus Sicht der sauerstoffreichen Manganit-Region 304 definiert mit der Annahme, dass die sauerstoffreiche Region 304 über der sauerstoffdefizienten Region 302 liegt, wie in
  • 3 gezeigt. Mit anderen Worten verläuft die negative Richtung von der sauerstoffdefizienten Region 302 zur sauerstoffreichen Region 304. Die positive Richtung wird hier von der sauerstoffreichen 304 zur sauerstoffdefizienten Region 302 definiert.
  • Noch spezieller weisen die sauerstoffreiche und die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 304/302 einen ersten Widerstand im Bereich von 100 Ohm bis 10 Megaohm (MΩ) unter Einfluss eines ersten negativen gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 Megavolt pro Zentimeter (MV/cm) bis 0,5 MV/cm und eine Zeitdauer im Bereich von einer Nanosekunde (ns) bis 10 Mikrosekunden (μs) auf.
  • Die sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen 304/302 haben einen zweiten Widerstand im Bereich von 100 Ohm bis 1 Kiloohm (kΩ) unter Einfluss eines zweiten positiven gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und eine Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs.
  • Die zwei Manganit-Regionen 302 und 304 haben verschiedene Widerstandseigenschaften, um die asymmetrischen Charakteristika des Films 300 sicherzustellen. Die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302 ändert den Widerstand unter Einfluss eines elektrischen Feldes. Jedoch hält die sauerstoffreiche Manganit-Region 304 einen konstanten Widerstand unter Einfluss eines elektrischen Feldes aufrecht.
  • In einigen Aspekten weist die sauerstoffreiche Manganit-Region 304 eine Dicke 306 im Bereich von 20 bis 150 Nanometer (nm) auf. In gleicher Weise kann die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302 eine Dicke 308 im Bereich von 20 bis 150 nm aufweisen. Zusammen betrachtet weist die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 302 eine Dicke 308 innerhalb 0,5 bis 1,5 mal der Dicke 306 der sauerstoffreichen Manganit-Region 304 auf.
  • 4 ist eine Teilquerschnittsansicht der Speicherzelle der vorliegenden Erfindung mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt. Die Zelle 400 umfasst eine untere Elektrode 402 und eine sauerstoffdefiziente Manganit-Region 404, die über der unteren Elektrode 402 liegt. Eine sauerstoffreiche Manganit-Region 406 ist der sauerstoffdefizienten Manganit-Region 404 benachbart, und eine obere Elektrode 408 liegt über der sauerstoffreichen Manganit-Region 406 und der sauerstoffdefizienten Manganit-Region 404. Wie gezeigt, liegt die sauerstoffreiche Manganit-Region 406 über der sauerstoffdefizienten Region 404. Jedoch können in anderen Aspekten (nicht gezeigt) die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 404 über der sauerstoffreichen Manganit-Region 406 liegen.
  • Die sauerstoffreiche Manganit-Region 406 ist ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin RE ein Seltenerdion ist und AE ein Erdalkaliion darstellt, mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 und Y ist größer als 3. Die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 404 ist ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin y kleiner 3 ist.
  • Die obere Elektrode 408 ist ein Material wie Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au oder Ir. In ähnlicher Weise ist die untere Elektrode 402 ein Material wie Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au oder Ir. Die obere Elektrode 408 muss nicht notwendigerweise dasselbe Material wie die untere Elektrode 402 sein.
  • Die sauerstoffreiche Manganit-Region 406 weist einen Widerstand auf, der kleiner ist als der Widerstand der sauerstoffdefizienten Manganit-Region 404. Zusammen weisen die sauerstoffreiche und die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 406/404 unter Einfluss eines negativ elektrischen Feldes einen ersten Gesamtwiderstand auf. Die sauerstoffreiche und die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 406/404 weisen unter Einfluss eines positiven elektrischen Feldes einen zweiten Gesamtwiderstand auf, der kleiner ist als der erste Widerstand.
