TWI740439B - 儲存結構、包含儲存結構的儲存裝置、包含儲存裝置的電子設備和製造儲存結構陣列的方法 - Google Patents

儲存結構、包含儲存結構的儲存裝置、包含儲存裝置的電子設備和製造儲存結構陣列的方法 Download PDF

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Abstract

提供了儲存結構和製造儲存結構陣列的方法。儲存結構包括第一場元件、第二場元件、可移動磁性元件和第一加熱器。第一場元件可以是超導體。第二場元件可以被設置為面對第一場元件並且與第一場元件相距第一距離。可移動磁性元件可以被第二場元件排斥並且設置在第一場元件和第二場元件之間的空間中。第一加熱器可以安排在第一場元件附近。可移動磁性元件可以回應於流過第一加熱器的第一電流而朝向第一場元件移動。

Description

儲存結構、包含儲存結構的儲存裝置、包含儲存裝置的電子 設備和製造儲存結構陣列的方法
本發明涉及記憶體領域，並且更具體而言，涉及基於超導體技術的記憶體的方法和裝置。
電腦作為最常用的設備已成為我們日常生活中不可或缺的一部分。揮發性記憶體和非揮發性記憶體都是電腦的關鍵組件。記憶體的示例包括動態隨機存取記憶體(DRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM)和快閃記憶體等。在某些應用中，工作溫度非常低。因此，期望具有在極低溫度下工作的儲存裝置。
超導體是當溫度下降到某個臨界溫度以下時無電阻地傳導電流的材料。臨界溫度也稱為轉變溫度。在臨界溫度以下，材料會轉變為超導狀態。即使對於高溫超導體，臨界溫度也是非常低的。當材料轉變為超導狀態時，會發生邁斯納效應(或邁斯納-奧克森費爾德效應)，這會導致磁場從材料內部放出。
如果將小磁體帶到超導體上方，則它將被排斥，因為磁場使電流自 發地流過超導體的表面。電流產生磁體每一極的鏡像，其抵消了超導體內部的磁場並使磁體懸浮。因此，磁體由於磁力而懸浮在空氣中。磁力懸浮(maglev)或磁懸浮是超導體的最突出特性之一，因為在沒有任何支撐的情況下利用磁場將物體懸浮在空氣中非常與眾不同而且引人注目。當前，大多數超導體磁懸浮應用通常針對機械結構。
所公開的方法和系統旨在解決上述一個或多個問題以及其他問題。
在本發明內容的一個方面，一種儲存結構可以包括第一場元件、第二場元件、可移動磁性元件和第一加熱器。第一場元件可以是超導體。第二場元件可以被設置為面對第一場元件並且與第一場元件相距第一距離。可以將第一場元件和第二場元件耦合以產生力場。可移動磁性元件可以被第二場元件排斥並且設置在第一場元件和第二場元件之間的空間中以由力場控制。第一加熱器可以安排在第一場元件附近。可移動磁性元件可以回應於流過第一加熱器的第一電流而朝向第一場元件移動。
在本發明內容的另一方面，一種儲存裝置可以包括控制電路和儲存結構的至少一個陣列。每個儲存結構可以包括第一場元件、第二場元件、可移動磁性元件和第一加熱器。第一場元件可以是超導體。第二場元件可以被設置為面對第一場元件並且與第一場元件相距第一距離。可以將第一場元件和第二場元件耦合以產生力場。可移動磁性元件可以被第二場元件排斥並且設置在第一場元件和第二場元件之間的空間中以由力場控制。第一加熱器可以安排在第一場元件附近。可移動磁性元件可以回應於流過第一加熱器的第一電流而朝向第一場元件移動。
在本發明內容的另一方面，一種用於製造儲存結構陣列的方法可以 包括：沉積第一材料的第一層；由所述第一材料形成多個場元件；沉積磁性材料的第二層；由所述磁性材料形成多個磁性元件；沉積導電材料的第三層；由所述導電材料形成多個導體；沉積超導材料的第四層；由所述超導材料形成多個超導體；沉積電阻材料的第五層；以及由所述電阻材料形成多個加熱器。磁性材料的第二層可以設置在兩層填充材料之間。在去除圍繞所述多個磁性元件的填充材料之後，所述多個磁性元件可以成為可移動的。
在本發明內容的另一方面，一種電子設備可以包括微處理器、儲存裝置、控制器、輸出模組和輸入模組。控制器可以控制儲存裝置。該儲存裝置可以包括儲存結構的至少一個陣列。每個儲存結構可以包括第一場元件、第二場元件、可移動磁性元件和第一加熱器。第一場元件可以是超導體。第二場元件可以被設置為面對第一場元件並且與第一場元件相距第一距離。可移動磁性元件可以被第二場元件排斥並且設置在第一場元件和第二場元件之間的空間中。第一加熱器可以安排在第一場元件附近。可移動磁性元件可以回應於流過第一加熱器的第一電流而朝向第一場元件移動。
本領域技術人員可以根據本發明內容的說明書、申請專利範圍和附圖來理解本發明內容的其他方面。
1、2、3、4:端子
10:裝置
12:記憶體區域
14:控制電路
16:儲存結構
100:結構
101、102:超導體
103:磁體
104、105:層
106:加熱器
107、108:隔離層
109:空間
110:流程圖
111、112、113、114、115:步驟
201:超導體
202、203:磁體
204、205:導體層
206:加熱器
207:隔離層
208:隔離區域
209:空間
300:結構
301、302、303:超導體
304:可移動磁體
305:加熱器
306:隔離層
307:隔離區域
308:空間
400:結構
401、402、403、404:超導體
405:可移動磁體
406、407、408:加熱器
409、410、411、412:導體區域
413:空間
500:結構
501:可移動磁體
502:空間
600:設備
601:微處理器
602:記憶體控制器
603:儲存裝置
604:輸出模組
605:輸入模組
C0、C1、C2、C3、C4:導體區域
H00、H1、H3:加熱器
S00、S11、S1、S2、S3、S4:超導體
圖1A示出了根據本發明內容的實施例的儲存裝置的示意性框圖。
圖1B和圖1C示出了根據本發明內容的另一實施例的磁儲存結構的示意性結構圖。
圖1D示出了根據本發明內容的另一實施例的製造磁儲存結構的示意性流程圖。
圖2A和圖2B示出了根據本發明內容的另一實施例的另一種磁儲存結構的示意性結構圖。
圖3A和圖3B示出了根據本發明內容的另一實施例的另一種磁儲存結構的示意性結構圖。
圖4A、圖4B、圖4C和圖4D示出了根據本發明內容的另一實施例的另一種磁儲存結構的示意性結構圖。
圖5A、圖5B、圖5C和圖5D示出了根據本發明內容的另一實施例的另一種磁儲存結構的示意性結構圖；以及圖6示出了根據本發明內容的另一實施例的電子設備的示意性框圖。
