KR20090091692A - 전기 작동 스위치 - Google Patents

전기 작동 스위치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090091692A
KR20090091692A KR1020097009024A KR20097009024A KR20090091692A KR 20090091692 A KR20090091692 A KR 20090091692A KR 1020097009024 A KR1020097009024 A KR 1020097009024A KR 20097009024 A KR20097009024 A KR 20097009024A KR 20090091692 A KR20090091692 A KR 20090091692A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
electrode
active region
electrical
primary active
Prior art date
Application number
KR1020097009024A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101390430B1 (ko
Inventor
알. 스탠리 윌리암스
Original Assignee
휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. filed Critical 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Publication of KR20090091692A publication Critical patent/KR20090091692A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101390430B1 publication Critical patent/KR101390430B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0007—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0009—RRAM elements whose operation depends upon chemical change
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/80—Arrangements comprising multiple bistable or multi-stable switching components of the same type on a plane parallel to the substrate, e.g. cross-point arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/253—Multistable switching devices, e.g. memristors having three or more electrodes, e.g. transistor-like devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821—Device geometry
    • H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/883—Oxides or nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/883—Oxides or nitrides
    • H10N70/8833—Binary metal oxides, e.g. TaOx
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/883—Oxides or nitrides
    • H10N70/8836—Complex metal oxides, e.g. perovskites, spinels
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/50—Resistive cell structure aspects
    • G11C2213/52—Structure characterized by the electrode material, shape, etc.
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/50—Resistive cell structure aspects
    • G11C2213/53—Structure wherein the resistive material being in a transistor, e.g. gate
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/50—Resistive cell structure aspects
    • G11C2213/56—Structure including two electrodes, a memory active layer and a so called passive or source or reservoir layer which is NOT an electrode, wherein the passive or source or reservoir layer is a source of ions which migrate afterwards in the memory active layer to be only trapped there, to form conductive filaments there or to react with the material of the memory active layer in redox way
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/70—Resistive array aspects
    • G11C2213/77—Array wherein the memory element being directly connected to the bit lines and word lines without any access device being used

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

전기 작동 스위치(100', 200')는 제1 전극(102), 제2 전극(104), 및 이들 사이에 배치된 활성 영역(306)을 포함한다. 활성 영역은 적어도 하나의 1차 활성 영역(308, 308') - 상기 1차 활성 영역은 그의 전기 전도성을 변경하기 위해 도핑되거나 비도핑될 수 있는 적어도 하나의 물질을 포함함 -, 및 2차 활성 영역(310) - 상기 2차 활성 영역은 1차 활성 영역(들)에 대한 도펀트로서 역할하는 이온종의 소스/싱크를 제공하는 적어도 하나의 물질을 포함함 - 을 포함한다. 이 스위치를 동작시키는 방법도 제공된다.
스위치, 활성 영역, 도펀트, 에너지 대역, 전도성