  • Noch spezieller weisen die sauerstoffreiche und die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 406/404 unter Einfluss eines ersten negativ gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm sowie einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs einen ersten Widerstand im Bereich von 100 Ω bis 10 MΩ auf. Wie hier verwendet, wird die Feldrichtung aus Sicht der Elektrode in Kontakt mit der sauerstoffreichen Region 406 definiert. In dem gezeigten Beispiel ist die Negativrichtung von der unteren Elektrode 402 in Kontakt mit der sauerstoffdefizienten Region 404 zur oberen Elektrode 408 in Kontakt mit der sauerstoffreichen Region 406. Die positive Richtung wird hier von der Elektrode in Kontakt mit der sauerstoffreichen Region 406 zur Elektrode in Kontakt mit der sauerstoffdefizienten Region 404 definiert. Die sauerstoffreiche und die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 406/404 weisen unter Einfluss eines zweiten positiv gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldstärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm sowie einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs einen zweiten Widerstand im Bereich von 100 Ω bis 1 kΩ auf.
  • Die zwei Manganit-Regionen 404 und 406 weisen verschiedene Widerstandseigenschaften auf, um die asymmetrischen Charakteristika der Zelle 400 sicherzustellen. Die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 404 ändert den Widerstand unter Einfluss eines elektrischen Feldes. Jedoch hält die sauerstoffreiche Manganit-Region 406 einen konstanten Widerstand unter Einfluss eines elektrischen Feldes aufrecht.
  • In einigen Aspekten weist die sauerstoffreiche Manganit-Region 406 eine Dicke 410 im Bereich von 20 bis 150 Nanometer (nm) auf. In ähnlicher Weise kann die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 404 eine Dicke 412 im Bereich von 20 bis 150 nm aufweisen. Zusammen betrachtet weist die sauerstoffdefiziente Manganit-Region 404 eine Dicke 412 mit dem 0,5–1,5-fachen der Dicke 410 der sauerstoffreichen Manganit-Region 406 auf.
  • Funktionelle Beschreibung
  • Die Zelle oder der Speicherfilm der vorliegenden Erfindung können geometrisch symmetrisch hergestellt werden, haben jedoch physikalisch asymmetrische Charakteristika. Mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Kristallstruktur des Speicherwiderstandsmaterials praktisch über den gesamten Film gleichmäßig hergestellt. Das heißt von der unteren Elektrode zur oberen Elektrode. Jedoch wird die Sauerstoffverteilung durch den Speicherwiderstandsdünnfilm geregelt beziehungsweise kontrolliert, was seinerseits die Vorrichtungsschalteigenschaften beeinflusst.
  • Die 5a und 5b sind Teilquerschnittsansichten der Speicherzelle von 4 während des Programmierens beziehungsweise Löschens. Der obere Abschnitt des Speicherwiderstandsdünnfilms weist eine Region mit höherem Sauerstoffgehalt auf, während der untere Abschnitt des Speicherwiderstanddünnfilms eine Region mit geringerem Sauerstoffgehalt aufweist. Die Vorrichtung zeigt gute Speicherprogrammiereigenschaften, wenn die Sauerstoffdichte im oberen Abschnitt und diejenige im unteren Abschnitt des Speicherwiderstandsfilms umgekehrt werden. In dieser Situation würde sich die Programmierpulspolarität gegenüber der gezeigten umkehren.
  • Die 6 bis 9 sind Diagramme von AES-Daten für vier Speicherwiderstände. Der Sauerstoffgehalt der vier Vorrichtungen wurde durch ein Härteverfahren kontrolliert. Die Vorrichtungen der 6 und 7 werden beide mit oberen und unteren Elektroden aus Pt sowie einem Pr0,8Ca0,7MnO3-(PCMO)-Speicherwiderstandsmaterial hergestellt. Die Vorrichtungen der 8 und 9 werden beide mit einer oberen Elektrode aus Pt, einer unteren Elektrode aus Ir und einem PCMO-Speicherwiderstandsfilm hergestellt.
  • Die Vorrichtungen der 6 und 8 wurden in Sauerstoff für bis zu 40 Minuten bei 525°C gehärtet. Diese beiden Vorrichtungen zeigen etwa gleiche Abschnitte des Speicherwiderstandsdünnfilms mit einem Sauerstoffgehalt größer als 50% und einem geringeren Sauerstoffgehalt als 50%. Aufgrund des Sauerstoffgehaltunterschieds zeigen beide Proben gute Programmiereigenschaften. Wenn die Proben für mehr als 5 Minuten bei 600°C gehärtet wurden, war der Sauerstoffgehalt höher als 50% über den gesamten Dünnfilm. Diese beiden Proben (7 und 9) zeigen geringen spezifischen Widerstand. Der Widerstand dieser zwei Proben reagiert nicht auf einen Programmierpuls.