下面參考附圖描述本發明內容的實施例的技術方案。在所有附圖中，將盡可能使用相同的元件符號指示相同或相似的部件。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明內容的一些實施例，而非全部實施例。各種實施例中的特徵可以進行交換及/或組合。基於本發明內容的實施例，本領域中具有通常知識者所能輕易完成而獲得的其他實施例都屬於本發明內容的保護範圍內。
圖1A是示出根據本發明內容的實施例的儲存裝置10的示意性框圖。裝置10可以包括記憶體區域12和控制電路14。記憶體區域12可以包括儲存結構16的陣列。儲存裝置10可以在控制電路14的控制下執行包括讀取操作、寫入操作及/或抹除操作的多種操作。記憶體區域可以包括儲存結構16(例如，存儲單元)的多於一個的陣列。在一些實施例中，裝置10可以包括多個記憶體區域，其中，每個記憶體區域可以包括儲存結構16的一個或多個陣列。所述儲存結構將在下面詳細討論。可選地，裝置10可以包括不同類型的記憶體，例如將要討論的磁記憶體、動態隨機存取記憶體、靜態隨機存取記憶體和快閃記憶體等。
控制電路14可以包括命令/位址/時鐘輸入電路、解碼器、電壓和時序發生器、輸入/輸出電路等。在一些實施例中，控制電路14可以設置在與記憶體區域12相同的晶片上。在一些其他實施例中，控制電路14可以設置在單獨的晶片上。在一些實施例中，控制電路14可以包括微控制器、專用邏輯電路或另一合適的處理器。在一些其他實施例中，控制電路14可以包括用於存儲資料和讀取資料的嵌入式記憶體。可替換地，儲存裝置10可以不包括控制電路14，而是可以依賴於外部控制。例如，外部控制可以由主機電子設備提供或由與儲存裝置10分開的處理器或控制器提供。
儲存結構16可以是基於超導體/磁懸浮原理的儲存結構。圖1B和圖1C以截面圖示出了根據本發明內容的實施例的磁儲存結構100的示意性結構圖。如圖1B和圖1C所示，結構100可以包括第一超導體101、第二超導體102、可移動磁體103以及導體層104和導體層105。第一超導體和第二超導體可以被安排為彼此面對並且隔開預定距離。可以將可移動磁體103安排在第一超導體和第二超導體之間。可以將導體層104和導體層105設置在第一超導體和可移動磁體之間。導體層104和導體層105可以並排安排並且隔開另一距離。
此外，結構100可以包括加熱器106、隔離層107和隔離區域108。可以將加熱器106設置在第一超導體101附近並在其上方。可以將隔離層107部分地沉積在導體層104和導體層105上並夾在第一超導體101與導體層104和導體層105之間。隔離區域108可以部分地圍繞空間109。可以將第一超導體101沉積在隔離層107上。可以將空間109安排在第一超導體101和第二超導體102之間，並且提供自由空間，在該自由空間中可移動磁體103可以以某些方式上下移動。端子1可以電連接到導體層104。端子2可以電連接到導體層105和位元線。端子3可以電連接到加熱器106和字元線。
第一超導體101和第二超導體102可以包括一種或多種超導材料。超 導材料的示例可以包括YBa2Cu3O7和HgBa2Ca2Cu3O3，它們的臨界溫度分別為-180.15℃和-139.15℃。超導體101和超導體102可以生長在基板或物體上。在一些實施例中，超導體101和超導體102可以是薄膜形式。在一些其他實施例中，超導體101和超導體102可以是塊狀的。在一些實施例中，超導體101和超導體102可以具有相同的形狀。在一些其他實施例中，超導體101和超導體102可以具有不同的形狀。形狀可以包括正方形、矩形、圓形、橢圓形或不規則形狀。在一些實施例中，超導體101和超導體102的尺寸可以相同。在一些其他實施例中，超導體101和超導體102的尺寸可以不同。當可移動磁體103懸浮在空間109中時，薄膜或塊狀參數、形狀參數和尺寸參數可用於確定可移動磁體103的位置。
作為磁性可移動元件，可移動磁體103可以包括一種或多種永磁材料，例如NdFeB、SmCo或AlNiCo。磁體103還可以包括一種或多種鐵磁性材料，諸如FeO、Fe2O3或BaO‧6Fe2O3。類似於超導體101和超導體102，磁體103可以具有諸如正方形、矩形、圓形、橢圓形或不規則形狀的形狀。
導體層104和導體層105以及超導體101可以彼此電隔離。導體層104和導體層105可以由空間109的一部分或電絕緣材料(未示出)隔開。在一些實施例中，層104和層105可以是導電的並且具有片狀結構。例如，層104和層105可以包括諸如銅的金屬。層104和層105還可以包括諸如n型多晶矽的半導體材料。層104和層105的形狀可以包括正方形、矩形、圓形、橢圓形或不規則形狀。在某些實施例中，如圖1B和圖1C所示，磁體103可以是梯形形狀，並且導體層104和導體層105可以具有匹配的形狀以在耦合在一起時形成導電層。
隔離層107可以包括電絕緣材料，例如二氧化矽或氮化矽，其將超導體101與導體層104和導體層105電隔離。隔離區域108可以包括一個或多個隔離區域，其可以包括一種或多種電絕緣材料。可以將空間109安排在第一超導體101與第二超導體102之間或者在隔離層107與第二超導體102之間。空間109可以被 超導體101和超導體102、導體層104和導體層105、隔離層107以及隔離區域108包圍。空間109的頂部可以由導體層104和導體層105以及隔離層107的一部分限定。空間109的底部可以由超導體102和隔離區域108的一部分限定。空間109的側壁可以由隔離區域108限定。在一些實施例中，空間109可以利用乾蝕刻方法製成。在一些其他實施例中，空間109可以利用模制方法製成。在一些實施例中，空間109可以處於真空狀態。在一些其他實施例中，空間109可以填充有環境大氣壓下的空氣。在另外的實施例中，空間109可以填充有一定壓力下的惰性氣體，例如氮氣。當磁體103在結構100的操作期間上下移動時，在一些實施例中可能需要真空條件，因為消除了空氣阻力。
在超導體101和加熱器106之間，可以存在薄隔離層(未示出)。薄隔離層可以使超導體101和加熱器106彼此電隔離。在一些實施例中，加熱器106可以具有片狀結構。它可以包括具有高電阻率的電阻材料。例如，加熱器106可以由包括80%的鎳和20%的鉻的鎳鉻合金製成。除了金屬材料之外，加熱器106還可以包括陶瓷材料或複合材料。因此，在一些實施例中，加熱器106可以具有金屬加熱元件。在一些其他實施例中，加熱器可以具有陶瓷加熱元件或複合加熱元件。另外，在一些實施例中，加熱器106和超導體101可以具有相同的形狀和相同的尺寸。在一些其他實施例中，加熱器106和超導體101可以具有不同的形狀和不同的尺寸。