Description

전기 작동 스위치{ELECTRICALLY ACTUATED SWITCH}
<정부 권리의 선언>
본 발명은 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)에 의해 주도된 계약 번호 HR0011-0503-0001 하에서 정부 지원으로 이루어진 것이다. 정부는 본 발명에 일정한 권리를 갖는다.
<기술분야>
본 발명은 전자 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 작동 스위치에 관한 것이다.
지난 10년 동안에, 많은 연구자들은 분자 또는 분자 규모(molecular-scale) 부품에 기초한 전자 회로의 제조 전망에 흥미를 가져왔다. 분자 전자 공학의 잠재력은 유용한 회로 내에 적어도 부분적으로 조립될 수 있는 맞춤 제작 디바이스(purpose-built device)를 형성하는 것에 의해 전자 산업에 합성 화학의 역량을 적용하는 것에 있다. 이러한 전망에 따라 분자의 전자적 속성에 대한 수많은 연구가 있었고 메모리 및 논리 회로의 몇몇 원리 증명(proof-of-principles)을 실증하였다.
가역적으로 스위칭될 수 있고 ON-OFF 컨덕턴스 비가 104이었던 나노미터-규모 교차-와이어 디바이스(nanometer-scale crossed-wire device)에서의 스위칭에 대한 연구가 이전에 보고된 적이 있다. 이들 디바이스는 크로스바 회로(crossbar circuit)를 제작하는 데 그리고 초고밀도 비휘발성 메모리의 제작을 위한 유망한 방법을 제공하는 데 사용되어 왔다. 래치(latch)를 제조하는 데 사용될 수 있는 교차-와이어 스위치들의 직렬 연결도 실증하였으며, 이러한 래치는 논리 회로에 그리고 논리 회로와 메모리 사이의 통신에 중요한 구성요소이다. 전적으로 스위치들의 크로스바 어레이로 제작되거나 스위치와 트랜지스터로 이루어진 혼성 구조로서 제작될 수 있는 새로운 논리 회로군이 설명되었다. 이들 새로운 논리군은 CMOS 회로의 컴퓨팅 효율을 극적으로 증가시킬 잠재력을 가지고 있으며, 그에 따라 트랜지스터를 축소시키거나 심지어 몇몇 응용들에서 필요에 따라 CMOS를 대체시킬 필요없이 엄청난 성능 향상을 가능하게 한다. 그러나, 현재 제조되는 디바이스의 성능, 특히 디바이스의 순환성(cyclability)을 향상시키는 것이 요망된다.
<발명의 요약>
전기 작동 스위치는 제1 전극, 제2 전극, 및 이들 사이에 배치된 활성 영역을 포함한다. 활성 영역은 적어도 하나의 1차 활성 영역 - 상기 1차 활성 영역은 스위치를 통한 전자들의 흐름을 제어하기 위해 도펀트로서 역할하는 이온들을 수송 및 호스트하는(hosting) 적어도 하나의 물질을 포함함 -, 및 2차 활성 영역 - 상기 2차 활성 영역은 1차 활성 영역(들)에 대한 이온 도펀트들의 소스를 제공하는 적어 도 하나의 물질을 포함함 - 을 포함한다. 이 스위치를 동작시키는 방법도 제공된다.
도 1A는 2개의 서로 다른 교차 와이어(crossed wire)를 연결시키는 고상 스위치(solid-state switch)의 일례의 사시도이다.
도 1B는 도 1A의 스위치들의 어레이(크로스바라고도 함)를 나타낸, 도 1A와 유사한 도면이다.
도 2는 와이어의 2개의 세그먼트를 연결시키는 고상 스위치의 일례의 사시도이다.
도 3A는 도 2의 세그먼트 와이어(segmented-wire) 구성에 기초한, 예시적인 전기 작동 스위치의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3B는 도 1A의 교차 와이어 구성에 기초한, 예시적인 전기 작동 스위치의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3A의 세그먼트 와이어 구성에 기초한, 예시적인 스위치를 ON 상태로 작동(또는 토글)시키는 시작 프로세스를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 스위치를 OFF 상태로 작동(또는 토글)시키는 시작 프로세스를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6A 내지 도 6C는 OFF 상태에 있는 예시적인 스위치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 6A는 스위치를 나타낸 도면이고, 도 6B는 스위치의 상태의 등가 회로도이며, 도 6C는 스위치와 연관된 에너지 대역 다이어그램이다.
도 7A 내지 도 7C는 중간 상태에 있는 예시적인 스위치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 7A는 스위치를 나타낸 도면이고, 도 7B는 스위치의 상태의 등가 회로도이며, 도 7C는 스위치와 연관된 에너지 대역 다이어그램이다.
도 8A 내지 도 8C는 ON 상태에 있는 예시적인 스위치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 8A는 스위치를 나타낸 도면이고, 도 8B는 스위치의 상태의 등가 회로도이며, 도 8C는 스위치와 연관된 에너지 대역 다이어그램이다.
도 9A 내지 도 9C는 도펀트의 이동을 나타낸, 스위치의 다른 실시예의 개략도이다.
도면들은 단지 설명을 위해 본 발명의 실시예들을 나타낸 것이다. 당업자라면 이하의 설명으로부터 본 명세서에 기술된 본 발명의 원리들로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 예시된 구조 및 방법의 다른 실시예들이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
정의
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "접합(junction)"에 적용되는 용어 "자기-정렬(self-aligned)"은 2개의 와이어 간의 스위치 및/또는 기타 전기적 접속을 형성하는 접합이 2개의 와이어(이들 중 어느 하나가 코팅되어 있거나 기능화되어 있을 수 있음)가 서로 교차하는 곳에 생성된다는 것을 의미하며, 그 이유는 교차하는 행위가 접합을 생성하기 때문이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "자기-조립(self-assembled)"은 시스템의 구성요소의 본질(identity)로 인해 자연히 소정의 기하학적 패턴을 채용하는 시스템을 말하며, 이 시스템은 이 구성을 채용함으로써 그의 에너지에서 적어도 국부 최소를 달성한다.
용어 "1회 구성가능(singly configurable)"은 스위치가 산화 또는 환원 반응 등의 비가역 프로세스를 통해 그의 상태를 한번만 변화시킬 수 있다는 것을 의미하며, 이러한 스위치는 예를 들어 PROM(programmable read only memory)의 기초가 될 수 있다.
용어 "재구성가능(reconfigurable)"은, RAM(random access memory)에서의 메모리 비트와 같이, 스위치가 산화 또는 환원 등의 가역 프로세스를 통해 그의 상태를 여러번 변화시킬 수 있다는 것, 즉 스위치가 여러번 닫히고 열릴 수 있다는 것을 의미한다.
용어 "구성가능(configurable)"은 "1회 구성가능" 또는 "재구성가능"을 의미한다.
마이크로미터-규모 치수는 크기가 1 마이크로미터에서 수 마이크로미터에 이르는 치수를 말한다.
서브마이크로미터-규모 치수는 1 마이크로미터에서 0.04 마이크로미터로 작아지는 치수를 말한다.
나노미터 규모 치수는 0.1 나노미터에서 50 나노미터(0.05 마이크로미터)에 이르는 치수를 말한다.
마이크로미터-규모 및 서브마이크로미터-규모 와이어는, 폭 또는 직경이 0.04 내지 10 마이크로미터의 치수를 갖고 높이가 수 나노미터에서 마이크로미터에 이를 수 있으며 길이가 수 마이크로미터 이상인, 막대 또는 리본-형상의 도체 또는 반도체를 말한다.
크로스바는, 제1 평행 와이어 세트 내의 각각의 와이어를, 제1 세트를 가로지르는 제2 평행 와이어 세트의 모든 부재에 연결시킬 수 있는 스위치들의 어레이이다(보통 2개의 와이어 세트는 서로 수직이지만, 이것이 필요 조건은 아니다).
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 디바이스의 기능적 치수(functional dimension)는 나노미터 단위로 측정되지만(통상적으로 50 nm 미만임), 측방 치수는 나노미터, 서브마이크로미터 또는 마이크로미터일 수 있다.
나노와이어 접합(Nanowire Junction)에 관한 배경 지식
도 1A는 2개의 서로 다른 교차 와이어(102, 204)를 연결시키는 고상 스위치(100)의 일례를 나타낸 것이다. 스위치 접합(switch junction)(106)은 2개의 서로 다른 와이어(102, 104)를 연결시키는 데 사용될 수 있다. 스위치 접합(106)은 적어도 하나의 물질(106a), 구체적으로는 스위칭가능 분자(switchable molecule)(즉, 2개의 서로 다른 상태에서 에너지적으로 비교적 안정된 스위칭가능 세그먼트 또는 일부분(moiety)을 갖는 분자)를 포함할 수 있으며, 이러한 분자들의 예는 현재 분자 전자 공학(moletronic) 스위칭의 분야에서 공지되어 있다. 와이어(102, 104) 중 하나 또는 둘다가 금속 또는 반도체일 수 있다. 많은 경우에, 와이어 둘다가 금속, 구체적으로는 백금이고, 얇은 티타늄층(106b)이 분자(106a) 상부에 형성되며 이어서 백금 상부 와이어(104)가 티타늄층 상부에 형성된다.
도 1B는 도 1A에 도시된 고상 스위치(100)를 복수개 이용하는 크로스바 어레이(110)를 나타낸 것이다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 거의 평행인 와이어들(104)로 된 제2 층(114)이 거의 평행인 와이어들(102)로 된 제1 층(112) 위에 놓여 있다. 제2 층(114)은 제1 층(112)의 와이어들에 대해 거의 수직으로 배향되어 있지만, 층들 간의 배향각은 다양할 수 있다. 2개의 와이어 층은 격자, 즉 크로스바를 형성하며, 제2 층(114)의 각각의 와이어(104)는 제1 층(112)의 모든 와이어(102) 위에 놓여 있고 2개의 와이어 간의 가장 가까운 접점을 나타내는 와이어 교차점에서 제1 층의 각각의 와이어와 접촉하게 된다. 스위치 접합(106)은 와이어(102)와 와이어(104) 사이에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. (도면을 복잡하게 하지 않기 위해 이러한 스위치 접합이 3개 도시되어 있지만, 스위치 접합(106)이 와이어(102)와 와이어(104)의 각각의 교차점에 형성된다는 것을 잘 알 것이다.) 이러한 크로스바는 응용에 따라 마이크로미터-규모 와이어, 서브마이크로미터-규모 와이어 또는 나노-규모 와이어로 제조될 수 있다.
도면에서 개개의 와이어들이 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 와이어들은 원형, 타원형 또는 더 복잡한 단면도 가질 수 있다. 와이어들은 또한 많은 다른 폭 또는 직경 및 종횡비(aspect ratio) 또는 편심률(eccentricity)을 가질 수 있다. 용어 "나노와이어 크로스바(nanowire crossbar)"는, 나노와이어에 부가하여, 서브마이크로-규모 와이어들, 마이크로-규모 와이어들, 또는 더 큰 치수를 갖는 와이어들로 된 하나 이상의 층을 갖는 크로스바를 말하는 것일 수 있다.
도 2는 나노와이어의 2개의 세그먼트를 연결시키는 고상 스위치의 일례이다. 여기에서, 나노와이어의 2개의 세그먼트(102, 104)는 스위칭층(106a) 및 얇은 티타늄층(106b)(이상에서 둘다에 대해 기술함)을 포함하는 스위칭 접합(106)에 의해 연결되어 있다.
공지된 바와 같이, 이러한 스위치는 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 비슷한 논리 회로에서 구성 비트에 대한, 교차점 메모리에서의 닫힌 또는 열린 스위치로서, 메모리(예를 들어, 정보 비트 1 또는 0의 저장)의 기초로서, 또는 결선-논리(wired-logic) PLA(Programmable Logic Array)의 기초로서 사용될 수 있다. 이들 스위치는 또한 광범위한 다른 응용에서도 사용된다.
전기 작동 스위치
본 발명에 따르면, 마이크로-규모 또는 나노-규모로 제조될 수 있고 광범위한 전자 회로에서 구성요소로서 사용될 수 있는 개선된 전기 작동 스위치가 제공된다. 이 스위치는 더 큰 크로스바 어레이에서의 2개의 와이어일 수 있는, 도 1A 및 도 1B에 도시된 한 쌍의 교차 와이어와 같은 2개의 서로 다른 와이어를 연결시키는 데 사용될 수 있거나, 도 2에 도시된 것과 같이 와이어를 따라 전류의 흐름을 허용 또는 차단하기 위해 와이어 내에서 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 메모리, 스위치, 및 논리 회로 및 기능에 대한 기초로서 개선된 스위치가 사용될 수 있다.
이 스위치는 이하의 특성들을 가질 수 있다.
(1) 스위치의 1차 활성층 또는 영역은 전자적 반전도성(electronically semiconducting)이거나 공칭상 전자적 절연성(electronically insulating)인 물질의 얇은 막 및 약이온성(weakly ionic) 도체를 포함하고 있다. 1차 활성 물질은 스위치를 통한 전자들의 흐름을 제어하기 위해 도펀트로서 역할하는 이온들을 수송 및 호스트할 수 있다. 기본 동작 모드는 이온종이 이온 수송(ionic transport)을 통해 1차 물질 내로 또는 1차 물질 밖으로 수송될 수 있게 하기에 충분히 큰 전계(1차 물질에서 이온의 움직임을 가능하게 하기 위해 소정 문턱값을 초과할 수 있는 드리프트 전계(drift field))를 스위치 양단에 가하는 것이다. 이온종은 구체적으로는 1차 물질에 대해 전기적 도펀트로서 역할함으로써 1차 물질의 전기 전도성을 저전도성(즉, 비도핑된 반도체 또는 절연체 - 스위치 OFF 구성)에서 고전도성(더 높은 전도성을 제공하기 위해 도핑됨 - 스위치 ON 구성)으로 또는 고전도성에서 저전도성으로(스위치 ON에서 스위치 OFF로) 변화시키는 것들로부터 선택된다. 게다가, 스위치가 상당히 오랜 시간 동안, 아마도 상온에서 여러 해 동안 어느 상태든 설정되어 있는 상태로 있도록 하기 위해, 1차 물질 및 도펀트종(dopant species)은 1차 물질 내로 또는 1차 물질 밖으로의 이온의 드리프트가 가능하지만 너무 쉽지 않도록 선택된다. 이것은 스위치가 비활성이도록, 즉 드리프트 전계가 제거된 후에도 그의 상태를 유지하도록 하기 위한 것이다. 이 스위치는 2-단자 디바이스로서, 스위치에 하이 바이어스(high bias)를 인가하면 전자 전류 및 이온 전류 둘다가 흐르게 되는 반면, 로우 바이어스(low bias)에서는 이온 전류의 흐름이 무시해도 좋을 정도이고, 이는 스위치가 그의 저항 상태(resistance state)를 유지할 수 있게 한다.
(2) 2차 활성층, 또는 영역은 1차 물질에 대한 도펀트의 소스인 물질의 얇은 막을 포함한다. 이들 도펀트는 1차 물질에 대해 전자 도너로서 역할하는 수소 또는 소정의 다른 양이온종, 예컨대 알칼리 또는 전이 금속과 같은 불순물 원자일 수 있거나, 1차 물질에서 대전되어 있음으로써 격자에 대한 도너이기도 한 음이온 공공(anion vacancy)일 수 있다. 또한, 전자 억셉터(또는 홀 도너)가 되는 음이온종(anionic species)을 1차 호스트 물질 내에 집어 넣는 것이 가능하다.
(3) 1차 활성 물질은 얇은 막(일반적으로 50 nm 미만의 두께)일 수 있고, 많은 경우에 나노결정질(nanocrystalline), 나노다공성(nanoporous) 또는 비정질(amorphous)이다. 이러한 나노구조 물질에서의 도펀트종의 이동도는 벌크 결정질 물질(bulk crystalline material)에서보다 훨씬 더 높은데, 그 이유는 비정질 물질에서는 입계(grain boundary), 기공(pore)을 통해 또는 국부 구조 결함을 통해 확산이 일어날 수 있기 때문이다. 또한, 이 막이 아주 얇기 때문에, 충분한 도펀트가 막의 전도성을 실질적으로 변화시키기 위해 막의 국소 영역 내로 또는 그 밖으로 드리프트하는 데 걸리는 시간이 비교적 빠르다(예를 들어, 확산 프로세스에 걸리는 시간 t는 지나가는 거리의 제곱으로 변하며, 따라서 1 나노미터를 확산하는 시간은 1 마이크로미터를 확산하는 데 걸리는 시간의 100만분의 1이다).
(4) 스위칭 물질(1차 활성 물질 및 2차 활성 물질)은 양쪽에서 금속 전극 또는 와이어와 접촉하거나, 한쪽에서는 반도체와 접촉하고 다른쪽에서는 금속과 접촉한다. 금속과 스위칭 물질의 접촉은 반도체 내의 자유 전하 캐리어를 고갈시키고, 따라서 실제로 이 물질은 도펀트의 성질에 의존하는 알짜 전하(net charge) - 도너의 경우에 플러스이고 억셉터의 경우에 마이너스임 - 를 갖는다. 금속-반도체 접촉 영역은 전기적으로 쇼트키 장벽(Schottky barrier)과 비슷하다. 금속-반도체 쇼트키 장벽에 대한 종래의 설명은 물질이 나노미터 규모로 구조화되어 있고 따라서 구조적 및 전기적 특성이 반도체-금속 접촉의 이론이 개발되어온 큰 거리에 걸쳐 평균되지 않는다는 사실에 의해 수정된다.
(5) 1차 활성 물질을 통한 전자들의 전도가 전자의 양자 기계 터널링(quantum mechanical tunneling)을 통한다. 반도체 물질이 본질적으로 진성(intrinsic)인 경우, 터널링 장벽이 높고 넓으며, 따라서 스위치를 통한 전도성이 낮다(OFF 상태). 상당한 수의 도펀트종이 반도체에 주입되어 있을 때, 터널링 장벽의 폭, 아마도 높이가 대전된 종(charged species)의 전위만큼 감소된다. 이 결과 스위치의 전도성이 증가된다(ON 상태).
(6) 스위치를 금속 또는 반도체 전극에 연결시키는 계면들 중 하나가 비공유 결합(non-covalently bonded)되어 있는 경우, 대전된 종이 1차 물질 내로 그리고 그 밖으로 확산하는 능력이 상당히 개선된다. 이러한 계면은 물질 내의 보이드(void)에 의해 야기될 수 있거나, 계면이 전극과 공유 결합을 형성하지 않는 분자 물질, 1차 스위치 물질, 또는 둘다를 함유한 결과일 수 있다. 이 비공유 결합된 계면은 1차 물질에서 이온종을 드리프트하는 데 필요한 원자 재배열의 활성화 에너지를 떨어뜨린다. 이 계면은 본질적으로 극히 얇은 절연체이며, 스위치의 전체 직렬 저항을 거의 증가시키지 않는다.
상기한 바와 같이, 1차 활성 물질은 본 발명의 실시에 유용한 일정한 특성들을 갖는다. 이 물질의 이들 특성들 중 하나는 약이온성 도체(weakly ionic conductor)라는 것이다. 약이온성 도체라는 정의는 스위치가 어떤 응용을 위해 설계되는지에 기초한다. 격자 내의 종에 대한 이동도 및 확산 계수(diffusion constant)는 "아인슈타인 관계식(Einstein relation)"을 통해 서로 정비례한다. 따라서, 격자 내에서의 이온화된 종의 이동도가 아주 높은 경우, 확산 계수도 높다. 일반적으로, 스위칭 디바이스는 응용에 따라 수분의 1초에서 수년에 이를 수 있는 시간 동안 특정의 상태(ON 또는 OFF)에 있을 것이 요망된다. 따라서, 이러한 장치의 확산 계수는, 일 실시예에서, 원하는 레벨의 안정성을 보장하기에, 즉 전압 펄스로 스위치의 상태를 의도적으로 설정하기보다는 이온화된 종 확산을 통해 디바이스를 ON에서 OFF로 또는 그 반대로 의도치 않게 전환시키는 것을 피하기에 충분히 낮다. 따라서, "약이온성 도체"는 이온 이동도, 따라서 확산 계수가 원하는 조건 하에서 필요한 기간 동안 디바이스의 ON 또는 OFF 상태의 안정성을 보장하기에(예를 들어, 디바이스가 도펀트의 확산으로 인해 상태를 변화시키지 않도록 하기에) 충분히 작은 도체이다. "강이온성 도체(strongly ionic conductor)"는 이온화된 종의 이동도가 크며 따라서 확산에 대해 안정되지 않게 된다.
도 2의 인라인 구성(in-line configuration)을 이용하는 본 발명의 스위치(200')의 일 실시예의 구조가 도 3A에 도시되어 있다. 도 1A의 교차점 구성(cross-point configuration)을 이용하는 본 발명의 스위치(100')의 다른 실시예의 구조가 도 3B에 도시되어 있다.