  • Der Sauerstoffgehalt im Speicherwiderstandsmaterial kann durch Härten in Sauerstoffumgebungsatmosphäre kontrolliert beziehungsweise gesteuert werden. Für einen metallorganischen Spinabscheidungs(Beschichtungs)(MOD)-Film wird der Film bei Temperaturen nicht über 550°C für nicht länger als eine Stunde gehärtet. Der Sauerstoffgehalt kann ebenfalls durch metallorganische chemische Dampfabscheidungs-(MOCVD)- oder physikalische Dampfabscheidungs-(PVD)-Verfahren kontrolliert werden.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Regeln der Widerstandseigenschaften in einem Speichermaterial veranschaulicht. Obwohl das Verfahren aus Gründen der Klarheit als eine Abfolge von nummerierten Schritten gezeigt ist, sollte aus der Nummerierung nicht auf eine Reihenfolge geschlossen werden, sofern nicht explizit angegeben. Es sollte verstanden werden, dass einige dieser Schritte ausgelassen, parallel durchgeführt oder ohne Anforderung auf Aufrechterhalten der strikten Sequenzreihenfolge durchgeführt werden können. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1000.
  • Schritt 1002 bildet Manganit. Schritt 1004 härtet das Manganit in einer Sauerstoffatmosphäre. Beispielsweise kann Schritt 1004 das Manganit bei einer Temperatur von weniger als 600°C für eine Zeitdauer von weniger als einer Stunde härten. Schritt 1006 kontrolliert beziehungsweise steuert den Sauerstoffgehalt im Manganit unter Einfluss des Härtens. Schritt 1008 kontrolliert den Widerstand durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts.
  • Das Bilden von Manganit in Schritt 1002 umfasst das Bilden von Manganit aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin RE ein Seltenerdion darstellt und AE ein Erdalkaliion ist mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5. Das Manganit kann durch ein Verfahren wie PVD, MOCVD oder MOD, wie oben erwähnt, gebildet werden.
  • In einigen Aspekten umfasst das Regeln des Sauerstoffgehalts im Manganit unter Einfluss des Härtens in Schritt 1006 das Bilden einer sauerstoffreichen RE1-xAExMnOy-Region, worin x größer als 3 ist. Dann umfasst das Regeln des Widerstands durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts in Schritt 1008 das Bilden eines niedrigen Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region. In anderen Aspekten umfasst das Regeln des Sauerstoffgehaltes im Manganit unter Einfluss des Härtens in Schritt 1006 das Bilden einer sauerstoffdefizienten RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner 3 ist. Dann umfasst das Regeln des Widerstands durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts in Schritt 1008 das Bilden eines hohen Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  • Typischerweise bildet Schritt 1006 eine sauerstoffreiche RE1-xAExMnOy-Region, worin y größer als 3 ist, und eine sauerstoffdefiziente RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner als 3 ist. Dann bildet Schritt 1008 zuerst einen geringen Widerstand in der sauerstoffreichen Manganit-Region und einen zweiten Widerstand in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region, der größer ist als der erste Widerstand. Noch spezieller ist die sauerstoffreiche Manganit-Region angrenzend an die sauerstoffdefiziente Manganit-Region, entweder darüber oder darunter liegend.
  • Schritt 1010 legt ein gepulstes elektrisches Feld an dem Manganit an. Schritt 1012 ändert den Gesamtwiderstand durch den Manganit durch das gepulste elektrische Feld.
  • In einigen Aspekten umfasst das Anlegen eines gepulsten elektrischen Feldes an den Manganit in Schritt 1010 das Anlegen eines ersten negativ gepulsten elektrischen Feldes (wo die Feldrichtung aus Sicht der sauerstoffreichen Region definiert ist) mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 Megavolt pro Centimeter (MV/cm) bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 Nanosekunde (ns) bis 10 Mikrosekunden (μs). Dann umfasst die Änderung des Gesamtwiderstands durch den Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes in Schritt 1012 das Schaffen eines Gesamtwiderstands im Bereich von 100 Ohm bis 10 Megaohm (10 MΩ) unter Einfluss des ersten elektrischen Feldes.