下面描述磁儲存結構100的示例操作。假設最初溫度低於超導體101和超導體102的臨界溫度，並且端子3離線或接地，即加熱器106斷電。由於磁體103可以靠近超導體101，所以在超導體101的表面上流動的電流會感應出強磁場。在超導體101內部，磁場被抵消。在超導體外部，磁懸浮可以起作用，即，感應磁場很強，其可以排斥並向下推磁體103。由於磁體103也可以靠近超導體102，所以也可能發生由超導體102引起的磁懸浮。超導體102周圍的排斥磁場可 以排斥磁體103並向上推它。因此，磁體103可以懸浮在一個可以達到平衡的位置。該平衡可以在來自超導體102的排斥力和來自超導體101的排斥力加上磁體103的重力之間。因此如圖1B所示，當加熱器106關閉時，磁體103可以懸浮在空間109中的平衡位置處。
因此，超導體101和超導體102耦合在一起以生成力場以控制磁體103的位置。該力場可以是磁性的，也可以是電的。可以將超導體101和超導體102分別認為是第一場元件和第二場元件，它們耦合在一起以產生力場來控制磁體103的位置。
此外，磁體103的平衡位置可以由兩個超導體101和超導體102以及磁體103的重力確定。在一些實施例中，該重力可以遠小於超導體102的排斥力。在一些其他實施例中，當磁體103接觸或觸碰導體層104和導體層105時，磁體103的重力可以接近但仍小於超導體102的排斥力。已知的是，磁體越靠近超導體，它經受的排斥力就越大。因此，超導體101和超導體102之間的相對強度可以確定磁體103更靠近哪一個。例如，如果超導體102產生較強的磁場，則可以將磁體103推到更靠近超導體101的位置。當磁體103處於懸浮狀態時，導體層104和導體層105彼此電隔離，並且端子1和端子2也是如此。因此，當加熱器斷電時，磁體103可以懸浮在空間109中，並且端子1和端子2之間的電路可以斷開。
當在將端子3連接到電位+ V之後向加熱器106施加電流時，該電流可通過加熱器106處的焦耳加熱產生熱量。產生的熱量可以通過熱傳遞散佈到超導體101。當超導體101被加熱到臨界溫度以上時，它失去超導狀態，並且來自它的排斥力消失。結果，只要來自超導體102的排斥力大於磁體103的重力，來自超導體102的排斥力就可以向上推動磁體103，直到磁體103被導體層104和導體層105阻擋。於是磁體103可以與導體層104和導體層105接觸。導體層104和導體層105可以變為電耦合。當電流連續地施加到加熱器106時，來自超導體102的排 斥力可以通過向上推動磁體103來保持導體層104和導體層105電耦合，如圖1C所示。因此，當加熱器106通電時，可以向上推動磁體103，並且可以使端子1和端子2電耦合。
在端子1和端子2之間，假設相對較高的電阻值或開路意味著資料“0”，而相對較低的電阻值意味著資料“1”。於是，處於懸浮狀態的磁體103可以對應於資料“0”，並且被推動抵靠導體層104和導體層105的磁體103可以對應於資料“1”。這樣，圖1B和圖1C中所示的配置可以表示兩個記憶體狀態。可以通過向加熱器106施加電流或停止向加熱器106施加電流，來在這兩個狀態之間切換儲存結構100。磁性儲存結構100具有簡單的結構，快速的讀取速度，良好的迴圈耐久性，並且在非常低的溫度下工作。
在一些其他實施例中，可以將超導體102安排在磁體103上方並且在結構100的頂部上，而可以將超導體101以及加熱器106以及導體層104和導體層105安排在磁體103下方。於是，結構100可以具有利用相同或相似部件的不同配置。可以將超導體101安排在加熱器106上方。可以將導體層104和導體層105安排在超導體101上方。並且可以將超導體102安排為面對超導體101和導體層104和導體層105並在其上方。在該配置中，空間109可以保持不變，但是上下顛倒。假設來自超導體101的排斥力大於磁體103的重力，則超導體101和超導體102可以保持相同。結構100的操作可以保持不變。
圖1D是示出根據本發明內容的實施例的結構100的示意性製造過程的流程圖110。製造過程110適用於結構100以及結構100的陣列的批量製造。在步驟111，可以在基底上沉積第一超導材料層。可以選擇性地蝕刻掉第一超導材料以形成第二超導體102。在乾蝕刻工藝中可以使用光阻劑層和光罩。然後，可以由第一層電絕緣材料覆蓋第二超導體102。在步驟112，可以沉積磁性材料層。可以選擇性地蝕刻掉磁性材料以形成可移動磁體103，該可移動磁體103稍後將 被釋放並成為可移動的。接下來，可以由第二層電絕緣材料覆蓋可移動磁體103。形成第一層和第二層的材料可以稱為填充材料，因為填充材料暫時填充空間109。可以通過例如濕蝕刻法去除填充材料，以釋放可移動磁體103。
在步驟112之後，可以執行蝕刻去除步驟以產生空間109。例如，除了空間109的區域之外，可以去除第一層和第二層的多個部分。然後可以用另一種與填充材料不同的電絕緣材料沉積暴露的區域。
在步驟113，可以沉積導電材料層。可以選擇性地蝕刻掉導電材料以形成導體層104和導體層105。可以由第三層電絕緣材料覆蓋導體層104和導體層105。在步驟114，可以沉積第二超導材料層。可以選擇性地蝕刻掉第二超導材料以形成第一超導體101。可以由第四層電絕緣材料覆蓋第一超導體101。在步驟115，可以沉積電阻材料層。可以選擇性地蝕刻掉電阻材料以形成加熱器106。可以經由在選定的時間借助濕蝕刻法去除圍繞可移動磁體103的填充材料，來形成空間109。在產生空間109之後，可移動磁體103可以被釋放並且變為可移動。
在步驟115之後，可以沉積諸如銅的接觸金屬以形成端子1、端子2和端子3。在一些實施例中，第一層至第四層可以包括相同的絕緣材料。在一些其他實施例中，第一層至第四層可以包括不同的絕緣材料。
圖2A和圖2B以截面圖示出了根據本發明內容的實施例的另一磁儲存結構200的示意性結構圖。如圖2A和圖2B所示，結構200可以包括超導體201、底部磁體202、可移動磁體203以及導體層204和導體層205。這樣，除了底部磁體202代替了結構100的第二超導體102之外，結構200類似於圖1A和1B所示的結構100。超導體201和底部磁體202可以彼此面對地安排並且隔開預定距離。可以將可移動磁體203安排在超導體201和底部磁體202之間。可以將導體層204和導體層205設置在超導體201和可移動磁體203之間。導體層204和導體層205可以並排安排並且隔開另一距離。