도 3A 및 도 3B는 예시적인 전기 작동 스위치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 스위치의 활성 영역(306)은 2개의 주요 구성요소, 즉 1차 활성층 또는 영역(308) 및 2차 층 또는 영역(310)을 가지며, 1차 활성 영역(308)은 틈새(interstitial), 공공(vacancy) 또는 불순물 등의 전자 도너로 도핑될 수 있는 전자적 반전도성이면서 약이온성인 도체층인 물질이고, 2차 영역(310)은 도핑종의 소스 및 싱크(sink)로서 역할한다. 대안으로서, 1차 활성 영역(308)의 물질은 공칭상 전기 절연성이면서 약이온성인 도체일 수 있다. 이하에서 논의하는 바와 같이, 활성 영역(306)은 선택적으로 분자층(106a)을 비공유결합된 계면으로서 포함할 수 있으며, 이 분자층은 스위칭가능하거나 스위칭가능하지 않을 수 있는 분자들을 포함할 수 있다.
도 3A에 도시된 스위치(200')의 일 실시예에서, 2개의 전극(102, 104)은 둘다 백금 금속이고, 반전도성 이온성 도체(308)는 TiO2이며, 도펀트 소스(310)는 TiO2-x이고, 선택적인 비공유결합 계면은 전극(102)과 1차 스위칭 물질(308) 사이의 얇은 분자 층(106a)을 포함한다. 화학식 TiO2-x는 티타늄 이산화물이 결정 구조에서 산소 원자를 약간 부족하게 가지고 있는 것을 나타내며, 산소 원자가 없는 사이트(site)는 플러스 대전된 공공(positively charged vacancy)이다. 이 경우의 도펀트종은 산소 공공이다. 이 스위치의 다른 실시예가 스위치(100')로서 도 3B에 도시되어 있으며, 이 스위치(100')는 도 3A와 동일한 활성 영역 스위치 구조(306)를 갖는다.
도너의 주입(injection) 또는 방출(ejection)을 통해 동작하는 스위치는 각각 반도체층(308)에서의 도너 도펀트 사이트의 수를 증가 또는 감소시킴으로써 ON(즉, 전기 전도성이 증가됨, 도 4 참조)되거나 OFF(즉, 전기 전도성이 감소됨, 도 5 참조)된다. 이들 도너 사이트는 반도체에 대해 전자 도너로서 역할하는 반도체의 호스트 격자(host lattice)에 있는 침입형 양이온종(interstitial cation species), 호스트 격자에 있는 음이온 공공, H 등의 침입형 불순물, 또는 기타 침입형 또는 치환 불순물일 수 있다. 반도체층(308)의 두께가 보통보다 높은 도핑의 반도체에서 캐리어에 대한 공핍폭보다 작기 때문에(예를 들어, 대략 100 nm의 두께), 이것은 얇은 반도체가 적어도 한쪽에서 금속과 긴밀하게 접촉하고 있기 때문에 얇은 반도체 내의 자유 캐리어가 완전히 고갈되어 있음을 의미한다. 전자들은 반도체(308)의 양측에서 금속 접점(102, 104) 바로 안쪽에 존재한다. 예로서, cm3당 1018개 도펀트 원자의 도핑 농도(이것이 "보통보다 높은" 것임)는 30 nm의 공핍층 두께에 대응한다. 1021 cm-3 의 도핑 농도(이것이 아주 높은 도핑이지만, 많은 산화물에서 전적으로 가능함)는 3 nm의 공핍 두께에 대응한다.
도 4는 스위치를 ON 상태로 활성화(또는 토글)시키는 시작 프로세스를 개략적으로 나타낸 것이다. 이 경우에, TiO2에서 산소 공공(oxygen vacancy) 등의 플러스 대전된 도너는 이온화된 종을 드리프트시키기 위해 문턱 전계를 초과하는 플러스 바이어스 전압(420)을 접합 양단에 인가함으로써 소스/싱크 물질(310)로부터 반도체 물질(308) 내로 밀려 들어간다. 반도체층(308) 내의 전하 캐리어가 완전히 고갈되어 있기 때문에, 이것은 반도체층(308)이 알짜 플러스 전하(net positive charge)를 띠고 있음을 의미한다. 금속층(102, 104)에 존재하는 전자들에 의해 알짜 전하 중성(net charge neutrality)이 유지된다. 상기한 예에서, 화학량론적인 TiO2로 제조된 층(308)은 스위치의 초기 상태(OFF 상태)를 형성한다. 금속 접점과 1차 반도체 간의 전위차는 Pt 전극들 간의 전류 흐름에 대한 터널링 장벽을 형성한다. TiO2-x층(310)은 비교적 높은 농도의 공공을 함유하며, 따라서 그런대로 양호한 도체이다. 플러스 전압을 전극(104)에 인가할 시에, 이 전극은 전기 화학 전지의 애노드(anode)가 된다. 화살표(422)로 나타낸 바와 같이, 산소 공공은 TiO2 -x층(310) 밖으로 밀려 나가고(산화됨) TiO2층(308) 내로 밀려 들어간다(환원됨). TiO2-x층(310)의 전기 전도성에 대한 효과는 적은 수의 공공이 이 영역 밖으로 밀려 나가기 때문에 비교적 작지만, TiO2층(308)의 전기 전도성은 공공이 없는 상태로부터 얼마간의 공공이 있는 상태로 가기 때문에 극적으로 증가한다(스위치 ON).
OFF 상태에서, 얇은 반도체층(308)은 본질적으로 진성이며, 예를 들어, 격자 내에 도펀트가 거의 없다. 이 경우에, 본질적으로 반도체(308)의 양측에 쇼트키 장벽이 있으며, 금속 페르미 준위에 대한 반도체 대역들의 정렬은 다양한 물리적 및 화학적 문제에 따라 대략 갭중간(mid-gap)에 있다. 약이온성 도체이기도 한 TiO2-x 등의 산화물 반도체의 경우, 디바이스의 이 OFF 상태는 "완전 산화된(fully oxidized)" 상태, 예를 들어, 물질의 화학량(stoichiometry)이 TiO2와 가능한 한 가깝고 불순물 또는 결함 도핑이 거의 없는 상태이다. 적절한 폭의 대역 갭(band gap)을 갖는 반도체의 경우, 전류가 흐르기 위한 큰 터널 장벽이 있으며, 이로 인해 OFF 스위치의 전도성이 낮게 된다.
도 5는 스위치를 OFF 상태로 활성화(또는 토글)시키는 시작 프로세스를 개략적으로 나타낸 것이다. 플러스 대전된 도너는 이온화된 종(공공일 수 있음)을 드리프트시키기 위해 문턱 전계를 초과하는 마이너스 바이어스 전압(420)을 접합 양단에 인가함으로써 반도체 물질(308)로부터 소스/싱크 물질(310) 내로 밀려 들어간다. 반도체층(308)은 그의 알짜 플러스 전하를 상실하고 다시 중성으로 된다. 상기한 예에서, 약간 비화학량론적인(off-stoichiometric) TiO2-δ는 층 내의 알짜 플러스 전하가 전극(102)과 전극(104) 간에 흐르는 전기 전류에 대한 터널링 장벽을 좁히고 낮추기 때문에 스위치의 전도성 ON 상태를 형성한다. TiO2-x층(310)은 비교적 높은 농도의 공공을 함유하며, 따라서 여전히 그런대로 양호한 도체이다. 전극(104)에 마이너스 전압을 인가할 때, 이 전극은 전기 화학 전지의 캐소드(cathode)가 된다. 화살표(424)로 나타낸 바와 같이, 산소 공공이 TiO2 -δ층(308) 밖으로 밀려 나가고(다시 TiO2로 산화됨) 또다시 TiO2 -x 도펀트 소스층(310) 내로 밀려 들어간다(환원됨). TiO2-x층(310)의 전도성에 대한 효과는 비교적 작지만, TiO2층(308)의 전도성은 극적으로 감소된다(스위치 OFF).
임의의 특정의 이론에 찬동하지 않으며, 1차 물질을 통한 전도가 전자들의 양자 기계 터널링을 통해서인 것처럼 보인다. 반전도성 물질이 본질적으로 진성인 경우, 터널링 장벽은 아주 높고 따라서 스위치를 통한 전도성이 낮다(OFF 상태). 상당한 수의 도펀트종이 반도체 내에 주입된 경우, 터널링 장벽은 대전된 종의 전위에 의해 감소된다. 이것은 스위치의 전도성을 증가시킨다(ON 상태).
도 6A 내지 도 6C, 도 7A 내지 도 7C 및 도 8A 내지 도 8C는 다양한 스위치 상태에 있는 스위치(200')의 개략도이다. 각각의 일련의 도면에서, "A" 도면은 스위치(200')의 실제 공간 묘사 또는 도면이고, "B" 도면은 등가 전기 회로를 나타낸 것이며, "C" 도면은 에너지 대역 다이어그램이다.
이 실시예에서, 스위치의 예시적인 두께 τ는 2 nm이고, TiO2/TiO2 -x층(308, 310)의 예시적인 전체 폭 w0는 3 nm이다.
도 6A에서, 일례로서, 스위칭 물질(308, 310)은 2개의 Pt 전극(102, 104) 사이에 끼여 있는 아나타제(티타늄 이산화물의 폴리타입) 나노결정(anatase nanocrystal)일 수 있다. 이 설명을 위해, 이 나노결정이 1.9nm×1.9nm×2.9nm이고 총 75개의 아나타제 단위 셀, 즉 900개 원자를 포함하는 것으로 가정하며, 이는 띠 구조(band structure)가 생기기에는 작지만 양자 화학 계산에는 크다. 이 단계에서, 시스템의 전자 상태의 정성적 설명이 띠 방식(band approach)을 사용하여 묘사될 수 있지만, 이것을 너무 문자 그대로 받아들여서는 안 된다. 이 나노결정 내의 하나의 불순물 원자 또는 공공은 1020 cm-3의 도핑 밀도를 가져오며, 나노결정이 2%만큼의 산소 공공(예를 들어, ~12)을 함유하는 것으로 가정될 수 있다. 금속-반도체 접촉 영역은 나노미터 규모의 시스템에 의해 수정된 쇼트키 장벽과 전기적으로 비슷하며, 따라서 전기적 특성이 반도체-금속 접점의 이론이 개발된 큰 거리에 걸쳐 평균되지 않는다.
비공유결합 영역(106a)에 인접한 TiO2 영역(308)은 화학량론적이고, 따라서 큰 터널링 장벽으로 나타낸 바와 같이 저항성이 높다. 제2 전극(104)에 인접한 TiO2-x 영역(310)은 산소가 많이 부족하고, 따라서 이 영역은 전도성이 높다. 도 6C의 상부에 있는 대역 다이어그램에서, 양 계면(601, 603)은 쇼트키 장벽이다. 좌측에 있는 것이 금속-절연체-반도체 계면(601)이고, 우측에 있는 것이 금속과 진하게 도너 도핑된 반도체 간의 계면(603)이며, 이 계면에 대한 대역 갭은 화학량론적 TiO2에 대한 값으로부터 얼마간 감소되었다.
도 6C의 도면의 좌측에 있는 Pt-TiO2 계면(601)은 중간 분자층(106a)이 사이에 끼여 있는 금속 전극(102)과 반도체(308) 간의 비공유결합된 계면을 나타낸다. 이 계면(601)에 전위 장벽이 있음을 보여주기 위해 개략적인 대역 다이어그램이 도시되어 있다. 막의 이 영역은 화학량론적 TiO2이도록 설계 및 제조된다. 아나타제의 전자 친화성은 약 4.0 eV인 것으로 추정되고, Pt의 일함수는 5.64 eV이며, 따라서 이 계면(601)에서 1.6 eV의 전위 장벽 높이가 추정될 수 있다. Pt 페르미 준위는 3.2 eV의 벌크 대역 갭을 갖는 아나타제의 갭중간 영역(midgap region) 근방에 있어야 하지만, 이 벌크 대역 갭은 양자 구속(quantum confinement)으로 인해 나노결정에 대해서는 더 넓을 수 있다. 1021cm-3의 도핑 레벨에 대해서도, 아나타제에서 공핍 길이가 ~3 nm이며, 따라서 나노결정은 완전 공핍됨으로써 플러스 대전된다. 전자들은 Pt 접점에서 좁은 영역 내에 존재한다.
도 6A의 우측에 나노결정에 대한 제2 Pt 접점(104)이 있다. 일 실시예에서, 본 시스템은 티타늄 이산화물의 이 영역이 상당한 농도의 산소 공공을 갖도록 설계 및 제조된다. 따라서, 도 6A의 좌측에서 우측으로 이동할 때, TiO2 -x의 x의 값은 0에서 0.04만큼 높은 값으로 된다. 이것은 다수의 도너 상태를 생성하기에 충분히 높은 농도의 산소 공공으로서, 이는 전도대 가장자리 근방에서 상태의 밀도를 상당히 넓히고 따라서 대역 갭을 효과적으로 좁힌다. 이것은 도 6C의 대역 다이어그램에서 이 계면(603)에서의 전위 장벽이 좌측과 비교하여 낮아지고(대역 갭이 좁아짐으로 인해 생김) 상당한 대역 굽힙이 있는 것(플러스 대전된 도너 상태의 농도가 아주 높아서 생김)으로 도시되어 있다.
도 6C에 도시된 금방 제조된 상태(as-fabricated state)에서, 아나타제 나노결정으로 나타낸 전위 장벽(601)이 크고 따라서 스위치의 이 상태의 전도성이 낮으며, 이것은 스위치-OFF 상태이다. 좌측의 Pt 전극(102)이 접지되고 플러스 전위가 우측 전극(104)(나노-규모 전기 화학 전지의 애노드가 됨)에 인가되면, 플러스 대전된 산소 공공이 접지된 전극(캐소드임) 쪽으로 강제로 드리프트된다. 큰 농도의 공공이 이미 애노드 근방에 존재한다는 사실은 스위치를 ON시키기 위해 공공이 생성될 필요가 없다는 것을 의미한다. 나노결정 아나타제에의 산소 공공의 형성 엔탈피(enthalpy)는 공공 호핑에 대한 활성화 에너지보다 훨씬 더 크며, 따라서 스위치의 애노드 근방에 기존의 산소 공공(또는 다른 적절한 플러스 대전된 도펀트)이 있는 구조를 가지면 전기적으로 공공을 형성하기 위해 스위치의 사전 조건 부여 동안에 일어나는 많은 양의 에너지의 소비가 필요없게 된다.
스위치를 ON시키는 초기 단계를 나타낸 도 7A 내지 도 7C에서, 산소 공공을 애노드로부터 밀어내는 것은 TiO2 -x가 산화된다는 것, 즉 x의 값이 소량의 ε만큼 감소된다는 것을 의미한다. 애노드(104) 근방에서의 공공의 초기 농도가 크기 때문에, 이러한 작은 산화는 영역(310)의 전기 전도성에 거의 영향을 주지 않는다. 반면에, 캐소드 근방에서의 초기의 화학량론적 또는 산화된 물질이 감소되는데, 예를 들어, 화학량이 현재 TiO2 -ε이다. 이것은 도 7C에 도시된 바와 같이 나노결정의 중간에서의 에너지 대역들에 상당한 영향을 미친다. 나노결정을 통한 전자 터널링에 대한 총 유효 장벽폭이 감소되고, 전도성이 증가한다.
바이어스가 증가되거나 더 오랫동안 인가되는 경우, 도 8A 내지 도 8C에 도시된 바와 같이, 더 많은 산소 공공이 좌측으로 드리프트하고 터널링 장벽을 훨씬 더 좁힌다. 스위치는 이제 완전히 ON 상태에 있으며, 훨씬 더 많은 공공이 이제 308에 있으며, 그에 따라 이 영역의 화학량은 TiO2-δ로 표기되어 있다. 우측 전극(104)에 대한 전압의 극성을 반전시키면 애노드 및 캐소드의 의미가 반대로 되며, 산화 공공이 다시 우측으로 드리프트하게 되어 도 6A 내지 도 6C의 상태를 복원하고 이 반전된 극성의 바이어스가 충분히 오랫동안 인가되면 스위치를 다시 OFF시킨다.
임의의 특정의 이론에 찬동하지 않으며, 디바이스에서 비공유결합 영역(106a) 내의 분자는 수동적인 역할만 하는 것처럼 보인다. 이들은 제1 Pt 전극(102)과 나노결정(308) 사이에 얇은 절연성 영역을 형성하며, 이는 쇼트키 장벽의 형성에 도움이 될 수 있다. 나노결정의 이 계면(601)이 Pt 전극에 공유결합되어 있지 않다는 사실은 산소 공공이 이 계면 쪽으로 드리프트하는 것을 더 쉽게 만들어줄 수 있는데, 그 이유는 본질적으로 격자 왜곡(lattice distortion)을 수용하는 내부 자유 표면(internal free surface)이 있기 때문이다. 마지막으로, 여기서 제시된 결정(308, 310)이 나노결정인 것으로 생각되지만, 분자(106a)의 주된 역할이 1차 활성 물질(예를 들어, 티타늄 이산화물)(308)이 실제로 비정질이도록 하기 위한 것일 수 있다.
도 6B, 도 7B 및 도 8B에 도시된 바와 같이, 등가 회로는 단지 2개의 저항이 직렬로 있는 것이며, 하나의 저항 Rs는 와이어 및 스위치의 임의의 구성요소의 직렬 저항을 나타내는 것으로서 시간에 따라 변하지 않고, 가변 저항 Rv(t)는 인가된 전압 및 그를 통해 흐르는 전류에 의존하여 시간에 따라 변한다. (수학을 극적으로 복잡하게 만드는 실제로 있는 터널링 저항 대신에) 오옴의 법칙이 적용된다고 가정하면, 아래 수학식 1과 같다.
Figure 112009026376940-PCT00001
가변 저항은 나노결정에 존재하는 화학량론적 TiO2(308)의 폭 w(t)에 비례한다.
Figure 112009026376940-PCT00002
여기서, 공공의 드리프트 전선(drift front)의 후방에 있는 물질은 본질적으로 0 저항을 갖는 것으로 간주되고,
Figure 112009026376940-PCT00003
는 비도핑된 티타늄 이산화물의 비저항(resistivity)이며, A는 전류 흐름의 방향에 수직인 나노결정의 면적이다. 스위치가 OFF이고 스위치를 ON시키기 위해 바이어스가 인가되는 초기 조건에 대해, 비도핑된 티타늄 이산화물의 폭의 변화율은 단지 비도핑된 폭 양단에 인가된 전계에서의 공공 드리프트율(vacancy drift rate)이다.
Figure 112009026376940-PCT00004
여기서,
Figure 112009026376940-PCT00005
는 티타늄 이산화물에서의 산소 공공의 이동도이고, E(t)는 비도핑된 물질에 걸리는 전계(단지 전압 강하
Figure 112009026376940-PCT00006
를 폭 w(t)로 나눈 것임)이며, 마이너스 부호는 비도핑된 영역의 폭이 감소하기 때문에 나타난다. 수학식 3을 적분하면, 이것은 수학식 4가 된다.
Figure 112009026376940-PCT00007
여기서, w0는 t=0에서의 비도핑된 티타늄 이산화물의 폭이고, w(t)는 마이너스가 되지 않도록 정의된다. V와 I를 관련시키는 전체 방정식은 수학식 5가 된다.
Figure 112009026376940-PCT00008
따라서, 이상에서 한 가정은 스위치의 시각 t에서의 전압이 시간에 따른 전류 및/또는 전압의 적분을 필요로 하는 꽤 복잡한 수학적 표현을 산출하며, 이는 스위치에 경로 의존성을 도입한다. 수학식 5는 스위치 동작에 대한 광범위한 설명 방정식(descriptive equation)을 나타낸 것이며, 본 발명은 다른 방정식들에 의해 기술되는 이온 드리프트 스위칭 메카니즘을 포함한다. 예를 들어, 공간-전하가 이온 드리프트에 중요한 경우, 수학식 5에서의 전류에 대한 함수 의존성이 제1 전력(I)의 전류에 대한 적분에서 제2 전력(I2)에 대한 적분으로 된다. 이러한 시스템에 대한 가장 효율적인 회로 모델은 멤리스터(memristor)를 필요로 할 수 있다. 도 6B에서 도 7B로, 도 8B로 가는 등가 회로의 시퀀스에서 알 수 있는 바와 같이, 스위치가 닫히고, 그에 따라 w(t), 따라서 Rv(t)가 시간에 따라 점점 더 작아지는데, 즉 저항이 내려가 스위치를 ON시킨다.
도 6C는 양측에 금속 접점(102, 104)을 갖는 스위치의 OFF 상태의 에너지 대역 다이어그램을 나타낸 것이다. 본질적으로 반전도성 영역(308)에 도핑이 없기 때문에, 양 금속-반도체-접합에서 비교적 높은 장벽이 있다. 유의할 점은 스위치를 토글시키는 것이 엄격히 말하면 이진 동작이 아니라는 것이며, 스위치의 전도성이 1차 물질 내로 몇개의 도펀트종이 주입되는지 또는 1차 물질 내에 몇개의 도펀트종이 생성되는지에 따라 광범위하게 변화될 수 있다. 도너종은 접합의 양단에 전압 바이어스를 인가함으로써 이동된다(대안으로서, 도너종은, 예를 들어, 금속으로 TiO2를 환원시켜 TiO2 -x를 형성함으로써 화학적으로 형성되거나 또는 분자 산소와 반응함으로써 제거될 수 있다). 그에 따라, 반도체층에 자유 캐리어가 없고, 따라서 알짜 플러스 전하를 띤다. 이 플러스 전하의 전체적인 효과는 금속 페르미 준위에 대해 반도체의 대역을 아래로 굽히는 것이고(도 7C), 이는 또한 접합의 터널 장벽을 낮추며 따라서 전도성을 증가시킨다. 이들 도펀트의 생성 또는 주입은 반도체(308)에 인접하여 적절한 소스층(310)을 가짐으로써 크게 향상된다. 이 물질(310)은, 예를 들어, 반도체(308)에 대한 원자 소스 또는 싱크로서 역할할 수 있는 이온성 도체일 수 있다(예를 들어, 산화물 반도체층에 산소 공공을 형성하는 것을 가능하게 하는 산소 원자의 싱크 또는 다양한 도펀트종).
도 7C는 추가의 도펀트 사이트가 반도체(308)에 주입되어 TiO2 -ε을 형성한 후에 시스템의 대역을 나타낸 것이다. 반도체 대역들은 공핍된 반도체 내에 플러스 전하의 증가로 인해 더 아래로 굽어져 있으며, 터널링 장벽을 더 낮추고 전도성 을 증가시킨다. TiO2-x의 경우, 격자 내의 산소 공공 사이트는 전도 대역에 아주 가깝게 존재하는 상태를 생성하고, 따라서 충분히 높은 도핑 레벨인 경우, 나노결정의 전도 대역은 금속 접점의 페르미 준위까지 아래로 내려간다. 이 단계에서, 각각의 금속 접합에서의 터널 장벽은 더 얇아지게 되고, 시스템의 전도성은 증가한다. 이것은 스위치를 ON시키는 초기 단계이다.
도 8C에서, 훨씬 더 많은 도펀트 도너가 반도체(308)에 주입되어, TiO2 -δ를 형성한다. 반도체 전도 대역은 공핍된 반도체 내의 플러스 전하의 증가로 인해 아래로 더 굽혀지고, 따라서 터널 장벽의 폭 및 높이를 감소시키고 층의 전도성을 증가시킨다. 이것은 시스템의 완전히 스위치-ON된 상태이다.
반도체 막(308)의 도핑 레벨이, 저항이 본질적으로 0으로 떨어질 정도로 크지 않는 한, 스위치에 인가되는 전압의 극성을 반대로 함으로써 도너 도펀트 이온의 드리프트를 반대로 되게 하여 이들을 반도체로부터 방출시키는 것이 가능하다.
반도체층(308)의 도핑은 전압(이온 드리프트에 대한 임의의 에너지 장벽을 초과하기 위해) 및 시간(시스템이 전압에 오래 유지될수록, 더 많은 도펀트가 누적됨) 둘다 또는 전류의 적분의 함수이다.