  • In anderen Aspekten legt Schritt 1010 ein zweites positives gepulstes elektrisches Feld (wie oben definiert) mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm an, sowie einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs. Dann schafft Schritt 1012 einen Gesamtwiderstand im Bereich von 100 Ohm bis 1 Kiloohm (kΩ) unter Einfluss des zweiten elektrischen Feldes.
  • In einigen Aspekten umfasst die Änderung des Gesamtwiderstands durch den Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes (Schritt 1012) Unterschritte. Schritt 1012a ändert den Widerstand in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region. Schritt 1012b hält einen konstanten Widerstand in der sauerstoffreichen Manganit-Region aufrecht.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Regelung der Widerstandseigenschaften in einem Speicherwiderstand oder einer Speicherzelle veranschaulicht. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1100. Schritt 1102 bildet eine untere Elektrode. Schritt 1104 bildet Manganit, der über der unteren Elektrode liegt. Schritt 1106 bildet eine obere Elektrode, die über dem Manganit liegt. Schritt 1108 härtet das Manganit in einer Sauerstoffatmosphäre. Beispielsweise kann Schritt 1108 das Manganit bei einer Temperatur von weniger als 600°C für eine Zeitdauer von weniger als einer Stunde härten. Schritt 1110 regelt den Sauerstoffgehalt im Manganit unter Einfluss des Härtens. Schritt 1112 regelt den Widerstand durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts.
  • Das Bilden des Manganits in Schritt 1104 umfasst das Bilden des Manganits aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe von Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin RE ein Seltenerdion darstellt und AE ein Erdalkaliion ist, mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5. Der Manganit kann durch ein Verfahren wie PVD, MOCVD oder MOD, wie oben erwähnt, gebildet werden.
  • Das Bilden einer oberen Elektrode in Schritt 1106 umfasst das Bilden einer oberen Elektrode aus einem Material wie Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au oder Ir. In ähnlicher Weise umfasst das Bilden einer unteren Elektrode in Schritt 1102 das Bilden einer unteren Elektrode aus einem Material wie Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au oder Ir. Das Material der oberen und unteren Elektrode muss nicht notwendigerweise dasselbe sein.
  • In einigen Aspekten umfasst das Steuern des Sauerstoffgehalts im Manganit unter Einfluss des Härtens in Schritt 1110 das Bilden einer sauerstoffreichen RE1-xAExMnOy-Region, worin y größer 3 ist. Dann umfasst das Regeln des Widerstands durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts in Schritt 1112 das Bilden eines geringen Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region. In anderen Aspekten umfasst das Regeln des Sauerstoffgehalts im Manganit unter Einfluss des Härtens im Schritt 1110 das Bilden einer sauerstoffdefizienten RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner 3 ist. Dann umfasst das Regeln des Widerstands durch den Manganit unter Einfluss des Sauerstoffgehalts in Schritt 1112 das Bilden eines hohen Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  • Typischerweise bildet Schritt 1110 eine sauerstoffreiche RE1-xAExMnOy-Region, worin y größer 3 ist, und eine sauerstoffdefiziente RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner 3 ist. Dann bildet Schritt 1112 einen ersten niedrigen Widerstand in der sauerstoffreichen Manganit-Region und einen zweiten Widerstand in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region, der größer ist als der erste Widerstand. Noch spezieller ist die sauerstoffreiche Manganit-Region angrenzend an die sauerstoffdefiziente Manganit-Region, entweder darüber oder darunter liegend.
  • In Schritt 1114 liegt ein gepulstes elektrisches Feld an dem Manganit an. Schritt 1116 ändert den Gesamtwiderstand durch den Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes.
  • In einigen Aspekten umfasst das Anlegen eines gepulsten elektrischen Feldes an den Manganit in Schritt 1114 das Anlegen eines ersten negativ gepulsten elektrischen Feldes (wo die Feldrichtung aus Sicht der Elektrode in Kontakt mit der sauerstoffreichen Region definiert wird) mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs. Dann umfasst die Änderung des Gesamtwiderstands durch den Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes in Schritt 1116 das Schaffen eines Gesamtwiderstands im Bereich von 100 Ohm bis 10 MOhm unter Einfluss des ersten elektrischen Feldes.