結構200還可以包括加熱器206、隔離層207和隔離區域208。可以將加熱器206設置在超導體201附近並在其上方。可以將隔離層207部分沉積在導體層204和導體層205上，並且夾在超導體201與導體層204和導體層205之間。隔離區域208可以部分地圍繞空間209。可以將超導體201沉積在隔離層207上。可以將空間209安排在超導體201和底部磁體202之間。空間209可以提供自由空間，在該自由空間中可移動磁體203可以以某些方式上下移動。端子1、端子2和端子3分別電連接到導體層204、導體層205和加熱器206。
像超導體101一樣，超導體201可以包括一種或多種超導材料。
像磁體103一樣，可移動磁體203可以包括一種或多種磁性材料。在一些實施例中，底部磁體202和可移動磁體203可以包括相同的材料和相同的尺寸。在一些其他實施例中，底部磁體202和可移動磁體203可以包括不同的材料和不同的尺寸。可以安排而使得兩個磁體的相同磁極彼此面對。例如，底部磁體202可以具有朝上的南極，而可移動磁體203可以具有朝下的南極，如圖2A所示。當南極排斥南極時，兩個磁體可以彼此排斥，即，底部磁體202可以向上推動可移動磁體203。
導體層204和導體層205與超導體201可以彼此電隔離。導體層204和導體層205可以由空間209的一部分或電絕緣材料(未示出)隔開。
隔離層207可以包括電絕緣材料，其可以使超導體201與導體層204和導體層205電隔離。隔離區域208可以包括一個或多個隔離區域，該一個或多個隔離區域可以包括一種或多種電絕緣材料。空間209可以在超導體201和磁體202之間，或者在隔離層207和磁體202之間。空間209可以被超導體201、導體層204和導體層205、隔離層207、磁體202和隔離區域208圍繞。空間209的頂部部分可以由導體層204和導體層205以及隔離層207的一部分來限定。底部部分可以由磁體202或磁體202加上隔離區域208的多個部分來限定。側壁可以由隔離區域208 限定。
可以在超導體201和加熱器206之間安排薄隔離層(未示出)。該薄層可以包含電絕緣材料，並使超導體201和加熱器206彼此隔離。加熱器206可以由高電阻率的材料製成。
下面可以描述磁儲存結構200的示例操作。假定最初溫度低於超導體201的臨界溫度並且端子3離線，即加熱器206斷電。由於磁體203可以靠近超導體201，所以在超導體201的表面上流動的電流會感應出強磁場。在超導體201內部，磁場被抵消。在超導體外部，感應磁場可以排斥並向下推磁體203。由於磁體203還被底部磁體202向上推，所以磁體203可以懸浮在空間209中的平衡位置處。該平衡在來自超導體201的排斥力與來自底部磁體202的另一排斥力加上磁體203的重力之間。因此如圖2A所示，當加熱器206關閉時，磁體103可以懸浮在空間209中的平衡位置處。在一些實施例中，可以將平衡位置安排成靠近超導體201，這可以限制磁體203的移動範圍並改善操作的穩定性。
因此，超導體201和底部磁體202可以耦合在一起以生成力場來控制磁體203的位置。該力場可以是磁性的。可以將超導體201和底部磁體202分別認為是第一場元件和第二場元件。於是，第一場元件和第二場元件可以耦合在一起以產生力場來控制磁體203的位置。
此外，磁體203的平衡位置可以由兩個排斥力和磁體的重力確定。當磁體203處於懸浮狀態時，導體層204和導體層205彼此電隔離，端子1和端子2也是如此。因此，當加熱器斷電時，磁體203可以懸浮在空間209中，並且端子1和端子2之間的電路可以斷開。
當在端子3連接到電勢+ V之後向加熱器206施加電流時，該電流可通過加熱器206處的焦耳加熱產生熱量。產生的熱量可以散佈到超導體201。當超導體201被加熱到臨界溫度以上時，它失去了超導狀態和排斥力。結果，來自底 部磁體202的排斥可以向上推動磁體203，直到磁體被導體層204和導體層205停止。於是，磁體203可以與導體層204和導體層205接觸並使它們電耦合。當電流連續地施加到加熱器206時，來自底部磁體202的排斥力可以繼續向上推動磁體203，並且保持導體層204和導體層205電耦合，如圖2B所示。因此，當加熱器206通電時，可以向上推動磁體203，並且可以使端子1和端子2電耦合。
在端子1和端子2之間，假設相對較高的電阻值或開路意味著資料“0”，而相對較低的電阻值意味著資料“1”。於是，處於懸浮狀態的磁體203可以對應於資料“0”，並且被推動抵靠導體層204和導體層205的磁體203可以對應於資料“1”。這樣，圖2A和圖2B中所示的配置可以表示兩個記憶體狀態。可以通過向加熱器206施加電流或停止向加熱器206施加電流，來在兩個狀態之間切換儲存結構200。
在一些其他實施例中，可以將磁體202安排在超導體201上方並且在結構200的頂部上，而可以將超導體201以及加熱器206以及導體層204和導體層205安排在磁體202和磁體203下方。於是，結構200可以具有利用相同或相似部件的不同設計。可以將超導體201安排在加熱器206上方。可以將導體層204和導體層205安排在超導體201上方。可以將磁體202安排為面對超導體201並在其上方。在該配置中，空間209可以保持不變，但是上下顛倒。假設來自超導體201的排斥力大於磁體203的重力，則超導體201和磁體202可以保持相同。結構200的操作可以保持不變。
圖3A和圖3B以截面圖示出了根據本發明內容的實施例的另一磁儲存結構300的示意性結構圖。如圖3A和圖3B所示，結構300可以包括頂部超導體301和頂部超導體302、底部超導體303和可移動磁體304。除了頂部超導體301和頂部超導體302代替了結構100的超導體101以及導體層104和導體層105之外，結構300類似於圖1A和1B所示的結構100。如圖3A所示，頂部超導體301和頂部超 導體302可以並排安排並且電隔離。頂部超導體301和頂部超導體302與底部超導體303可以彼此面對安排並且隔開預定距離。可以將可移動磁體304安排在頂部超導體301和頂部超導體302與底部超導體303之間。
此外，結構300可以包括加熱器305、隔離層306和隔離區域307。可以將加熱器305設置在頂部超導體301和頂部超導體302附近並在其上方。可以將隔離層306沉積在頂部超導體301和頂部超導體302上，並夾在頂部超導體301和頂部超導體302與加熱器305之間。隔離區域307可以部分圍繞空間308。空間308還可以由頂部超導體301和頂部超導體302以及底部超導體303圍繞。空間308可以提供自由空間，在該自由空間中可移動磁體304可以以某些方式上下移動。可以將加熱器305沉積在隔離層306上。端子1、端子2和端子3可以分別電連接到頂部超導體301、頂部超導體302和加熱器305。