이상의 설명에서, 스위치는 특정의 ON/OFF 극성을 갖도록 설계 및 제조된다. 이 스위치는 플러스 대전된 도펀트종을 과다하게 가지고 있는 전극에 플러스 전압 바이어스를 인가함으로써 ON되고, 그 동일 전극에 마이너스 전압 바이어스를 인가함으로써 OFF된다. 그러나, 구성가능한 극성을 갖는 스위치를 설계 및 제조하는 것, 예를 들어, 스위치를 포함하는 회로가 제조된 후에 수행되는 전자 구성 프로세스 동안에 스위치의 ON/OFF 극성을 결정하는 것도 가능하다. 이 구성 단계는 또한 필드 프로그래밍(field programming)이라고도 한다. 이것은 양 금속 전극 옆에 있는 물질이 도핑을 갖지 않고 중간에 있는 물질이 과도한 도펀트를 갖는 구조를 생성함으로써 행해질 수 있다. 따라서, 회로의 초기 프로그래밍 단계 동안에, 플러스 대전된 도펀트를 끌어당기는 마이너스 전압 바이어스가 인가된 플러스 바이어스에 대해 ON 전극이기를 바라는 그 전극들에 인가될 수 있고, 반대로, 플러스 대전된 도펀트를 밀어내는 플러스 전압이 인가된 마이너스 바이어스에 대해 OFF 전극이기를 바라는 그 전극들에 인가될 수 있다. 이와 같이, 스위치의 상부 전극의 ON/OFF 극성이 교대하도록 스위치들의 어레이를 구성하는 것이 가능하다. 이 특정의 구성은, 예를 들어, 래치들의 어레이를 제조하는 경우에 특히 유용하다. 또한, 도펀트들이 모두 스위치의 반대쪽 전극으로 드리프트하도록 충분히 오랜 시간 동안 ON 전극에 플러스 바이어스 전압을 인가함으로써 본 출원에 개시된 임의의 스위치의 ON/OFF 극성을 반전시키는 것도 가능하다.
도 9A 내지 도 9C는 상기한 구성가능 ON/OFF 극성 스위치를 나타낸 것으로서, 여기서 도펀스 소스층(310)은 2개의 1차 활성층(308, 308') 사이에 끼워져 있다. 이 실시예에서, 스위치의 두께는 K로 주어지고, TiO2/TiO2-x/TiO2층(308, 310, 308')의 전체 폭은 L로 주어진다.
도 9A에서, 처음에 도펀트 소스층(310)에 있는 이온화된 도펀트는 스위치의 ON/OFF 극성을 설정하기 위해 적절한 바이어스 전압을 인가함으로써 2개의 1차 활성층(308, 308') 중 어느 하나로 이동된다.
(도 9A에 도시된 스위치의) 전극(104)에 플러스 바이어스 전압을 인가하면 플러스 대전된 도펀트(TiO2/TiO2 -x 시스템의 경우에, 산소 공공)이 좌측으로 드리프트한다. 이것은 전극(104)에 인가되는 차후의 마이너스 바이어스 전압이 스위치를 ON시키고 전극(104)에 인가되는 플러스 전압이 스위치를 OFF시키도록 스위치의 ON/OFF 극성을 설정한다. 그 결과의 구조가 도 9B에 도시되어 있다.
반대로, (도 9A에 도시된 스위치의) 전극(104)에 마이너스 바이어스 전압을 인가하면 플러스 대전된 도펀트(TiO2/TiO2 -x 시스템의 경우에, 산소 공공)이 우측으로 드리프트한다. 이것은 전극(104)에 인가되는 차후의 플러스 바이어스 전압이 스위치를 ON시키고 전극(104)에 인가되는 마이너스 전압이 스위치를 OFF시키도록 스위치의 ON/OFF 극성을 설정한다. 그 결과의 구조가 도 9C에 도시되어 있다. 따라서, 도 9B 및 도 9C는 정반대 ON/OFF 극성을 갖는 스위치를 나타낸다.
전기 작동 스위치의 제조
본 명세서에 개시된 스위치는 광범위한 물질 퇴적 및 처리 기법을 사용하여 제조될 수 있다. 먼저, 포토리소그라피 또는 전자빔 리소그라피 등의 종래의 기법들을 사용하여 또는 임프린트 리소그라피(imprint lithography) 등의 보다 진보된 기법들에 의해 초기 와이어(102)(금속 또는 반도체)가 제조된다. 이것은 도 1에 도시된 교차 와이어 쌍(100)의 하부 와이어(102)일 수 있거나, 예를 들어, 도 2에 도시된 회로의 평면에 수직인 접속(200)을 생성하기 위해 비아에 생성되는 와이어(102)일 수 있다.
여기에서 설명되는 방식에서, 제조되는 그 다음 스위치 구성요소는 비공유결합 계면 물질(106a)이고, 더 큰 기계적 강도가 요구되는 경우 더 높은 인가 전압에서의 느린 스위칭의 대가로 생략될 수 있다. 상기한 바와 같이, 이것은 스위치(200')(또는 스위치(100'))의 선택적인 구성요소이다. 이 경우에, 소정의 불활성 물질의 층(106a)이 퇴적된다. 이것은 LB(Langmuir-Blodgett) 프로세스에 의해 형성되는 분자 단층(molecular monolayer)일 수 있거나, SAM(Self-Assembled Monolayer)일 수 있다. 일반적으로, 이 분자층(106a)은 스위치의 1차 활성 물질(308) 및 하부 전극(102)에의 약한 반데르발스형 결합(weak van der Waals-type bond)만을 형성할 수 있다. 대안으로서, 이 층(106a)은 냉각된 기판 상에 퇴적된 아이스(ice)의 얇은 층일 수 있다. 아이스를 형성하는 물질은 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스일 수 있거나 이산화탄소(CO2) 등의 종일 수 있다. 이 경우에, 아이스는 하부 전극과 스위치 물질 사이의 강한 화학 결합을 방지하는 희생층이고, 아이스를 승화시키기 위해 처리 시퀀스에서 나중에 샘플을 가열함으로써 시스템으로부터 소멸된다. 당업자라면 전극(102)과 스위치(306) 사이에 약하게 결합된 계면을 형성하는 다른 방식들을 용이하게 안출할 수 있다.
다음에, 1차 활성층(308)의 물질이 퇴적된다. 이것은 Knudsen 셀로부터의 증발, 도가니(crucible)로부터의 전자빔 증발, 타겟으로부터의 스퍼터링, 또는 반 응성 전구체로부터의 다양한 형태의 화학적 기상 또는 빔 성장 등의 광범위한 종래의 물리적 및 화학적 기법들에 의해 행해질 수 있다. 이 막의 두께는 1 내지 30 나노미터(nm) 범위에 있을 수 있으며, 도펀트가 없도록 성장될 수 있다. 이 경우에, 금방 성장된 구조(as-grown structure)가 스위치 OFF이다. 막(308)의 두께에 따라, 이 구조는 이온 주입에 의한 도핑 또는 308로부터의 이온 방출에 의한 비도핑(undoping)을 달성하기 위해 이온들이 물질 내에서 드리프트할 수 있는 속도를 증가시키도록 나노결정질, 나노다공성 또는 비정질일 수 있다. 이러한 초기의 절연성 또는 저전도성 막(308)에 요망되는 화학적 조성 및 국부 원자 구조를 달성하기 위해 퇴적 속도 및 기판 온도 등의 적절한 성장 조건이 선택될 수 있다.
다음 층은 1차 스위칭 물질(308)에 대한 도펀트 소스층, 즉 2차 활성층(310)으로서, 역시 상기한 기법들 중 임의의 기법에 의해 퇴적될 수 있다. 이 물질은 1차 활성 물질에 대한 적절한 도핑종(doping species)을 제공하도록 선택된다. 이 2차 물질(310)은 1차 물질(308)과 화학적 친화성이 있도록 선택되는데, 예를 들어, 2개의 물질이 서로 화학적으로 그리고 비가역적으로 반응하여 제3 물질을 형성해서는 안된다. 나중에 구성될 스위치를 제조하는 경우, 1차 물질(308')의 다른 층이 2차 물질(310)의 상부에 퇴적된다.
상기한 바와 같이, 1차 활성 스위칭층(308) 및 2차 활성 스위칭층(310)으로서 사용될 수 있는 한쌍의 물질의 일례가 각각 TiO2 및 TiO2-x이다. TiO2는 대략 3.2 eV 대역 갭을 갖는 반도체이다. 이는 또한 약이온성 도체이다. TiO2의 얇은 막은 스위치-OFF 구성을 생성하는 데 필요한 터널 장벽을 생성하고, TiO2-x는 TiO2를 도핑하여 전도성으로 만드는 산소 공공의 이상적인 소스를 형성한다. 구성가능한 ON/OFF 극성 스위치를 제조하고자 하는 경우, 1차 활성 물질 TiO2(308')의 제2 막이 퇴적될 수 있다.
마지막으로, 제1 와이어(102)가 생성된 것과 유사한 방식으로, 제2 금속 전극(104)이 스위치의 제2 활성층(310) 또는 제2 1차 활성층(308') 상부에 제조된다. 시스템이 교차 와이어 장치(100')인 경우, 장치를 고립시키기 위해 상부 와이어 아래에 있지 않는 퇴적된 스위칭 물질을 제거하기 위해 에칭 프로세스가 사용된다. 원하는 경우, 스위치 상부에 평탄한 표면을 제공하기 위해 하부 와이어 세트를 퇴적한 후에 또는 제2 와이어 세트 후에 평탄화 프로세스가 추가될 수 있다.
스위치 디바이스를 제조하는 것과 관련한 문제는, 도펀트가 다른 유형의 원자의 존재이거나 특정 원자가 격자에 없는 것이든(예를 들어, 공공이든) 간에, 물질에서의 도펀트 농도를 주의깊게 제어하는 것이다. 공공을 유발하기 위해 도펀트종이 성장 매질(growth medium)에 유입될 수 있거나 한 성분의 양이 감소될 수 있다. 다른 방법은 호스트 물질의 고품질·순수 층을 성장시키고 호스트 물질의 바로 위에 종을 주의깊게 결정된 양만큼 퇴적시키는 것이다. 이것은 나중에 호스트 물질 내로 확산되는 도펀트종일 수 있거나, 호스트 격자 내에 공공을 유발하기 위해 호스트의 성분들 중 하나와 화학적으로 반응하는 반응성 물질일 수 있다. 이러한 방법의 일례가 티타늄 이산화물의 고품질·순수 층 상부에 소량의 알루미늄을 퇴적시키는 것이다. 알루미늄은 일부가 티타늄 이산화물의 산소와 반응하여 약간의 알루미나를 형성하고 티타늄 이산화물 내에 공공을 남긴다. 이것은 아주 진하게 도핑된 반도체 물질의 아주 얇은 층을 제공하기 위해 반도체 산업에서 현재 실시되는 "델타 도핑(delta doping)"과 유사한 프로세스이다.
스위칭을 위한 물질 조합
도펀트종이 드리프트에 의해 스위치의 활성 영역 내로 주입되고 활성 영역 밖으로 방출될 수 있게 하기 위해 전자적 반전도성 또는 절연성 및 "약" 이온성 도체 등의 특성들의 원하는 조합을 나타내는 광범위한 물질들이 있다. 일반적으로, 우수한 스위칭 물질은 화합물 반전도성 산화물 및 질화물이지만, 반전도성 황화물(sulfide), 인화물(phosphide), 염화물(chloride), 셀렌화물(selenide), 비화물(arsenide) 및 브롬화물(bromide)도 스위칭을 제공한다. 일반적으로, 반도체를 전기적으로 도핑시킬 수 있는 종에 대해 약이온성 도체이기도 한 임의의 반전도성 물질이 본 발명 및 그의 다양한 실시예의 실시에서 효과가 있다. 환언하면, 가능한 스위치 구성요소가 결합에 대한 이온의 기여가 상당한 반전도성 화합물이다. 양호한 조합은 비도핑되고 화학량론적인 1차 활성 물질, 및 따라서 양호한 절연체가 인가 바이어스 전압의 인가 하에서 1차 물질 내로 드리프트할 수 있는 높은 농도의 음이온 공공 또는 다른 도펀트종을 함유하는 동일한 또는 관련 부모(parent) 물질의 2차 소스/싱크와 결합된 것이다. 착안은 소스/싱크 시스템(310)이 전도성이 높고, 따라서 도핑 농도를 변화시키는 것이 이 2차 물질의 전도성에 비교적 적은 영향을 미치지만, 1차 물질(308)이 본질적으로 진성이기 때문에 소량의 도펀트 도 이 물질의 전도성에 아주 동적인 영향을 갖는다는 것이다.
본 발명의 실시에서 이용되는 스위칭 화합물은 일반적으로 전이 금속 및 희토류 금속의 산화물, 황화물, 셀렌화물, 질화물, 인화물, 비화물, 염화물 및 브롬화물이며, 알칼리 토금속이 종종 화합물에 존재한다. 게다가, 유사한 화합물의 서로와의 다양한 합금이 있으며, 이들 합금은 서로에서 상호 용해가능한 경우 광범위한 조성을 가질 수 있다. 이어서, 2개, 3개 또는 그 이상의 서로 다른 금속 원자가 몇개의 음성 원소(electronegative element)와 결합되어 있는 혼합 화합물이 있다. 도펀트는 호스트 내에 도핑되는 음이온 공공 또는 다른 원자가 원소(valent element)일 수 있다.
원소 Ti, Zr 및 Hf를 포함하는 물질이 Si 집적 회로 기술과 호환될 수 있는 스위치에 특히 매력적인데, 그 이유는 3개의 금속 모두의 1차 산화 상태가 +4이고(Si와 동일함) 따라서 이들 원소가 Si의 의도치 않은 도핑을 야기하지 않기 때문이다. 이들 화합물은 또한 각각 티타니아(titania), 지르코니아(zirconia) 및 하프니아(hafnia)라고도 하며, 각각의 여러 가지 폴리형(polytype)에 고유한 다른 이름으로도 불리운다.
다른 실시예는 이들 3개의 산화물의 합금[2개 한쌍으로 되어 있거나, 3개 모두가 동시에 존재함(예를 들어, TixZryHfzO2, 단 x+y+z=1임)]을 포함한다. 관련된 화합물 세트는 티탄산염(titanate), 지르코산염(zirconate) 및 하프늄산염(hafnate)을 포함하며, 이들은 특정 예 SrTiO3로 나타내고 여기서 Sr은 2가 원소 스트론튬이다. Ca, Ba 및 기타 2가 원소(예를 들어, Mg, Zn, Cd)가 Sr 대신 치환될 수 있고 Zr 및 Hf가 Ti 대신 치환될 수 있는 광범위한 이러한 화합물이 있다. 이들 화합물은 ABO3 화합물(A는 적어도 하나의 2가 원소이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현될 수 있으며 페로프스카이트 구조(perovskite structure)를 가질 수 있다.
또한 이들 다양한 화합물의 합금[예를 들어, CaaSrbBacTixZryHfzO3, 단, a+b+c=1이고 x+y+z=1임]을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 개별적으로도 보다 복잡합 화합물로도 사용될 수 있는 상이한 원자가들을 갖는 전이 금속 및 희토류 금속의 광범위한 다른 산화물도 있다. 각각의 경우에, 이온화된 도펀트종은 호스트 물질 내에 도핑되는 산소 공공 또는 이종 원자가(aliovalent)(예를 들어, 서로 다른 원자가) 원소일 수 있다.
화합물의 또 다른 실시예로는 소정의 이온 결합 특성을 갖는 전이 금속의 황화물 및 셀렌화물(본질적으로 상기한 산화물의 S 및 Se 유사체)이 있다.
화합물의 또 다른 실시예로는 반전도성 질화물(AlN, GaN, ScN, YN, LaN, 희토류 질화물(rare earth nitride)), 및 이들 화합물과 보다 복잡한 혼합 금속 질화물의 합금이 있다.
화합물의 또 다른 실시예로는 여러가지 전이 금속 및 희토류 금속(예를 들어, Sc, Y, La 등)의 인화물 및 비화물이 있다.
화합물의 또 다른 실시예로는 반전도성 할로겐화물(CuCl, CuBr, 및 AgCl 등) 이 있다.
모든 경우에, 음이온 공공 또는 이종 원자가 원소가 상기 화합물에서의 유동 도펀트종(mobile dopant species)으로서 사용될 수 있다.
또한, 상기한 예들로부터 선택된 서로 다른 물질 또는 화합물의 서브층들로부터 1차 활성층 또는 2차 활성층을 제조하는 것도 가능하다.
여러가지 실시예의 실시에서 이용되는 도펀트는 수소, 알칼리 및 알칼리토류 양이온, 전이 금속 양이온, 희토류 양이온, 산소 음이온 또는 공공, 칼코겐화물 음이온 또는 공공, 질소 음이온 또는 공공, 프닉티드(pnictide) 음이온 또는 공공, 또는 할로겐화물 음이온 또는 공공으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
1차 물질(308) 및 2차 물질(310)의 조합의 특정의 예가, 각각의 조합에 이용되는 도펀트종과 함께, 아래 표 1에 기재되어 있다. 본 명세서의 개시 내용에 기초하여, 당업자가 개시된 이점들을 제공하는 1차 및 2차 물질의 다른 조합을 개발할 수 있는 것이 명백하다.
Figure 112009026376940-PCT00009
추가 고려 사항
상기한 바와 같이, 스위치의 전도성은 넓은 범위에 걸쳐 변화될 수 있다. 이하에 기술되는 실시예들은 본 명세서에 기술된 스위치들이 실제로는 연속적이라는 사실(예를 들어, 스위치의 저항이 연속적으로, 그러나 얼마간 급작스럽게 OFF 상태에서 ON 상태로 그리고 거꾸로 변한다는 사실)에 대한 것이다. 이것은, 가변 저항기를 고정 저항기와 직렬로 도시하고 있는, 스위치 등가 회로의 개략도(도 6B, 도 7B, 도 8B)에 명시적으로 도시되어 있다.
전자 회로에서 가변 또는 아날로그 스위치에 대한 많은 응용이 있다.
일 실시예에서, 전자적으로 설정가능한 가변 저항기가 회로의 임피던스를 조정하는 트리밍 저항기(trimming resistor)로서 사용될 수 있다. 모든 전자 회로에는 얼마간의 가변성이 있으며, 이는 제조되는 회로들이 그의 동작 속도 및 신호가 회로를 통해 전파하는 지연 시간과 관련하여 약간 상이한 동작 파라미터들을 갖는다는 것을 의미한다. 과거에는, 이 문제가 기계적으로 조정가능한 "트림 포트들(trim pots)"을 회로 기판에 설치함으로써 처리되었다. 전문 엔지니어가 회로의 특성을 최적화하기 위해 회로를 테스트 및 조정해야만 했으며, 이것은 오실로스코프를 사용하여 회로 기판 상의 여러가지 테스트 포인트에서 전자 신호를 검사하고 이어서 스크류 드라이버를 사용하여 트림 포트를 조정함으로써, 환언하면 회로의 임피던스를 그의 최적 성능에 이르게 하기 위해 가변 저항기의 저항을 변경함으로써 행해졌다. 이것은 회로가 제대로 동작하도록 하기 위해 회로를 처음으로 테스트할 때 필요하였으며, 시간의 경과에 따라, 회로 내의 여러가지 요소들이 변할 수 있으며 따라서 전문 기술자가 현장에서 회로를 재테스트 및 재조정해야만 했다. 회로가 더 집적됨에 따라, 이와 같이 조정해야 하는 일이 덜 필요하게 되었는데, 그 이유는 집적 회로 구성요소의 재현성이 향상되었기 때문이다. 또한, 집적 회로 상에 트림 포트를 배치할 곳이 없으며, 따라서 대부분의 경우에 집적 회로는 조정될 수 없다. 선폭이 더 작아짐에 따라, 구성요소 특성의 가변성이 반드시 증가하게 되는데, 그 이유는 단 하나의 원자가 선폭에서의 불확실성의 하한을 결정하기 때문이다. 그에 따라, 미래 세대의 회로는 회로를 조정하고 최적화할 수 있기 위해 트림 포트를 가질 필요가 있다. 실제로, 디바이스 가변성이 더 커짐에 따라, 회로가 조정될 수 없는 경우 전혀 동작하지 않을 가능성이 있다. 따라서, 회로가 처음으로 켜질 때 조정될 수 있을 뿐만 아니라 동작 동안에 계속하여 회로의 성능을 최적화할 수 있게 하기 위해 피드백 회로와 함께 집적 회로 내의 여러 곳에서 스위치를 사용한다. 따라서, 이러한 스위치 및 피드백 요소를 갖는 회로가 시간에 따라 계속 개선되는 것이 가능해야만 한다. 회로 내의 소정의 구성요소가 고장날 때, 회로는 스위치를 사용하여 그 자신을 재구성 및 재최적화한다. 따라서, 이러한 회로는 하나의 구성요소가 고장날 때 갑자기 죽어버리기보다는 수명(age)에 따라 적절하게 열화될 수 있어야만 한다.
다른 실시예에서, 회로가 조정될 필요가 있는 것에 부가하여, 몇몇 회로의 동작 특성을 다양한 측정을 하기 위한 특정의 신호 입력에 부합하도록 변경하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 많은 트랜스듀서 또는 측정 시스템은 "브리지 회로"가 있을 때 최상의 성능으로 동작하며, 이 경우 아주 정밀한 측정을 하기 위해 차동 회로가 평형을 이루도록 하기 위해 가변 저항기의 저항이 조정된다. 일례는 열전쌍(thermocouple)에 대한 정밀한 전압차를 측정하는 것이지만, 브리지 회로가 측정을 위해 사용되는 많은 다른 예들이 있다.
또 다른 실시예에서, 아날로그 스위치의 응용은 학습 회로 또는 신경망에서이다. 이들 회로에서, 특정의 입력에 어떻게 반응해야 하는지를 회로에 가르쳐주기 위해 훈련(training) 절차가 사용된다. 이것은 구성요소의 특성들을 기대된 특성과 비교하고 피드백 방식을 사용하여 입력값에 응답하여 구성요소의 값을 재설정함으로써 행해진다. 현재, 대부분의 신경망은 종래의 집적 회로 및 처리 장치를 사용하여 소프트웨어로 구현되지만, 조정가능한 아날로그 스위치를 갖는 하드웨어로 구현된 진정한 신경망이 훨씬 더 효율적이다.
또 다른 실시예에서, 다른 아날로그 회로와 아날로그 및 디지털 혼합 회로는 비휘발성인 연속적으로 조정가능한 저항을 가짐으로써 개선될 수 있는데, 예를 들어, 저항기의 기저값(baseline value)이 초기화 단계 동안에 설정되고, 그 후 동작 동안에 저항이 회로의 동작 조건에 응답하기 위해 조정된다. 이것은, 예를 들어, 온도의 변화 또는 전원 전압의 변동 또는 다른 변하는 환경 조건에 의한 회로의 기본 동작 특성의 변화를 보상하기 위해 행해질 수 있다.
이상의 설명에서는, 설명의 목적상, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정의 전문 용어를 사용하였다. 그러나, 본 발명을 실시하는 데 구체적인 상세가 필요하지 않다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 본 발명의 특정의 실시예에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 위해 제공된 것이다. 이들 실시예는 전수적인 것이 아니며 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하기 위한 것도 아니다. 분명한 것은, 이상의 개시 내용을 바탕으로 많은 수정 및 변형이 가능하다는 것이다. 본 발명의 원리 및 그의 실제 응용을 가장 잘 설명함으로써 당업자가 본 발명 및 생각되는 특정 용도에 적합한 여러가지 수정을 갖는 여러가지 실시예를 가장 잘 이용할 수 있게 하기 위해 실시예들이 도시되고 기술되어 있다. 본 발명의 범위는 이하의 청구항 및 그의 등가물에 의해 정해지는 것으로 보아야 한다.