  • In anderen Aspekten legt Schritt 1114 ein zweites positiv gepulstes elektrisches Feld (wie oben definiert) mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs an. Dann schafft Schritt 1116 einen Gesamtwiderstand im Bereich von 100 Ohm bis 1 kOhm unter Einfluss des zweiten elektrischen Feldes.
  • In einigen Aspekten umfasst die Änderung des Gesamtwiderstands durch den Manganit unter Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes (Schritt 1116) Unterschritte. Schritt 1116a ändert den Widerstand der sauerstoffdefizienten Manganit-Region. Schritt 1116b hält einen konstanten Widerstand in der sauerstoffreichen Manganit-Region aufrecht.
  • Eine Speicherzelle, wo die Speichereigenschaften auf den Sauerstoffgehalt im Speicherwiderstandsmaterial reagieren sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Speicherzelle, wurden bereitgestellt. Beispiele wurden angegeben, um die Merkmale der Erfindung zu veranschaulichen. Jedoch ist die Erfindung nicht nur auf diese Beispiele begrenzt. Andere Varianten und Ausführungsformen der Erfindung sind dem Fachmann im Stand der Technik ersichtlich.

Claims (40)

  1. Verfahren zum Regeln der Widerstandseigenschaften in einem Speichermaterial, wobei das Verfahren umfasst: Bilden von Manganit; Härten des Manganits in einer Sauerstoffatmosphäre; und Regeln des Sauerstoffgehalts im Manganit unter dem Einfluss des Hertens, wobei das Bilden des Manganits umfasst: das Bilden von Manganit aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe der Manganoxide vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin RE ein Seltenerdenion und AE ein Erdalkaliion darstellt, mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5, worin das Regeln des Sauerstoffgehalts im Manganit unter dem Einfluss des Härtens umfasst: das Bilden einer sauerstoffreichen RE1-xAEXxMnOy-Region, worin y größer als 3 ist, und einer sauerstoffdefizienten RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner als 3 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Regeln des Widerstands durch das Manganit unter dem Einfluss des Sauerstoffgehalts.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bilden des Manganits umfasst: das Bilden von Manganit durch ein Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend physikalische Dampfabscheidung (PVD), metallorganische chemische Dampfabscheidung (MOCVD) und metallorganische Schleuderbeschichtung (MOD).
  4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Regeln des Widerstands durch das Manganit unter dem Einfluss des Sauerstoffgehalts umfasst: das Bilden eines ersten niedrigen Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region und eines zweiten Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region, der größer ist als der erste Widerstand.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Bilden einer sauerstoffreichen Manganit-Region und einer sauerstoffdefizienten Manganit-Region umfasst: das Bilden der sauerstoffreichen Manganit-Region, benachbart zur sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit; und Ändern des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit umfasst: das Anwenden eines ersten, negativ gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 Megavolt pro Zentimeter (MV/cm) bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 Nanosekunde (ns) bis 10 Mikrosekunden (μs); und worin die Änderung des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes umfasst: das Bilden eines Gesamtwiderstands im Bereich von 100 Ohm bis 10 Megaohm (MOhm) unter dem Einfluss des ersten elektrischen Feldes.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit umfasst: das Anwenden eines zweiten, positiv gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs; und worin die Änderung des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes umfasst: das Bilden eines Gesamtwiderstands im Bereich von 100 Ohm bis 1 Kiloohm (kOhm) unter dem Einfluss des zweiten elektrischen Feldes.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Änderung des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes umfasst: Ändern des Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region; und Aufrechterhalten eines konstanten Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Härten des Manganits in einer Sauerstoffatmosphäre umfasst: das Härten des Manganits bei einer Temperatur von weniger als 600°C für eine Zeitspanne von weniger als 1 Stunde.