像超導體101一樣，頂部超導體301和頂部超導體302以及底部超導體303可以包括一種或多種超導材料。頂部超導體301和頂部超導體302可以由空間308的一部分或電絕緣材料隔開，即，隔開另一預定距離。像磁體103一樣，可移動磁體304可以包括一種或多種磁性材料。
隔離區域307可以包括一個或多個隔離區域，該一個或多個隔離區域可以包括一種或多種電絕緣材料。可以將空間308安排在頂部超導體301和頂部超導體302與底部超導體303之間。空間308可以由頂部超導體301和頂部超導體302以及底部超導體303、隔離層306以及隔離區域307圍繞。空間308的頂部部分可以由頂部超導體301和頂部超導體302以及隔離層306的一部分限定。空間308的底部部分可以由底部超導體303和隔離區域307的多個部分限定。側壁可以由隔離區域307限定。加熱器305可以由高電阻率材料製成。
下面描述磁儲存結構300的示例操作。假設最初溫度低於頂部超導體301和頂部超導體302以及底部超導體303的臨界溫度，並且端子3離線，即加熱 器305斷電。由於磁體304可以靠近頂部超導體301和頂部超導體302，所以在頂部超導體301和頂部超導體302的表面上流動的電流可以感應出強磁場。在超導體外部，感應磁場可以很強，其可以排斥並向下推磁體304。由於磁體304也可以靠近底部超導體303，因此底部超導體303周圍的排斥磁場可以排斥磁體304並向上推它。因此，磁體304可以懸浮在空間308中的平衡位置處。該平衡可以在來自頂部超導體301和頂部超導體302的排斥力與來自底部超導體303的另一排斥力加上磁體304的重力之間。因此如圖3A所示，當加熱器305關閉時，磁體304可以懸浮在平衡位置。
因此，頂部超導體301和頂部超導體302以及底部超導體303可以耦合在一起以生成力場來控制磁體304的位置。該力場可以是磁性的。可以將頂部超導體301和底部超導體303分別認為是第一場元件和第二場元件。可以將頂部超導體302認為是第三場元件。於是，第一場元件、第二場元件和第三場元件可以耦合在一起以產生力場來控制磁體304的位置。
此外，磁體304的平衡位置可以由三個超導體和磁體304的重力來確定。在一些實施例中，可以將重力安排為比底部超導體303的排斥力小得多。在一些其他實施例中，當磁體304接觸或觸碰頂部超導體301和頂部超導體302時，可以將磁體304的重力安排為接近但仍小於底部超導體303的排斥力。同樣，超導體的相對強度可以確定平衡位置在何處。例如，當底部超導體303產生更強的磁場時，平衡位置可以更靠近頂部超導體301和頂部超導體302。當磁體304處於懸浮狀態時，頂部超導體301和頂部超導體302彼此電隔離，並且端子1和端子2也是如此。因此，當加熱器斷電時，磁體304可以懸浮在空間308中，並且端子1和端子2之間的電路可以斷開。
當在端子3連接到電勢+ V之後向加熱器305施加電流時，該電流可通過加熱器305處的焦耳加熱產生熱量。產生的熱量可以散佈到頂部超導體301和 頂部超導體302。當頂部超導體301和頂部超導體302被加熱到臨界溫度以上時，它們失去超導性並且來自它們的排斥力消失。結果，來自底部超導體303的排斥力可以向上推動磁體304，直到磁體被頂部超導體301和頂部超導體302阻擋。於是，磁體304可以與頂部超導體301和頂部超導體302接觸，它們可以成為電耦合的。當電流連續地施加到加熱器305時，來自底部超導體303的排斥力可以保持頂部超導體301和頂部超導體302電連接，如圖3B所示。因此，當加熱器305通電時，可以向上推動磁體304，並且端子1和端子2可以電耦合。
在端子1和端子2之間，假設相對較高的電阻值或開路意味著資料“0”，而相對較低的電阻值意味著資料“1”。於是，處於懸浮狀態的磁體304可以對應於資料“0”，並且被推動抵靠頂部超導體301和頂部超導體302上的磁體304可以對應於資料“1”。這樣，圖3A和圖3B中所示的配置可以表示兩個記憶體狀態。可以通過向加熱器305施加電流或停止向加熱器305施加電流，來在兩個狀態之間切換儲存結構300。
在一些其他實施例中，可以將底部超導體303安排在磁體304上方並在結構300的頂部上，而可以將頂部超導體301和頂部超導體302以及加熱器305安排在磁體304下方。於是，結構300可以具有利用相同或相似部件的不同設計。可以將頂部超導體301和頂部超導體302安排在加熱器305上方。可以將底部超導體303安排成面對頂部超導體301和頂部超導體302並在頂部超導體301和頂部超導體302上方。空間308可以保持不變，但是可以上下顛倒。假設來自頂部超導體301和頂部超導體302的排斥力大於磁體304的重力，則頂部超導體301、頂部超導體302和底部超導體303可以保持相同。結構300的操作可以保持不變。
圖4A、圖4B、圖4C和圖4D在垂直平面中以截面圖示出了根據本發明內容的實施例的非揮發性磁儲存結構400的示意性結構圖。如圖4A所示，結構400可以包括頂部超導體401、底部超導體402、左側超導體403、右側超導體404和 可移動磁體405。可以將頂部超導體和底部超導體安排為沿垂直方向彼此面對並且隔開預定距離。可以將左側超導體和右側超導體安排為沿水準方向彼此面對並且隔開另一預定距離。可以將可移動磁體405安排在頂部超導體401和底部超導體402之間以及左側超導體403和右側超導體404之間。
結構400還可以包括分別設置在頂部超導體401、左側超導體403和右側超導體404附近的加熱器406、加熱器407和加熱器408。結構400還可以包括導體區域409、導體區域410、導體區域411和導體區域412。四個超導體和三個加熱器可以通過隔離層或隔離區域彼此分開並隔離。其中一些隔離層或隔離區域可以被在圖4A、圖4B、圖4C和圖4D中未由附圖元件符號指示的物體所對應。可以將空間413安排在頂部超導體401和底部超導體402之間以及在左側超導體403和右側超導體404之間。空間413可以提供自由空間，在該自由空間中可移動磁體405可以以某些方式移動。端子1可以電連接到導體區域409和加熱器407。端子2可以電連接到導體區域412和加熱器408。端子3可以電連接到加熱器406。端子4可以電連接到導體區域410和導體區域411。
像超導體101一樣，頂部超導體401、底部超導體402、左側超導體403和右側超導體404可以包括一種或多種超導材料。在一些實施例中，左側超導體403和右側超導體404可以包括相同的結構、相同的尺寸和相同的材料，以在相反的方向上產生相似的排斥力。在一些其他實施例中，左側超導體403和右側超導體404可以是薄膜超導體。可以以平行於垂直軸的薄膜層的方式將薄膜超導體403和薄膜超導體404設置在空間413的左側和右側。