Claims (13)

  1. 전기 작동 스위치(100', 200')로서,
    제1 전극(102);
    제2 전극(104); 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 활성 영역(306)
    을 포함하며,
    상기 활성 영역은,
    상기 스위치를 통한 전자들의 흐름을 제어하기 위해 도펀트들로서 역할하는 이온들을 수송 및 호스트(host)하는 적어도 하나의 물질을 포함하는 적어도 하나의 1차 활성 영역(308, 308'), 및
    상기 적어도 하나의 1차 활성 영역에 대한 이온 도펀트들의 소스/싱크(source/sink)를 제공하는 적어도 하나의 물질을 포함하는 2차 활성 영역(310)
    을 포함하는 전기 작동 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기 작동 스위치는 크로스바(crossbar) 또는 수직 접속(vertical connection)의 일부인 전기 작동 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극들 둘다가 금속이거나, 또는 상기 전극들 중 하나가 금속이고 상기 전극들 중 다른 하나가 반도체인 전기 작동 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역에 대한 상기 적어도 하나의 물질이 전기적 반전도성이거나 공칭상 전기적 절연성이고 또한 약이온성 도체인 전기 작동 스위치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역에 대한 상기 적어도 하나의 물질은 이온 수송 또는 드리프트(drift)를 통해 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역에 대한 상기 적어도 하나의 물질 내로 주입되거나 그 밖으로 방출되는 이온종들(ionic species)의 함수로서 비교적 낮은 전도성에서 비교적 높은 전도성으로 가역적으로 변화될 수 있는 전기 전도성을 갖는 막인 전기 작동 스위치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2차 활성 영역의 상기 이온 도펀트들은 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역에 대한 상기 적어도 하나의 물질에 대해 전기 도펀트들로서 역할함으로써 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역의 전기 전도성을 비교적 낮은 전기 전도성에서 비교적 높은 전기 전도성으로 또는 비교적 높은 전기 전도성에서 비교적 낮은 전기 전도성으로 변화시키는 것들로부터 선택되는 전기 작동 스위치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역에 대한 상기 적어도 하나의 물질 및 상기 2차 활성 영역에 대한 적어도 하나의 물질은 (1) 전이 금속들, 희토류 금속들 및 알칼리토류 금속들의 산화물, 황화물, 셀렌화물, 질화물, 인화 물, 비화물, 염화물 및 브롬화물, (2) 목록 (1)로부터의 유사 화합물들의 서로와의 합금들, 및 (3) 적어도 2개의 서로 다른 금속 원자가 적어도 하나의 음성 원소와 결합되어 있는 혼합 화합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 전기 작동 스위치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 1차 활성 영역 사이에 배치된 비공유결합 계면(non-covalent interface)(106a)을 더 포함하는 전기 작동 스위치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 1차 활성 영역은 보통보다 높은 도핑(moderately high doping)의 반도체에서의 캐리어들에 대한 공핍 폭보다 작은 두께를 갖는 전기 작동 스위치.
  10. 제1항의 전기 작동 스위치의 ON/OFF 극성을 반전시키는 방법으로서,
    상기 스위치의 상기 ON/OFF 극성이 플러스 바이어스(positive bias)를 상기 제2 전극에 가하면 상기 스위치가 ON되도록 되어 있는 경우, 모든 플러스 도펀트가 상기 제1 전극으로 드리프트하게 하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 제2 전극에 플러스 바이어스가 인가되는 단계 - 이 경우 상기 스위치의 상기 ON/OFF 극성이 반전되고 상기 제2 전극에 마이너스 바이어스(negative bias)를 인가할 때 상기 스위치가 ON됨 -; 및
    상기 스위치의 상기 ON/OFF 극성이 마이너스 바이어스를 상기 제2 전극에 가 하면 상기 스위치가 ON되도록 되어 있는 경우, 모든 플러스 도펀트가 상기 제2 전극으로 드리프트하게 하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 제2 전극에 마이너스 바이어스가 인가되는 단계 - 이 경우 상기 스위치의 상기 ON/OFF 극성이 반전되고 상기 제2 전극에 플러스 바이어스를 인가할 때 상기 스위치가 ON됨 -
    중 적어도 하나를 적어도 한번 수행하는, 전기 작동 스위치의 ON/OFF 극성을 반전시키는 방법.
  11. 구성가능 ON/OF 극성을 갖는 제1항의 전기 작동 스위치로서,
    상기 활성 영역은,
    제1 1차 활성 영역(308) 및 제2 1차 활성 영역(308') - 각각이 상기 스위치를 통한 전자들의 흐름을 제어하기 위해 도펀트들로서 역할하는 이온들을 수송 및 호스트하는 적어도 하나의 물질을 포함함 -, 및
    상기 제1 1차 활성 영역과 상기 제2 1차 활성 영역 사이에 배치되어, 상기 1차 활성 영역들에 대한 이온 도펀트들의 소스/싱크를 제공하는 적어도 하나의 물질을 포함하는 2차 활성 영역
    을 포함하며,
    상기 스위치는 상기 스위치의 초기 ON/OFF 극성을 설정하기 위해 처음에 상기 도펀트들을 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 어느 하나 쪽으로 드리프트시킴으로써 주어진 상태로 구성될 수 있는, 구성가능 ON/OF 극성을 갖는 전기 작동 스위치.
  12. 제11항의 전기 작동 스위치에서 2개의 서로 다른 상태 간에 가역적으로 스위칭하는 방법으로서,
    처음에 상기 도펀트들을 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 어느 하나 쪽으로 드리프트하게 하는 전압원(420)을 제공하는 단계, 및
    상기 2차 활성 영역으로부터의 플러스 이온 도펀트들이 상기 제1 전극 근방에서 상기 1차 활성 영역 내로 주입되게 하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 제2 전극에 플러스 전압을 가함으로써 상기 스위치의 동작 동안에 상기 제2 전극이 마이너스로 바이어스될 때 상기 제2 전극의 ON/OFF 극성을 ON 상태인 것으로 또는 상기 제2 전극이 플러스로 바이어스될 때 OFF 상태인 것으로 정의하는 단계, 또는
    상기 2차 활성 영역으로부터의 플러스 이온 도펀트들이 상기 제2 전극 근방에서 상기 1차 활성 영역 내로 주입되게 하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 제2 전극에 마이너스 전압을 가함으로써 상기 스위치의 동작 동안에 상기 제2 전극이 플러스로 바이어스될 때 상기 제2 전극의 ON/OFF 극성을 ON 상태인 것으로 또는 상기 제2 전극이 마이너스로 바이어스될 때 OFF 상태인 것으로 정의하는 단계
    중 적어도 하나를 적어도 한번 수행하는 단계
    를 포함하는, 전기 작동 스위치에서 2개의 서로 다른 상태 간에 가역적으로 스위칭하는 방법.
  13. 전도성이 변화될 수 있는 제1항의 전기 작동 스위치로서,
    상기 스위치가 일정 범위에 걸쳐 변화될 수 있는 전도성을 가지며,
    그 범위의 정도는 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역 내로 몇개의 이온 도펀트가 주입되었는지 또는 상기 적어도 하나의 1차 활성 영역 내에 몇개의 이온 도펀트가 생성되었는지에 의존하는, 전도성이 변화될 수 있는 전기 작동 스위치.
KR1020097009024A 2006-10-03 2007-10-03 전기 작동 스위치 KR101390430B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/542,986 US8766224B2 (en) 2006-10-03 2006-10-03 Electrically actuated switch
US11/542,986 2006-10-03
PCT/US2007/021357 WO2008108822A2 (en) 2006-10-03 2007-10-03 Electrically actuated switch