  11. Verfahren zum Regeln der Widerstandseigenschaften in einer Speicherwiderstandsschaltung, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer unteren Elektrode; Bilden von Manganit, das über der unteren Elektrode liegt; Bilden einer oberen Elektrode, die über dem Manganit liegt; Härten des Manganits in einer Sauerstoffatmosphäre; und Regeln des Sauerstoffgehalts im Manganit unter dem Einfluss des Härtens, wobei das Bilden des Manganits umfasst: das Bilden von Manganit aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe der Manganoxide vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy, worin RE ein Seltenerdenion und AE ein Erdalkaliion darstellt, mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5, worin das Regeln des Sauerstoffgehalts im Manganit unter dem Einfluss des Härtens umfasst: das Bilden einer sauerstoffreichen RE1-xAExMnOy-Region, worin y größer als 3 ist, und einer sauerstoffdefizienten RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner als 3 ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend: Regeln des Widerstands durch das Manganit unter dem Einfluss des Sauerstoffgehalts.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, worin das Bilden des Manganits umfasst: das Bilden von Manganit durch ein Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend physikalische Dampfabscheidung (PVD), metallorganische chemische Dampfabscheidung (MOCVD) und metallorganische Schleuderbeschichtung (MOD).
  14. Verfahren nach Anspruch 11, worin das Regeln des Widerstands durch das Manganit unter dem Einfluss des Sauerstoffgehalts umfasst: das Bilden eines ersten niedrigen Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region und eines zweiten Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region, der größer ist als der erste Widerstand.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, worin das Bilden einer sauerstoffreichen Manganit-Region und einer sauerstoffdefizienten Manganit-Region umfasst: das Bilden einer sauerstoffreichen Manganit-Region, benachbart zur sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, weiter umfassend: Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit; und Ändern des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, worin das Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit umfasst: das Anwenden eines ersten, negativ gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 Megavolt pro Zentimeter (MV/cm) bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 Nanosekunde (ns) bis 10 Mikrosekunden (μs); und worin die Änderung des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes umfasst: das Bilden eines Gesamtwiderstands im Bereich von 100 Ohm bis 10 Megaohm (MOhm) unter dem Einfluss des ersten elektrischen Feldes.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, worin das Anwenden eines gepulsten elektrischen Feldes auf das Manganit umfasst: das Anwenden eines zweiten, positiv gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs; und worin die Änderung des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes umfasst: das Bilden eines Gesamtwiderstands im Bereich von 100 Ohm bis 1 Kiloohm (kOhm) unter dem Einfluss des zweiten elektrischen Feldes.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Änderung des Gesamtwiderstands durch das Manganit unter dem Einfluss des gepulsten elektrischen Feldes umfasst: Ändern des Widerstands in der sauerstoffdefizienten Manganit-Region; und Aufrechterhalten eines konstanten Widerstands in der sauerstoffreichen Manganit-Region.
  20. Verfahren nach Anspruch 11, worin das Härten des Manganits in einer Sauerstoffatmosphäre umfasst: das Härten des Manganits bei einer Temperatur von weniger als 600°C für eine Zeitspanne von weniger als 1 Stunde.
  21. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bilden der oberen Elektrode umfasst: das Bilden einer oberen Elektrode aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au und Ir; und worin das Bilden einer unteren Elektrode umfasst: das Bilden einer unteren Elektrode aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au und Jr.
  22. Speicherwiderstandsfilm aus Manganoxiden vom Perovskit-Typ mit der allgemeinen Formel RE1-xAExMnOy mit geregeltem Sauerstoffgehalt, worin RE ein Seltenerdenion und AE ein Erdalkaliion darstellt, mit x im Bereich zwischen 0,1 und 0,5, wobei der Film umfasst: eine sauerstoffdefiziente RE1-xAExMnOy-Region, worin y kleiner als 3 ist; und eine sauerstoffreiche RE1-xAEXMnOy-Region, worin y größer als 3 ist, benachbart zur sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  23. Film nach Anspruch 22, worin die sauerstoffreiche Manganit-Region einen geringeren Widerstand aufweist als der Widerstand der sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  24. Film nach Anspruch 23, worin die sauerstoffreichen und die sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen ersten Gesamtwiderstand aufweisen, unter Einfluss eines negativen elektrischen Feldes; und worin die sauerstoffreichen und die sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen zweiten Gesamtwiderstand aufweisen, unter Einfluss eines positiven elektrischen Feldes, der kleiner ist als der erste Widerstand.