像磁體103一樣，可移動磁體405可以包括一種或多種磁性材料。導體區域409、導體區域410、導體區域411和導體區域412可以各自具有片狀結構並且包括一種或多種導電材料。隔離層和隔離區域可以包括一種或多種電絕緣材料。
空間413可以由四個超導體、四個導體區域以及隔離層和隔離區域的多個部分圍繞。空間413的頂部部分可以由頂部超導體401限定。空間413的底部部分可以由底部超導體402以及導體區域和隔離區域的一些部分限定。側壁可以由左側超導體403和右側超導體404以及隔離區域的一些其他部分限定。加熱器406、加熱器407與加熱器408可以由高電阻率材料製成。
下面描述磁儲存結構400的示例操作。假設最初溫度低於頂部超導體401、底部超導體402、左側超導體403和右側超導體404的臨界溫度，並且端子1、端子2和端子3接地，即加熱器406、加熱器407與加熱器408斷電。由於將磁體405安排在頂部超導體401和底部超導體402之間，因此它可以由向下和向上的磁力排斥。同時，磁體405還可以由左側超導體403和右側超導體404從左側和右側排斥。假設可以忽略磁體405的重力。可以將來自左側超導體403和右側超導體404的排斥力安排為比來自頂部超導體401和底部超導體402的排斥力弱。可以將頂部超導體401的排斥力安排為大於底部超導體402的排斥力。可以將頂部超導體401的排斥力安排為相對足夠大，以使得磁體405可以最初被推靠在導體區域410和導體區域411上，如圖4A所示。圖4A可以對應於結構400的第一記憶體狀態，其中端子1與端子4之間的電路和端子2與端子4之間的電路都是斷開的。
當在端子3連接到電勢+ V之後向加熱器406施加電流時，該電流可以通過在加熱器406處的焦耳加熱產生熱量。產生的熱量可以散佈到頂部超導體401。當頂部超導體401被加熱到臨界溫度以上時，它失去超導狀態並且來自它的排斥力消失。結果，來自底部超導體402的排斥力可以向上推動磁體405，直到磁體被頂部超導體401停止。但是，如果將電流安排為使得它僅將頂部超導體401的一部分加熱到臨界溫度以上，則該超導體可以部分地失去超導性。這樣，磁體405仍然從兩個垂直的相反方向受排斥，並且可以懸浮在空間413中的平衡位置處，如圖4B所示。磁體405可以停留在水準的中間位置，因為來自左側超導 體403和右側超導體404的排斥力可以相似。
為了使磁體405懸浮在空間413中，可以將施加到加熱器406的電流安排為僅將頂部超導體401的一部分加熱到臨界溫度以上的水準。該電流可以以脈衝形式安排。在一些實施例中，在將加熱器406設置在頂部超導體401上方時，頂部超導體401的上部部分被加熱以失去超導性。因此，頂部超導體401的其餘部分仍處於超導狀態並且可以排斥磁體405。在一些其他實施例中，當頂部超導體401是薄膜時，可以由加熱器406選擇性地加熱該薄膜的一個或多個部分。例如，該一個或多個部分可以包括中央部分、環形部分或左右部分。加熱器406可以包括一個或多個單獨的加熱元件，用於選擇性地加熱該一個或多個部分。當薄膜的該一個或多個部分被加熱時，它們失去超導性，而其他部分可以仍處於超導狀態。結果，來自超導體401的排斥力可以被一定程度地減弱，並且磁體405可以成為懸浮在空間413中。
在磁體405懸浮之後，可以將另一電流注入加熱器407，這可以導致左側超導體403失去超導性和排斥力。這樣，磁體405可以在仍然懸浮的同時通過超導體404的排斥力被推到空間413的左側，如圖4C所示。接下來，可以停止施加到加熱器406的電流，並且磁體405可以被向下推動，直到它接觸導體區域409和導體區域410。然後，停止給加熱器407的電流。可以將來自左側超導體403的排斥力安排為強度不足以在磁體被推動抵靠在空間413的底部上時移動磁體405。但是，可以將來自左側超導體403或右側超導體404的排斥力安排為強度足以在磁體懸浮時移動磁體405。因此，磁體405可以在接觸導體區域409和導體區域410時保持原位不動，如圖4D所示。磁體405可以電耦合導體區域409和導體區域410或端子1和端子4，這可以表示結構400的第二儲存狀態。接下來，如果可以將電流施加到加熱器406，則頂部超導體401可以再次部分地失去超導性。於是，磁體405可以成為懸浮的並且可以通過來自左側超導體403和右側超導體404 的排斥力從左側橫向移動到中間位置。
類似地，可以利用加熱器406和加熱器408將磁體405懸浮在空間413中，然後將其移動到右側以接觸導體區域411和導體區域412。於是，導體區域411和導體區域412或端子2和端子4可以成為電耦合的，這可以表示結構400的第三儲存狀態。類似地，當將電流注入到加熱器406時，頂部超導體401可以再次部分地失去超導性。於是，磁體405可以成為懸浮的並且可以通過來自左側超導體403和右側超導體404的排斥力而從右側橫向移動到中間位置。
因此，頂部超導體401、底部超導體402、左側超導體403和右側超導體404可以耦合在一起以生成力場，以控制磁體405的移動和位置。該力場可以是磁性的。可以將頂部超導體401和底部超導體402分別認為是第一場元件和第二場元件。可以將左側超導體403和右側超導體404分別認為是第四場元件和第五場元件。於是，第一場元件、第二場元件、第四場元件和第五磁場元件可以耦合在一起以產生力場來控制磁體405的移動和位置。
這樣，在結構400處可以存在三個儲存狀態。當端子1與端子4之間的電路和端子2與端子4之間的電路斷開時，其可以對應於第一儲存狀態。當端子1與端子4連接而端子2與端子4之間的電路斷開時，其可以對應於第二儲存狀態。當端子2與端子4連接而端子1與端子4之間的電路斷開時，其可以對應於第三儲存狀態。可以通過向兩個加熱器施加兩個電流來寫入儲存狀態。可以通過測量端子1與端子4之間的電路和端子2與端子4之間的電路的電阻來讀取儲存狀態。因此，頂部超導體401和底部超導體402可以用於使磁體405懸浮。並且左側超導體403和右側超導體404可以用於將磁體405移動到左側位置、右側位置或中間位置。當將電流施加到加熱器406時，該電流可以包括一個或多個電流脈衝，該一個或多個電流脈衝可以保持磁體405懸浮足夠長的時間，以使得磁體可以橫向移動到目標位置。