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137031876A Division KR101434242B1 (ko) 2006-10-03 2007-10-03 전기 작동 스위치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090091692A true KR20090091692A (ko) 2009-08-28
KR101390430B1 KR101390430B1 (ko) 2014-04-29

Family

ID=39260269

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097009024A KR101390430B1 (ko) 2006-10-03 2007-10-03 전기 작동 스위치
KR1020137031876A KR101434242B1 (ko) 2006-10-03 2007-10-03 전기 작동 스위치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137031876A KR101434242B1 (ko) 2006-10-03 2007-10-03 전기 작동 스위치

Country Status (6)

Country Link
US (5) US8766224B2 (ko)
JP (2) JP2010506403A (ko)
KR (2) KR101390430B1 (ko)
CN (1) CN101548403B (ko)
DE (1) DE112007002328B4 (ko)
WO (1) WO2008108822A2 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011096940A1 (en) * 2010-02-08 2011-08-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memory resistor having multi-layer electrodes
WO2013137913A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Varied multilayer memristive device
KR20140092360A (ko) * 2011-10-21 2014-07-23 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 이종 접합 산화물을 기반으로 하는 멤리스티브 요소
US8872153B2 (en) 2010-09-27 2014-10-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Device structure for long endurance memristors
KR20220169589A (ko) 2021-06-21 2022-12-28 김성현 분리된 전극을 통해 저항 조절 및 저항을 변화 없이 저항값 측정이 가능한 멤리스터 소자