  25. Film nach Anspruch 24, worin die sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen ersten Widerstand im Bereich von 100 Ohm bis 10 Megaohm (MOhm) aufweisen, unter dem Einfluss eines ers ten, negativ gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 Megavolt pro Zentimeter (MV/cm) bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 Nanosekunde (ns) bis 10 Mikrosekunden (μs).
  26. Film nach Anspruch 25, worin die sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen zweiten Widerstand im Bereich von 100 Ohm bis 1 Kiloohm (kOhm) aufweisen, unter dem Einfluss eines zweiten, positiv gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs.
  27. Film nach Anspruch 24, worin die sauerstoffdefiziente Manganit-Region ihren Widerstand unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes ändert; und worin die sauerstoffreiche Manganit-Region einen konstanten Widerstand unter Einfluss eines elektrischen Feldes aufrechterhält.
  28. Film nach Anspruch 22, worin die sauerstoffreiche Manganit-Region eine Dicke im Bereich von 20 bis 150 Nanometer (nm) aufweist.
  29. Film nach Anspruch 22, worin die sauerstoffdefiziente Manganit-Region eine Dicke im Bereich von 20 bis 150 Nanometer (nm) aufweist.
  30. Film nach Anspruch 22, worin die sauerstoffdefiziente Manganit-Region eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mal der Dicke der sauerstoffreichen Manganit-Region aufweist.
  31. Speicherzelle mit geregeltem Sauerstoffgehalt, wobei die Zelle umfasst: eine untere Elektrode; einen Speicherwiderstandsfilm, wie definiert in Anspruch 22, wobei die sauerstoffdefiziente Manganit-Region über der unteren Elektrode liegt; eine obere Elektrode, die über den sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen liegt.
  32. Speicherzelle nach Anspruch 31, worin die sauerstoffreiche Manganit-Region einen geringeren Widerstand aufweist als der Widerstand der sauerstoffdefizienten Manganit-Region.
  33. Speicherzelle nach Anspruch 32, worin die sauerstoffreichen und die sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen ersten Gesamtwiderstand aufweisen, unter Einfluss eines negativen elektrischen Feldes; und worin die sauerstoffreichen und die sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen zweiten Gesamtwiderstand aufweisen, unter Einfluss eines positiven elektrischen Feldes, der kleiner ist als der erste Widerstand.
  34. Speicherzelle nach Anspruch 33, worin die sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen ersten Widerstand im Bereich von 100 Ohm bis 10 Megaohm (MOhm) aufweisen, unter dem Einfluss eines ersten, negativ gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 Megavolt pro Zentimeter (MV/cm) bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 Nanosekunde (ns) bis 10 Mikrosekunden (μs).
  35. Speicherzelle nach Anspruch 34, worin die sauerstoffreichen und sauerstoffdefizienten Manganit-Regionen einen zweiten Widerstand im Bereich von 100 Ohm bis 1 Kiloohm (kOhm) aufweisen, unter dem Einfluss eines zweiten, positiv gepulsten elektrischen Feldes mit einer Feldestärke im Bereich von 0,1 MV/cm bis 0,5 MV/cm und einer Zeitdauer im Bereich von 1 ns bis 10 μs.
  36. Speicherzelle nach Anspruch 33, worin die sauerstoffdefiziente Manganit-Region den Widerstand unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes ändert; und worin die sauerstoffreiche Manganit-Region einen konstanten Widerstand unter Einfluss eines elektrischen Feldes aufrechterhält.
  37. Speicherzelle nach Anspruch 31, worin die sauerstoffreiche Manganit-Region eine Dicke im Bereich von 20 bis 150 Nanometer (nm) aufweist.
  38. Speicherzelle nach Anspruch 31, worin die sauerstoffdefiziente Manganit-Region eine Dicke im Bereich von 20 bis 150 Nanometer (nm) aufweist.
  39. Speicherzelle nach Anspruch 31, worin die sauerstoffdefiziente Manganit-Region eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mal der Dicke der sauerstoffreichen Manganit-Region aufweist.
  40. Speicherzelle nach Anspruch 31, wobei das Material der oberen Elektrode ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au und Ir; und worin das Material der unteren Elektrode ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Pt, TiN, TaN, TiAlN, TaAlN, Ag, Au und Ir.
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