圖5A、圖5B、圖5C和圖5D示出了根據本發明內容的實施例的另一非揮發性磁儲存結構500的示意性結構圖。圖5A和5B是沿圖5C和5D中的線AA'和BB'在垂直平面中的截面圖。圖5C和5D是在俯視圖中的結構500的圖形描述。如圖5A、圖5B、圖5C和圖5D所示，結構500可以包括頂部超導體S00、底部超導體S11、左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3、背面超導體S4和可移動磁體501。可以將頂部超導體S00和底部超導體S11安排為沿垂直方向彼此面對並且隔開第一距離。可以將左側超導體S1和右側超導體S3安排為沿水準方向彼此面對並且隔開第二距離。可以將正面超導體S2和背面超導體S4安排為沿另一水準方向彼此面對並且隔開第三距離。在一些實施例中，第二距離和第三距離可以具有相同的值。在一些其他實施例中，第二距離和第三距離可以具有不同的值。可移動磁體501可以在垂直和水準方向上由六個超導體圍繞。
結構500還可以包括加熱器H00、加熱器H1、加熱器H2(未示出)、加熱器H3和加熱器H4(未示出)。可以將加熱器H00設置在頂部超導體401附近並在其上方。可以將加熱器H1、加熱器H2(未示出)、加熱器H3和加熱器H4(未示出)分別安排在左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4附近。結構500還可以在空間502的底部包括導體區域C0、導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4。導體區域C0可以由導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4圍繞。可以將導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4分別安排在左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4附近。六個超導體、五個加熱器和五個導體區域可以通過隔離層或隔離區域彼此分開並電隔離。為了簡單起見，在圖中未示出包括一種或多種電絕緣材料的隔離層和隔離區域。空間502可以由六個超導體和五個導體區域圍繞。空間502可以提供自由空間，在該自由空間中可移動磁體501可以某些方式來回移動。
圖5C和5D在俯視圖中反映了結構500的示意性配置，其中僅呈現所選項目。例如，未示出頂部超導體S00和底部超導體S11以及加熱器。另外，圖5C和5D還示出了所選專案之間的橫向關係。某些選定項目，例如左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4和導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4，沒有設置在同一水平面內。在圖5C和5D中，磁體501由虛線的正方形表示，其可用於描述磁體501在移動之前或之後的相對水準位置。圖5C和5D未示出磁體501的相對垂直位置。
像超導體101一樣，超導體S00、超導體S11和左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4可以包括一種或多種超導材料。在一些實施例中，左側超導體S1和右側S3可以包括相同的結構、相同的尺寸和相同的材料，以在相反的方向上產生相似的排斥力。另外，正面超導體S2和背面超導體S4也可以相同。在一些實施例中，左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4可以是薄膜。可以將薄膜左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4以平行於垂直軸的薄膜層的方式設置在空間502的各個側面上。
像結構100的磁體103一樣，可移動磁體501可以包括一種或多種磁性材料。導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4可以包括一種或多種導電材料。在一些實施例中，導體區域C0可以具有環形形狀，例如方環形、圓環形或不規則環形。
空間502可以由六個超導體、五個導體區域以及隔離層和隔離區域的多個部分圍繞。空間502的頂部部分可以由超導體S00限定。空間502的底部部分可以由超導體S11和導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4限定。側壁可以由左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4和隔離區域的多個部分限定。加熱器H00和加熱器H1、加熱器H2(未示出)、加熱器 H3和加熱器H4(未示出)可以由高電阻率材料製成。
下面描述磁儲存結構500的示例操作。假設最初溫度低於超導體的臨界溫度，並且加熱器斷電。由於磁體501在頂部超導體S00和底部超導體S11之間，因此它可以被向下和向上的磁力排斥。同時，磁體501還可以被左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4沿兩個水準方向排斥。假設可以忽略磁體501的重力。左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4可以產生比來自頂部超導體S00和底部超導體S11的排斥力弱的類似排斥力。可以將頂部超導體S00的排斥力安排為大於底部超導體S11的排斥力。可以將頂部超導體S00的排斥力安排為相對足夠大，使得當加熱器H00斷電時將磁體501推動抵靠空間502的底部。假設最初將磁體501推動抵靠空間502的底部的中央區域，並且磁體501與導體區域C0接觸。在圖5C中圖示了磁體501的初始位置。磁體501僅電耦合到導體區域C0，這可以對應於第一儲存狀態。
當將電流施加到加熱器H00時，電流可以通過焦耳加熱產生熱量，並且熱量可以散佈到頂部超導體S00。當頂部超導體S00被加熱到臨界溫度以上時，它失去超導狀態，並且來自它的排斥力消失。這樣，來自底部超導體S11的排斥力可以向上推動磁體501，直到磁體被頂部超導體S00停止。但是，如果將電流安排為使得其僅將頂部超導體S00的一部分加熱到臨界溫度以上，則頂部超導體S00可以部分地失去超導性。這樣，磁體501仍然可以從兩個垂直的相反方向受排斥，並且因此可以懸浮在空間502中，如圖5A和圖5C所示。由於可以類似地安排來自左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4的排斥力，因此磁體501可以懸浮在水平面中的空間502的中心位置處。
為了使磁體501懸浮，將施加到加熱器H00的電流安排為僅將頂部超導體S00的一部分加熱到臨界溫度以上的水準。這樣，來自頂部超導體S00的排斥力可以被減弱，但是強度仍然足以排斥磁體501並且使其懸浮在空間502中。