Families Citing this family (257)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9679242B2 (en) 2002-03-12 2017-06-13 Knowm Tech, Llc Memristor apparatus with meta-stable switching elements
US9104975B2 (en) * 2002-03-12 2015-08-11 Knowmtech, Llc Memristor apparatus
US7082052B2 (en) 2004-02-06 2006-07-25 Unity Semiconductor Corporation Multi-resistive state element with reactive metal
US20060171200A1 (en) 2004-02-06 2006-08-03 Unity Semiconductor Corporation Memory using mixed valence conductive oxides
US20130082232A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Unity Semiconductor Corporation Multi Layered Conductive Metal Oxide Structures And Methods For Facilitating Enhanced Performance Characteristics Of Two Terminal Memory Cells
US8314024B2 (en) 2008-12-19 2012-11-20 Unity Semiconductor Corporation Device fabrication
US7764135B2 (en) * 2006-03-10 2010-07-27 Nxp B.V. Pulse shaping circuit for crystal oscillator
US8183554B2 (en) * 2006-04-03 2012-05-22 Blaise Laurent Mouttet Symmetrical programmable memresistor crossbar structure
US7755424B2 (en) * 2006-04-03 2010-07-13 Blaise Laurent Mouttet Operational amplifier with resistance switch crossbar feedback
US7576565B2 (en) * 2006-04-03 2009-08-18 Blaise Laurent Mouttet Crossbar waveform driver circuit
US8766224B2 (en) 2006-10-03 2014-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated switch
US10134985B2 (en) * 2006-10-20 2018-11-20 The Regents Of The University Of Michigan Non-volatile solid state resistive switching devices
US7972897B2 (en) * 2007-02-05 2011-07-05 Intermolecular, Inc. Methods for forming resistive switching memory elements
US7704789B2 (en) * 2007-02-05 2010-04-27 Intermolecular, Inc. Methods for forming resistive switching memory elements
US7678607B2 (en) * 2007-02-05 2010-03-16 Intermolecular, Inc. Methods for forming resistive switching memory elements
US7629198B2 (en) * 2007-03-05 2009-12-08 Intermolecular, Inc. Methods for forming nonvolatile memory elements with resistive-switching metal oxides
US8097878B2 (en) * 2007-03-05 2012-01-17 Intermolecular, Inc. Nonvolatile memory elements with metal-deficient resistive-switching metal oxides
US8975613B1 (en) 2007-05-09 2015-03-10 Intermolecular, Inc. Resistive-switching memory elements having improved switching characteristics
WO2008140979A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-20 Intermolecular, Inc. Resistive-switching nonvolatile memory elements
US7737376B2 (en) * 2007-05-09 2010-06-15 Alcatel-Lucent Usa Inc. Mechanical switch
KR101482814B1 (ko) * 2007-07-25 2015-01-14 인터몰레큘러 인코퍼레이티드 다중상태 비휘발성 메모리 소자
US8294219B2 (en) * 2007-07-25 2012-10-23 Intermolecular, Inc. Nonvolatile memory element including resistive switching metal oxide layers
JP5263160B2 (ja) * 2007-08-22 2013-08-14 富士通株式会社 抵抗変化型素子
WO2009064842A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-22 William Marsh Rice Unvirsity Vertically-stacked electronic devices having conductive carbon films
US8405124B2 (en) * 2008-01-09 2013-03-26 International Business Machines Corporation Logic element, and integrated circuit or field programmable gate array
US9048414B2 (en) * 2008-01-22 2015-06-02 The United States of America, as represented by the Secretary of Commerce, The National Institute of Standards and Technology Nonvolatile memory device and processing method
US7960216B2 (en) * 2008-05-10 2011-06-14 Intermolecular, Inc. Confinement techniques for non-volatile resistive-switching memories
US8343813B2 (en) * 2009-04-10 2013-01-01 Intermolecular, Inc. Resistive-switching memory elements having improved switching characteristics
US8183553B2 (en) * 2009-04-10 2012-05-22 Intermolecular, Inc. Resistive switching memory element including doped silicon electrode
US8062918B2 (en) * 2008-05-01 2011-11-22 Intermolecular, Inc. Surface treatment to improve resistive-switching characteristics
US8129704B2 (en) * 2008-05-01 2012-03-06 Intermolecular, Inc. Non-volatile resistive-switching memories
US7977152B2 (en) * 2008-05-10 2011-07-12 Intermolecular, Inc. Non-volatile resistive-switching memories formed using anodization
DE102008024078A1 (de) * 2008-05-17 2009-12-17 Forschungszentrum Jülich GmbH Speicher sowie Verfahren zum Schreiben und Auslesen von Information in einem Speicher
US8008096B2 (en) * 2008-06-05 2011-08-30 Intermolecular, Inc. ALD processing techniques for forming non-volatile resistive-switching memories
CN102171829B (zh) * 2008-07-31 2014-01-15 惠普开发有限公司 多层可重新配置的开关
US8049305B1 (en) 2008-10-16 2011-11-01 Intermolecular, Inc. Stress-engineered resistance-change memory device
US8071972B2 (en) 2008-10-20 2011-12-06 The Regents Of The University Of Michigan Silicon based nanoscale crossbar memory
WO2010050937A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated device and method of controlling the formation of dopants therein
US7898844B2 (en) * 2008-10-31 2011-03-01 Seagate Technology, Llc Magnetic tunnel junction and memristor apparatus
WO2010068221A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device
US8659510B2 (en) * 2008-12-16 2014-02-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Spatial light modulator
US8605483B2 (en) 2008-12-23 2013-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device and methods of making and using the same
WO2010074685A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device having a porous dopant diffusion element
US7985962B2 (en) * 2008-12-23 2011-07-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device
WO2010074688A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated devices
WO2010077245A1 (en) 2008-12-30 2010-07-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Mutliplexer/de-multiplexer memristive device
WO2010077247A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically and/or thermally actuated device
US8891283B2 (en) * 2009-01-05 2014-11-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device based on current modulation by trapped charges
WO2010082922A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor having a triangular shaped electrode
US8787064B2 (en) * 2009-01-13 2014-07-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Programmable bipolar electronic device
US9041157B2 (en) 2009-01-14 2015-05-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method for doping an electrically actuated device
US20110227022A1 (en) * 2009-01-15 2011-09-22 Cho Hans S Memristor Having a Nanostructure Forming An Active Region
US8614432B2 (en) 2009-01-15 2013-12-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Crystalline silicon-based memristive device with multiple mobile dopant species
WO2010082929A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P Memristor with nanostructure electrodes
WO2010085241A1 (en) 2009-01-20 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multilayer memristive devices
US8450711B2 (en) 2009-01-26 2013-05-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor memristor devices
WO2010085225A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Controlled placement of dopants in memristor active regions
WO2010085226A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Using alloy electrodes to dope memristors
WO2010087835A1 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated devices
WO2010087836A1 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated device
WO2010087798A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multi-way electrical switch
US8507968B2 (en) * 2009-01-30 2013-08-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive transistor memory
CN102365750B (zh) * 2009-03-27 2014-03-12 惠普开发有限公司 具有本征二极管的可切换结
US8420478B2 (en) * 2009-03-31 2013-04-16 Intermolecular, Inc. Controlled localized defect paths for resistive memories
US8373440B2 (en) 2009-04-06 2013-02-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three dimensional multilayer circuit
US8093575B2 (en) * 2009-04-20 2012-01-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device with a bi-metallic electrode
US8081850B2 (en) * 2009-04-30 2011-12-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Device with tunable plasmon resonance
US7991253B2 (en) * 2009-04-30 2011-08-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive array with waveguide
CN102803981B (zh) 2009-06-19 2016-09-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 将忆阻器装置用于mri rf 线圈
WO2010151260A1 (en) * 2009-06-25 2010-12-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Switchable junction with intrinsic diodes with different switching thresholds
CN101593810B (zh) * 2009-07-02 2011-04-06 黑龙江大学 纳米结构开关忆阻器及其制造方法
US8710483B2 (en) 2009-07-10 2014-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive junction with intrinsic rectifier
US8421048B2 (en) * 2009-07-13 2013-04-16 Seagate Technology Llc Non-volatile memory with active ionic interface region
US8575585B2 (en) 2009-07-13 2013-11-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device
US8891284B2 (en) 2009-07-13 2014-11-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristors based on mixed-metal-valence compounds
US8530880B2 (en) 2009-07-27 2013-09-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Reconfigurable multilayer circuit
US8283649B2 (en) * 2009-07-28 2012-10-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor with a non-planar substrate
US8207593B2 (en) * 2009-07-28 2012-06-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor having a nanostructure in the switching material
US9171613B2 (en) 2009-07-28 2015-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristors with asymmetric electrodes
US8270200B2 (en) * 2009-07-30 2012-09-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanoscale three-terminal switching device
US8519372B2 (en) * 2009-07-30 2013-08-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electroforming-free nanoscale switching device
US9793275B2 (en) * 2009-08-14 2017-10-17 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Multilayer circuit
US20130234103A1 (en) * 2009-08-31 2013-09-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanoscale switching device with an amorphous switching material
WO2011025506A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Low-power nanoscale switching device with an amorphous switching material
CN102484128B (zh) * 2009-09-04 2016-08-03 惠普发展公司，有限责任合伙企业 具有用电压相关电阻器形成的本征二极管的可开关结
WO2011031261A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical modulators
JP5604844B2 (ja) * 2009-10-02 2014-10-15 日本電気株式会社 記憶装置、及び記憶装置の動作方法
US8072795B1 (en) 2009-10-28 2011-12-06 Intermolecular, Inc. Biploar resistive-switching memory with a single diode per memory cell
US8249838B2 (en) * 2009-11-17 2012-08-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method and apparatus for modeling memristor devices
EP2502272B1 (en) * 2009-11-20 2015-04-15 Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. Nonvolatile latch circuit and logic circuit, and semiconductor device using the same
GB2471535B (en) 2010-01-07 2012-01-11 Dna Electronics Ltd Electrically actuated switch
US20110169136A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-14 Pickett Matthew D Crossbar-integrated memristor array and method employing interstitial low dielectric constant insulator
US8223539B2 (en) * 2010-01-26 2012-07-17 Micron Technology, Inc. GCIB-treated resistive device
WO2011093887A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Controlled switching memristor
WO2011093891A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor with controlled electrode grain size
US8416609B2 (en) 2010-02-15 2013-04-09 Micron Technology, Inc. Cross-point memory cells, non-volatile memory arrays, methods of reading a memory cell, methods of programming a memory cell, methods of writing to and reading from a memory cell, and computer systems
US8437174B2 (en) * 2010-02-15 2013-05-07 Micron Technology, Inc. Memcapacitor devices, field effect transistor devices, non-volatile memory arrays, and methods of programming
US8294132B2 (en) 2010-03-30 2012-10-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Graphene memristor having modulated graphene interlayer conduction
US8546785B2 (en) 2010-03-31 2013-10-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device
US20130009128A1 (en) * 2010-03-31 2013-01-10 Gilberto Ribeiro Nanoscale switching device
WO2011133138A1 (en) 2010-04-19 2011-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanoscale switching devices with partially oxidized electrodes
CN101864592B (zh) * 2010-05-14 2011-08-31 南京大学 基于铁电金属异质结的忆阻器及其制备方法
US8467253B2 (en) * 2010-05-24 2013-06-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Reading memory elements within a crossbar array
US9025365B2 (en) 2010-05-24 2015-05-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Reading memory elements within a crossbar array
US8570785B2 (en) 2010-05-26 2013-10-29 Hewlett-Packard Development Company Reading a memory element within a crossbar array
US9601692B1 (en) 2010-07-13 2017-03-21 Crossbar, Inc. Hetero-switching layer in a RRAM device and method
US9570678B1 (en) 2010-06-08 2017-02-14 Crossbar, Inc. Resistive RAM with preferental filament formation region and methods
US9012307B2 (en) 2010-07-13 2015-04-21 Crossbar, Inc. Two terminal resistive switching device structure and method of fabricating
US8946046B1 (en) 2012-05-02 2015-02-03 Crossbar, Inc. Guided path for forming a conductive filament in RRAM
JP5981424B2 (ja) 2010-06-11 2016-08-31 クロスバー， インコーポレイテッドＣｒｏｓｓｂａｒ， Ｉｎｃ． メモリー素子に関する柱状構造及び方法
US8441835B2 (en) 2010-06-11 2013-05-14 Crossbar, Inc. Interface control for improved switching in RRAM
US8374018B2 (en) 2010-07-09 2013-02-12 Crossbar, Inc. Resistive memory using SiGe material
US8947908B2 (en) 2010-11-04 2015-02-03 Crossbar, Inc. Hetero-switching layer in a RRAM device and method
US8569172B1 (en) 2012-08-14 2013-10-29 Crossbar, Inc. Noble metal/non-noble metal electrode for RRAM applications
US8884261B2 (en) 2010-08-23 2014-11-11 Crossbar, Inc. Device switching using layered device structure
US8168506B2 (en) 2010-07-13 2012-05-01 Crossbar, Inc. On/off ratio for non-volatile memory device and method
US8467227B1 (en) 2010-11-04 2013-06-18 Crossbar, Inc. Hetero resistive switching material layer in RRAM device and method
GB2482666B (en) 2010-08-03 2012-06-20 Dna Electronics Ltd Chemical sensor
US8634224B2 (en) 2010-08-12 2014-01-21 Micron Technology, Inc. Memory cells, non-volatile memory arrays, methods of operating memory cells, methods of writing to and reading from a memory cell, and methods of programming a memory cell
US8404553B2 (en) 2010-08-23 2013-03-26 Crossbar, Inc. Disturb-resistant non-volatile memory device and method
US9401475B1 (en) 2010-08-23 2016-07-26 Crossbar, Inc. Method for silver deposition for a non-volatile memory device
US8889521B1 (en) 2012-09-14 2014-11-18 Crossbar, Inc. Method for silver deposition for a non-volatile memory device
US8492195B2 (en) 2010-08-23 2013-07-23 Crossbar, Inc. Method for forming stackable non-volatile resistive switching memory devices
WO2012030320A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multilayer memory array
CN103201837B (zh) * 2010-09-16 2016-01-20 惠普发展公司，有限责任合伙企业 纳米级开关器件
JP2012069602A (ja) 2010-09-21 2012-04-05 Toshiba Corp 抵抗変化素子
US8325507B2 (en) 2010-09-29 2012-12-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristors with an electrode metal reservoir for dopants
US8391049B2 (en) 2010-09-29 2013-03-05 Crossbar, Inc. Resistor structure for a non-volatile memory device and method
US8558212B2 (en) 2010-09-29 2013-10-15 Crossbar, Inc. Conductive path in switching material in a resistive random access memory device and control
US8487289B2 (en) * 2010-10-06 2013-07-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated device
WO2012057771A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Systems and methods for synthesizing molecules on substrates
US9466793B2 (en) 2010-10-29 2016-10-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristors having at least one junction
US8502185B2 (en) 2011-05-31 2013-08-06 Crossbar, Inc. Switching device having a non-linear element
USRE46335E1 (en) 2010-11-04 2017-03-07 Crossbar, Inc. Switching device having a non-linear element
US8088688B1 (en) 2010-11-05 2012-01-03 Crossbar, Inc. p+ polysilicon material on aluminum for non-volatile memory device and method
US8502343B1 (en) 2010-11-17 2013-08-06 The University Of Toledo Nanoelectric memristor device with dilute magnetic semiconductors
EP2641330B1 (en) * 2010-11-19 2016-04-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and circuit for switching a memristive device in an array
WO2012070020A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Varun Aggarwal Multi-state memory resistor device and methods for making thereof
FR2969382B1 (fr) 2010-12-17 2022-11-18 Centre Nat Rech Scient Élément memristif et mémoire électronique basée sur de tels éléments
US8930174B2 (en) 2010-12-28 2015-01-06 Crossbar, Inc. Modeling technique for resistive random access memory (RRAM) cells
US8791010B1 (en) 2010-12-31 2014-07-29 Crossbar, Inc. Silver interconnects for stacked non-volatile memory device and method
US9153623B1 (en) 2010-12-31 2015-10-06 Crossbar, Inc. Thin film transistor steering element for a non-volatile memory device
US8815696B1 (en) 2010-12-31 2014-08-26 Crossbar, Inc. Disturb-resistant non-volatile memory device using via-fill and etchback technique
US9223086B2 (en) 2011-01-21 2015-12-29 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Wavefront synthesizer systems
US8331131B2 (en) * 2011-01-31 2012-12-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Changing a memristor state
US8848337B2 (en) 2011-02-01 2014-09-30 John R. Koza Signal processing devices having one or more memristors
WO2012118481A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive elements that exhibit minimal sneak path current
US8766231B2 (en) * 2011-03-07 2014-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanoscale electronic device with barrier layers
US20120254541A1 (en) 2011-04-04 2012-10-04 Advanced Micro Devices, Inc. Methods and apparatus for updating data in passive variable resistive memory
JP5883699B2 (ja) * 2011-04-13 2016-03-15 株式会社半導体エネルギー研究所 プログラマブルｌｓｉ
US9018083B2 (en) 2011-05-04 2015-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated device and method of controlling the formation of dopants therein
US8450710B2 (en) 2011-05-27 2013-05-28 Crossbar, Inc. Low temperature p+ silicon junction material for a non-volatile memory device
US9620206B2 (en) 2011-05-31 2017-04-11 Crossbar, Inc. Memory array architecture with two-terminal memory cells
US8394670B2 (en) 2011-05-31 2013-03-12 Crossbar, Inc. Vertical diodes for non-volatile memory device
US20120317356A1 (en) 2011-06-09 2012-12-13 Advanced Micro Devices, Inc. Systems and methods for sharing memory between a plurality of processors
US8619459B1 (en) 2011-06-23 2013-12-31 Crossbar, Inc. High operating speed resistive random access memory
CN103733338B (zh) * 2011-06-24 2016-10-26 慧与发展有限责任合伙企业 高可靠性高速忆阻器
US8659929B2 (en) 2011-06-30 2014-02-25 Crossbar, Inc. Amorphous silicon RRAM with non-linear device and operation
US9564587B1 (en) 2011-06-30 2017-02-07 Crossbar, Inc. Three-dimensional two-terminal memory with enhanced electric field and segmented interconnects
US8946669B1 (en) 2012-04-05 2015-02-03 Crossbar, Inc. Resistive memory device and fabrication methods
US9627443B2 (en) 2011-06-30 2017-04-18 Crossbar, Inc. Three-dimensional oblique two-terminal memory with enhanced electric field
US9166163B2 (en) 2011-06-30 2015-10-20 Crossbar, Inc. Sub-oxide interface layer for two-terminal memory
WO2013009316A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristors having mixed oxide phases
CN103828047A (zh) 2011-07-22 2014-05-28 科洛斯巴股份有限公司 用于非易失性存储器装置的p+硅锗材料的种子层及方法
US8866121B2 (en) * 2011-07-29 2014-10-21 Sandisk 3D Llc Current-limiting layer and a current-reducing layer in a memory device
US8674724B2 (en) 2011-07-29 2014-03-18 Crossbar, Inc. Field programmable gate array utilizing two-terminal non-volatile memory
US9729155B2 (en) 2011-07-29 2017-08-08 Crossbar, Inc. Field programmable gate array utilizing two-terminal non-volatile memory
US10056907B1 (en) 2011-07-29 2018-08-21 Crossbar, Inc. Field programmable gate array utilizing two-terminal non-volatile memory
CN103797573A (zh) * 2011-08-03 2014-05-14 惠普发展公司，有限责任合伙企业 基于氮化物的忆阻器
US8803212B2 (en) * 2011-08-15 2014-08-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional crossbar array
US8659001B2 (en) 2011-09-01 2014-02-25 Sandisk 3D Llc Defect gradient to boost nonvolatile memory performance
US9159409B2 (en) 2011-09-16 2015-10-13 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for providing complimentary state retention
US20130070513A1 (en) 2011-09-16 2013-03-21 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for direct backup of memory circuits
RU2472254C9 (ru) * 2011-11-14 2013-06-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" (МФТИ) Мемристор на основе смешанного оксида металлов
US8791444B2 (en) * 2011-11-23 2014-07-29 National Chiao Tung University Resistive random access memory (RRAM) using stacked dielectrics and method for manufacturing the same
US8637413B2 (en) 2011-12-02 2014-01-28 Sandisk 3D Llc Nonvolatile resistive memory element with a passivated switching layer
CN102542334B (zh) * 2012-01-14 2014-05-21 中国人民解放军国防科学技术大学 基于忆阻器的汉明网电路
US8698119B2 (en) 2012-01-19 2014-04-15 Sandisk 3D Llc Nonvolatile memory device using a tunnel oxide as a current limiter element
US8872246B1 (en) 2012-01-26 2014-10-28 Sandia Corporation Memristor using a transition metal nitride insulator
KR20130091146A (ko) * 2012-02-07 2013-08-16 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 셀 및 이를 포함하는 비휘발성 메모리 장치
US8686386B2 (en) 2012-02-17 2014-04-01 Sandisk 3D Llc Nonvolatile memory device using a varistor as a current limiter element
US8716098B1 (en) 2012-03-09 2014-05-06 Crossbar, Inc. Selective removal method and structure of silver in resistive switching device for a non-volatile memory device
CN102610752A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 清华大学深圳研究生院 三维无模浆料直写成型制造忆阻器的方法及忆阻器
US9087576B1 (en) 2012-03-29 2015-07-21 Crossbar, Inc. Low temperature fabrication method for a three-dimensional memory device and structure
US20130271442A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Wendi Li Flat-panel display including memristive devices
US9685608B2 (en) 2012-04-13 2017-06-20 Crossbar, Inc. Reduced diffusion in metal electrode for two-terminal memory
US8658476B1 (en) 2012-04-20 2014-02-25 Crossbar, Inc. Low temperature P+ polycrystalline silicon material for non-volatile memory device
US8796658B1 (en) 2012-05-07 2014-08-05 Crossbar, Inc. Filamentary based non-volatile resistive memory device and method
US8765566B2 (en) 2012-05-10 2014-07-01 Crossbar, Inc. Line and space architecture for a non-volatile memory device
US9583701B1 (en) 2012-08-14 2017-02-28 Crossbar, Inc. Methods for fabricating resistive memory device switching material using ion implantation
US10096653B2 (en) 2012-08-14 2018-10-09 Crossbar, Inc. Monolithically integrated resistive memory using integrated-circuit foundry compatible processes
US8817522B2 (en) 2012-08-21 2014-08-26 Micron Technology, Inc. Unipolar memory devices
US8946673B1 (en) 2012-08-24 2015-02-03 Crossbar, Inc. Resistive switching device structure with improved data retention for non-volatile memory device and method
US9224945B2 (en) 2012-08-30 2015-12-29 Micron Technology, Inc. Resistive memory devices
US9312483B2 (en) 2012-09-24 2016-04-12 Crossbar, Inc. Electrode structure for a non-volatile memory device and method
KR20140042986A (ko) * 2012-09-28 2014-04-08 삼성전자주식회사 단위 셀이 단일 소자로 구성된 메모리 소자 및 그 제조방법
US9576616B2 (en) 2012-10-10 2017-02-21 Crossbar, Inc. Non-volatile memory with overwrite capability and low write amplification
US11068620B2 (en) 2012-11-09 2021-07-20 Crossbar, Inc. Secure circuit integrated with memory layer
US8982647B2 (en) 2012-11-14 2015-03-17 Crossbar, Inc. Resistive random access memory equalization and sensing
US9412790B1 (en) 2012-12-04 2016-08-09 Crossbar, Inc. Scalable RRAM device architecture for a non-volatile memory device and method
KR101925448B1 (ko) * 2012-12-17 2018-12-05 에스케이하이닉스 주식회사 가변 저항 메모리 장치 및 그 제조 방법
US9406379B2 (en) 2013-01-03 2016-08-02 Crossbar, Inc. Resistive random access memory with non-linear current-voltage relationship
US9112145B1 (en) 2013-01-31 2015-08-18 Crossbar, Inc. Rectified switching of two-terminal memory via real time filament formation
US9324942B1 (en) 2013-01-31 2016-04-26 Crossbar, Inc. Resistive memory cell with solid state diode
US8934280B1 (en) 2013-02-06 2015-01-13 Crossbar, Inc. Capacitive discharge programming for two-terminal memory cells
US20140241031A1 (en) 2013-02-28 2014-08-28 Sandisk 3D Llc Dielectric-based memory cells having multi-level one-time programmable and bi-level rewriteable operating modes and methods of forming the same
EP2973707A4 (en) * 2013-03-13 2016-11-16 Hewlett Packard Entpr Dev Lp MEMRISTORS HAVING DOPING COMPENSATED SWITCHING
US9093635B2 (en) * 2013-03-14 2015-07-28 Crossbar, Inc. Controlling on-state current for two-terminal memory
US20140260644A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Sensonetics, Inc. Modular Systems for Piezoresistive Transducers
KR102092772B1 (ko) * 2013-03-27 2020-03-24 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치 및 그 제조 방법, 이 반도체 장치를 포함하는 마이크로 프로세서, 프로세서, 시스템, 데이터 저장 시스템 및 메모리 시스템
US20140301121A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Anam Nanotechnology, Inc. Tunneling Electric Contacts And Related Methods, Systems And Applications
KR102029908B1 (ko) * 2013-05-20 2019-10-08 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치 및 그 제조 방법, 이 반도체 장치를 포함하는 마이크로 프로세서, 프로세서, 시스템, 데이터 저장 시스템 및 메모리 시스템
WO2015012839A1 (en) * 2013-07-25 2015-01-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Resistive memory device having field enhanced features
US9701115B2 (en) * 2013-10-31 2017-07-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printheads having memories formed thereon
US20160028005A1 (en) * 2014-01-15 2016-01-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor structure with a dopant source
WO2015116118A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Charge trapping memristor
US10290801B2 (en) 2014-02-07 2019-05-14 Crossbar, Inc. Scalable silicon based resistive memory device
US9799825B2 (en) 2014-03-14 2017-10-24 Massachusetts Institute Of Technology Voltage regulation of device functional properties
US10460804B2 (en) 2014-03-14 2019-10-29 Massachusetts Institute Of Technology Voltage-controlled resistive devices
WO2016040792A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Voltage-controlled resistive devices
KR20160148547A (ko) * 2014-04-28 2016-12-26 휴렛 팩커드 엔터프라이즈 디벨롭먼트 엘피 다중모드 멤리스터 메모리
US9178000B1 (en) * 2014-04-29 2015-11-03 Intermolecular, Inc. Resistive random access memory cells having shared electrodes with transistor devices
US9911788B2 (en) 2014-05-05 2018-03-06 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Selectors with oxide-based layers
KR20160075176A (ko) * 2014-12-19 2016-06-29 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치
DE102015000120A1 (de) 2015-01-07 2016-07-07 Merck Patent Gmbh Elektronisches Bauelement
US9934855B2 (en) * 2015-02-03 2018-04-03 Crossbar, Inc. Node retainer circuit incorporating RRAM
WO2016162053A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor functions based on an orthogonal electrode
EP3304193B1 (en) 2015-06-04 2019-08-07 Karlsruher Institut für Technologie Devices, in particular optical or electro-optical devices with quantized operation
KR20170000939U (ko) 2015-09-03 2017-03-13 대우조선해양 주식회사 데크 관통의 확장개구 칼라용 커버
CN105720193A (zh) * 2016-02-02 2016-06-29 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 具有可重复的双极阻抗开关特性的ⅲ族氮化物忆阻器
JP2017174857A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 東芝メモリ株式会社 不揮発性記憶装置
WO2017162222A1 (de) * 2016-03-23 2017-09-28 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur herstellung eines speichers, speicher sowie verwendung des speichers
US10732621B2 (en) 2016-05-09 2020-08-04 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for process adaptation in an internet of things downstream oil and gas environment
US11774944B2 (en) 2016-05-09 2023-10-03 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for the industrial internet of things
US11327475B2 (en) 2016-05-09 2022-05-10 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for intelligent collection and analysis of vehicle data
US10983507B2 (en) 2016-05-09 2021-04-20 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Method for data collection and frequency analysis with self-organization functionality
CN114625077A (zh) 2016-05-09 2022-06-14 强力物联网投资组合2016有限公司 用于工业物联网的方法和系统
US11237546B2 (en) 2016-06-15 2022-02-01 Strong Force loT Portfolio 2016, LLC Method and system of modifying a data collection trajectory for vehicles
US10586924B2 (en) * 2016-08-22 2020-03-10 Arm Ltd. CEM switching device
US10008665B1 (en) * 2016-12-27 2018-06-26 Intel Corporation Doping of selector and storage materials of a memory cell
JP2018157068A (ja) * 2017-03-17 2018-10-04 東芝メモリ株式会社 記憶装置
US10229736B2 (en) * 2017-06-22 2019-03-12 International Business Machines Corporation Memristive device based on reversible intercalated ion transfer between two meta-stable phases
CN110073301A (zh) 2017-08-02 2019-07-30 强力物联网投资组合2016有限公司 工业物联网中具有大数据集的数据收集环境下的检测方法和系统
US11397428B2 (en) 2017-08-02 2022-07-26 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Self-organizing systems and methods for data collection
US10944053B2 (en) 2018-03-28 2021-03-09 University Of Cincinnati Systems and methods for gated-insulator reconfigurable non-volatile memory devices
US11692741B2 (en) 2018-07-31 2023-07-04 Netech, Inc. Heat generation method and device using ionic vacancies generated by electrochemical reaction
CN108940245B (zh) * 2018-08-10 2020-10-23 大连工业大学 一种黑色TiO2/白色TiO2复合材料及其制备方法
CN109521995B (zh) * 2018-11-02 2023-05-12 上海交通大学 一种内嵌于忆阻器阵列的逻辑运算装置的计算方法
US11374171B2 (en) 2019-06-17 2022-06-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Memristor and neuromorphic device comprising the same
KR102234174B1 (ko) * 2019-09-16 2021-04-01 성균관대학교산학협력단 부성미분저항 소자 제조방법
KR20210132538A (ko) * 2020-04-27 2021-11-04 에스케이하이닉스 주식회사 강유전 소자 및 이를 포함하는 크로스 포인트 어레이 장치
KR20220041567A (ko) * 2020-09-25 2022-04-01 에스케이하이닉스 주식회사 가변 저항 메모리 소자 및 그 제조방법
KR20200136332A (ko) * 2020-10-14 2020-12-07 광운대학교 산학협력단 이온 농도에 따른 전자소자와 그 제조 방법
CN113629187B (zh) * 2021-08-04 2024-01-02 北京航空航天大学 一种光电神经突触忆阻器
KR102590585B1 (ko) * 2021-08-10 2023-10-16 고려대학교 산학협력단 3 전극 대각 멤트랜지스터 시스템, 이를 이용한 컨볼루션 네트워크 연산 장치 및 방법
US20230089791A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-23 International Business Machines Corporation Resistive memory for analog computing
CN115249765A (zh) * 2022-08-17 2022-10-28 长江先进存储产业创新中心有限责任公司 相变存储器及其制造方法

Family Cites Families (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US648621A (en) * 1899-07-24 1900-05-01 James M Hooper Strait-jacket.
US4839700A (en) * 1987-12-16 1989-06-13 California Institute Of Technology Solid-state non-volatile electronically programmable reversible variable resistance device
EP0418504B1 (en) 1989-07-25 1995-04-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic semiconductor memory device having a MISFET structure and its control method
US5687112A (en) * 1996-04-19 1997-11-11 Energy Conversion Devices, Inc. Multibit single cell memory element having tapered contact
US6087674A (en) * 1996-10-28 2000-07-11 Energy Conversion Devices, Inc. Memory element with memory material comprising phase-change material and dielectric material
ATE235093T1 (de) 1997-12-04 2003-04-15 Axon Technologies Corp Programmierbare metallisierungsstruktur mit oberflächennaher verfestigung undherstellungsverfahren dafür
US6204139B1 (en) * 1998-08-25 2001-03-20 University Of Houston Method for switching the properties of perovskite materials used in thin film resistors
US6487106B1 (en) 1999-01-12 2002-11-26 Arizona Board Of Regents Programmable microelectronic devices and method of forming and programming same
US6707063B2 (en) * 2001-03-22 2004-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Passivation layer for molecular electronic device fabrication
US6508061B2 (en) * 2001-04-25 2003-01-21 Pratt & Whitney Canada Corp Diffuser combustor
US6458621B1 (en) * 2001-08-01 2002-10-01 Hewlett-Packard Company Batch fabricated molecular electronic devices with cost-effective lithographic electrodes
US6858481B2 (en) 2001-08-13 2005-02-22 Advanced Micro Devices, Inc. Memory device with active and passive layers
US6507061B1 (en) * 2001-08-31 2003-01-14 Intel Corporation Multiple layer phase-change memory
US6512241B1 (en) * 2001-12-31 2003-01-28 Intel Corporation Phase change material memory device
WO2003058638A1 (en) 2002-01-03 2003-07-17 Axon Technologies Corporation Programming circuit for a programmable microelectronic device, system including the circuit, and method of forming the same
US6689658B2 (en) * 2002-01-28 2004-02-10 Silicon Based Technology Corp. Methods of fabricating a stack-gate flash memory array
US6699779B2 (en) 2002-03-22 2004-03-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method for making nanoscale wires and gaps for switches and transistors
US6670628B2 (en) * 2002-04-04 2003-12-30 Hewlett-Packard Company, L.P. Low heat loss and small contact area composite electrode for a phase change media memory device
EP1501124B1 (en) * 2002-04-30 2011-06-08 Japan Science and Technology Agency Solid electrolyte switching devices, fpga and memory devices using the same, and method of manufacturing the same
TWI233204B (en) * 2002-07-26 2005-05-21 Infineon Technologies Ag Nonvolatile memory element and associated production methods and memory element arrangements
US6965137B2 (en) * 2002-08-02 2005-11-15 Unity Semiconductor Corporation Multi-layer conductive memory device
US6870751B2 (en) * 2002-11-07 2005-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Low-energy writing in cross-point array memory devices
US6855647B2 (en) * 2003-04-02 2005-02-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Custom electrodes for molecular memory and logic devices
US6972238B2 (en) * 2003-05-21 2005-12-06 Sharp Laboratories Of America, Inc. Oxygen content system and method for controlling memory resistance properties
JP4285082B2 (ja) 2003-05-27 2009-06-24 ソニー株式会社 記憶装置
JP4170839B2 (ja) 2003-07-11 2008-10-22 日東電工株式会社 積層シート
JP4321524B2 (ja) 2003-07-18 2009-08-26 日本電気株式会社 スイッチング素子、スイッチング素子の駆動方法、書き換え可能な論理集積回路およびメモリ素子
JP2005074578A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Sony Corp 微粒子アレイ及びその製造方法並びに磁気記録媒体
DE10356285A1 (de) * 2003-11-28 2005-06-30 Infineon Technologies Ag Integrierter Halbleiterspeicher und Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiterspeichers
JP4608875B2 (ja) * 2003-12-03 2011-01-12 ソニー株式会社 記憶装置
US7034332B2 (en) 2004-01-27 2006-04-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanometer-scale memory device utilizing self-aligned rectifying elements and method of making
US7538338B2 (en) * 2004-09-03 2009-05-26 Unity Semiconductor Corporation Memory using variable tunnel barrier widths
US20060171200A1 (en) 2004-02-06 2006-08-03 Unity Semiconductor Corporation Memory using mixed valence conductive oxides
DE102004007633B4 (de) * 2004-02-17 2010-10-14 Qimonda Ag Speicherzelle, Halbleiter-Speicherbauelement und Verfahren zur Herstellung einer Speicherzelle
US20050221473A1 (en) 2004-03-30 2005-10-06 Intel Corporation Sensor array integrated circuits
US7157732B2 (en) 2004-07-01 2007-01-02 Spansion Llc Switchable memory diode-a new memory device
DE102004040751B4 (de) 2004-08-23 2009-03-12 Qimonda Ag Resistiv schaltende nicht-flüchtige Speicherzelle auf der Basis von Alkali-Ionendrift, Verfahren zur Herstellung und Verwendung einer Verbindung zur Herstellung
DE102004046392A1 (de) 2004-09-24 2006-04-06 Infineon Technologies Ag Halbleiterspeicher
KR100657911B1 (ko) * 2004-11-10 2006-12-14 삼성전자주식회사 한 개의 저항체와 한 개의 다이오드를 지닌 비휘발성메모리 소자
KR100576369B1 (ko) * 2004-11-23 2006-05-03 삼성전자주식회사 전이 금속 산화막을 데이타 저장 물질막으로 채택하는비휘발성 기억소자의 프로그램 방법
TW200633193A (en) * 2004-12-02 2006-09-16 Koninkl Philips Electronics Nv Non-volatile memory
EP1667244B1 (en) * 2004-12-02 2011-01-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating phase change memory device having phase change material layer containing phase change nano particles
JP4848633B2 (ja) * 2004-12-14 2011-12-28 ソニー株式会社 記憶素子及び記憶装置
US7374174B2 (en) * 2004-12-22 2008-05-20 Micron Technology, Inc. Small electrode for resistance variable devices
US7492635B2 (en) 2005-01-06 2009-02-17 Samsung Electronics Co., Ltd. NOR-type hybrid multi-bit non-volatile memory device and method of operating the same
JP2008060091A (ja) 2005-01-14 2008-03-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 抵抗変化素子
US7208372B2 (en) * 2005-01-19 2007-04-24 Sharp Laboratories Of America, Inc. Non-volatile memory resistor cell with nanotip electrode
US7378682B2 (en) 2005-02-07 2008-05-27 Spanson Llc Memory element using active layer of blended materials
KR101078125B1 (ko) * 2005-02-07 2011-10-28 삼성전자주식회사 다공성 물질을 이용한 비휘발성 나노 채널 메모리 소자
US7154769B2 (en) 2005-02-07 2006-12-26 Spansion Llc Memory device including barrier layer for improved switching speed and data retention
US7776682B1 (en) * 2005-04-20 2010-08-17 Spansion Llc Ordered porosity to direct memory element formation
WO2007081381A2 (en) * 2005-05-10 2007-07-19 The Regents Of The University Of California Spinodally patterned nanostructures
US7257016B2 (en) * 2005-05-24 2007-08-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Enhanced nanowire-crossbar latch array
US7420199B2 (en) * 2005-07-14 2008-09-02 Infineon Technologies Ag Resistivity changing memory cell having nanowire electrode
US7297975B2 (en) * 2005-07-28 2007-11-20 Infineon Technologies Ag Non-volatile, resistive memory cell based on metal oxide nanoparticles, process for manufacturing the same and memory cell arrangement of the same
US7381982B2 (en) * 2005-08-26 2008-06-03 Macronix International Co., Ltd. Method for fabricating chalcogenide-applied memory
JP2007103625A (ja) 2005-10-04 2007-04-19 Sony Corp 機能性デバイス及びその製造方法
KR100790861B1 (ko) * 2005-10-21 2008-01-03 삼성전자주식회사 나노 도트를 포함하는 저항성 메모리 소자 및 그 제조 방법
US8089110B1 (en) * 2006-02-09 2012-01-03 Spansion Llc Switchable memory diodes based on ferroelectric/conjugated polymer heterostructures and/or their composites
US7569459B2 (en) 2006-06-30 2009-08-04 International Business Machines Corporation Nonvolatile programmable resistor memory cell
US8766224B2 (en) * 2006-10-03 2014-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated switch
US7687349B2 (en) * 2006-10-30 2010-03-30 Atmel Corporation Growth of silicon nanodots having a metallic coating using gaseous precursors
FI122009B (fi) * 2007-06-08 2011-07-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Nanopartikkeleihin perustuvat rakenteet ja menetelmä niiden valmistamiseksi
EP2003651A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory devices and methods of manufacturing the same
JP4366449B2 (ja) * 2008-02-19 2009-11-18 パナソニック株式会社 抵抗変化型不揮発性メモリ素子とその作製方法
US9027633B2 (en) * 2008-03-24 2015-05-12 Auburn University Nanoparticle-enhanced phase change materials (NEPCM) with improved thermal energy storage
US8586961B2 (en) 2008-05-09 2013-11-19 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Resistive changing device
US7897955B2 (en) * 2008-11-03 2011-03-01 Seagate Technology Llc Programmable resistive memory cell with filament placement structure
US8891283B2 (en) * 2009-01-05 2014-11-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive device based on current modulation by trapped charges
WO2010082922A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristor having a triangular shaped electrode
US20110227022A1 (en) * 2009-01-15 2011-09-22 Cho Hans S Memristor Having a Nanostructure Forming An Active Region
US8450711B2 (en) * 2009-01-26 2013-05-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor memristor devices
WO2010085226A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Using alloy electrodes to dope memristors
WO2010085225A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Controlled placement of dopants in memristor active regions
US8605484B2 (en) * 2009-01-29 2013-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Self-repairing memristor and method
US8270200B2 (en) 2009-07-30 2012-09-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanoscale three-terminal switching device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011096940A1 (en) * 2010-02-08 2011-08-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memory resistor having multi-layer electrodes
US8737113B2 (en) 2010-02-08 2014-05-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memory resistor having multi-layer electrodes
US8872153B2 (en) 2010-09-27 2014-10-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Device structure for long endurance memristors
KR20140092360A (ko) * 2011-10-21 2014-07-23 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 이종 접합 산화물을 기반으로 하는 멤리스티브 요소
WO2013137913A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Varied multilayer memristive device
KR20220169589A (ko) 2021-06-21 2022-12-28 김성현 분리된 전극을 통해 저항 조절 및 저항을 변화 없이 저항값 측정이 가능한 멤리스터 소자

Also Published As

Publication number Publication date
US9735355B2 (en) 2017-08-15
CN101548403A (zh) 2009-09-30
KR101434242B1 (ko) 2014-08-27
DE112007002328T5 (de) 2009-07-23
JP5575866B2 (ja) 2014-08-20
JP2013118386A (ja) 2013-06-13
CN101548403B (zh) 2013-02-27
US20080090337A1 (en) 2008-04-17
DE112007002328B4 (de) 2011-12-01
US7763880B2 (en) 2010-07-27
US11283012B2 (en) 2022-03-22
US10374155B2 (en) 2019-08-06
US20140203864A1 (en) 2014-07-24
JP2010506403A (ja) 2010-02-25
US8766224B2 (en) 2014-07-01
US20170317277A1 (en) 2017-11-02
WO2008108822A3 (en) 2008-12-31
US20080079029A1 (en) 2008-04-03
KR20140003652A (ko) 2014-01-09
KR101390430B1 (ko) 2014-04-29
WO2008108822A2 (en) 2008-09-12
US20190363251A1 (en) 2019-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11283012B2 (en) Electrically actuated switch
KR101438468B1 (ko) 다층의 재구성가능한 스위치
KR101468521B1 (ko) 멤리스티브 디바이스와 그 제조 방법 및 사용 방법
US8766228B2 (en) Electrically actuated device and method of controlling the formation of dopants therein
US9000411B2 (en) Memristor devices configured to control bubble formation
US20110227022A1 (en) Memristor Having a Nanostructure Forming An Active Region
US8487289B2 (en) Electrically actuated device
US8436330B2 (en) Electrically actuated devices
US8927346B2 (en) Electrically and/or thermally actuated device
US9018083B2 (en) Electrically actuated device and method of controlling the formation of dopants therein

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 6