在磁體501懸浮之後，可以將另一電流注入加熱器H1，加熱器H1可以加熱並導致左側超導體S1失去超導性和排斥力。於是，磁體501可以被右側超導體S3的排斥力推動而朝向左側超導體S1移動。因此，可以使磁體501懸浮並且推動抵靠左側超導體S1前面的側壁。接下來，可以停止施加到加熱器H00的電流。可以重新獲得頂部超導體S00失去的排斥力部分。因此，可以向下推動磁體501直到其接觸導體區域C1和導體區域C0。接下來，可以停止給加熱器H1的電流。由於可以將來自左側超導體S1的排斥力安排為相對較弱，因此磁體501可以原位不動並保持與導體區域C1和導體區域C0接觸，如圖5B和圖5D所示。磁體501可以將導體區域C0和導體區域C1電耦合，這可以對應於結構500的第二儲存狀態。
類似地，可以利用加熱器H00和加熱器H3將磁體501懸浮在空間502中，然後將其移動到右側。於是在移動之後，磁體501可以與導體區域C0和導體區域C3接觸。這樣，導體區域C0和導體區域C3可以成為電耦合，這可以對應於結構500的第三儲存狀態。
類似地，可以利用加熱器H00、加熱器H2和加熱器H4來移動磁體501，並使其分別與導體區域C0和導體區域C2或導體區域C0和導體區域C4接觸。這樣，導體區域C0和導體區域C2可以電耦合，對應於第四儲存狀態。並且類似地，導體區域C0和導體區域C4可以電耦合，對應於第五儲存狀態。
因此，頂部超導體S00、底部超導體S11和左側超導體S1、正面超導體S2、右側超導體S3和背面超導體S4可以耦合在一起以生成力場，來控制磁體501的移動和位置。該力場可以是磁性的。可以將頂部超導體S00和底部超導體S11分別認為是第一場元件和第二場元件。可以將左側超導體S1和右側超導體S3分別認為是第四場元件和第五場元件。可以將正面超導體S2和背面超導體S4分別認為是第六場元件和第七場元件。然後，可以將第一場元件、第二場元件、 第四場元件、第五場元件、第六場元件和第七場元件耦合在一起以產生力場，來控制磁體501的移動和位置。
因此，可以在結構500處安排五個儲存狀態。可以通過分別檢查導體區域C0和每個導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4之間的電阻來檢測儲存狀態。例如，如果導體區域C0和導體區域C1之間的電阻相對較低，則其可以對應於第二記憶體狀態。因此，可以通過向選定的加熱器施加電流來寫入資料。並且可以通過測量導體區域C0與每個導體區域C1、導體區域C2、導體區域C3和導體區域C4之間的電阻來讀取資料。
圖6是示出根據本發明內容的實施例的電子設備600的示意性框圖。設備600可以包括計算設備，諸如桌上型或可擕式電腦、伺服器、智慧型電話、智慧手錶等。設備600還可以包括聯網設備(諸如交換機或路由器)、數位圖像、音訊及/或影像的記錄器、車輛、電器和玩具等。如圖所示，設備600可以包括微處理器601、記憶體控制器602、儲存裝置603、輸出模組604和輸入模組605。
微處理器601(例如，中央處理單元(CPU))可以控制電子設備600的整體操作，包括記憶體控制器602和輸出模組604的操作。輸出模組604可以包括顯示器及/或揚聲器。輸入模組605可以包括鍵盤、輔助鍵盤、電腦滑鼠或觸控式螢幕。在一些實施例中，可以使用觸控式螢幕來組合輸出模組604和輸入模組605。微處理器601可以根據由輸入模組605(例如，鍵盤)產生的輸入信號，通過輸出模組604(例如，顯示器)顯示存儲在儲存裝置603處的資訊。
儲存裝置603可以包括一個或多個存儲區域。在一些實施例中，每個存儲區域可以包括上述磁儲存結構的一個或多個陣列。在一些其他實施例中，每個存儲區域可以包括上述磁儲存結構的一個或多個陣列以及其他類型的記憶體的一個或多個陣列。記憶體控制器602控制儲存裝置603的操作。儲存裝置603執行的操作包括抹除、寫入和讀取。在一些實施例中，儲存裝置603可以包括控 制電路。記憶體控制器602可以經由控制電路來控制儲存裝置603。在一些其他實施例中，儲存裝置603可以不包括任何控制電路。於是，記憶體控制器602可以直接控制儲存裝置603。
儘管通過使用說明書中的具體實施例描述了本發明內容的原理和實施方式，但是實施例的前述描述僅旨在說明理解本發明內容的方法和方法的核心構思。另外，前述不同實施例的特徵可以進行組合以形成另外的實施例。同時，本領域普通技術人員可以根據本發明內容的構思對具體的實施方式和應用範圍進行修改。因此，說明書的內容不應解釋為對本發明內容的限制。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:結構
101、102:超導體
103:磁體
104、105:層
106:加熱器
107、108:隔離層
109:空間

Claims (20)

  1. 一種儲存結構，包括：第一場元件，所述第一場元件是超導體；第二場元件，其被設置為面對所述第一場元件並與所述第一場元件相距第一距離，並且耦合到所述第一場元件以產生力場；可移動磁性元件，其被設置在所述第一場元件和所述第二場元件之間的空間中以由所述力場進行控制，所述可移動磁性元件被所述第二場元件排斥；以及第一加熱器，其被安排在所述第一場元件附近，所述可移動磁性元件回應於流過所述第一加熱器的第一電流而朝向所述第一場元件移動。
  2. 一種儲存裝置，包括：控制電路，其控制所述儲存裝置；以及儲存結構的至少一個陣列，每個儲存結構包括：第一場元件，所述第一場元件是超導體；第二場元件，其被設置為面對所述第一場元件並與所述第一場元件相距第一距離，並且耦合到所述第一場元件以產生力場；可移動磁性元件，其被設置在所述第一場元件和所述第二場元件之間的空間中以由所述力場進行控制，所述可移動磁性元件被所述第二場元件排斥；以及第一加熱器，其被安排在所述第一場元件附近，所述可移動磁性元件回應於流過所述第一加熱器的第一電流而朝向所述第一場元件移動。
  3. 根據請求項2所述的儲存裝置，其中，所述第二場元件包括超導體。
  4. 根據請求項2所述的儲存裝置，其中，所述第二場元件包括第一磁性元件。
  5. 根據請求項2所述的儲存裝置，其中，每個儲存結構還包括：兩個導體，所述兩個導體在所述可移動磁性元件回應於流過所述第一加熱器的所述第一電流而朝向所述第一場元件移動之後電耦合。
  6. 根據請求項2所述的儲存裝置，其中，每個儲存結構還包括：第三場元件，所述第三場元件是超導體；所述第一場元件和所述第三場元件並排設置並且隔開預定距離，所述第三場元件面對所述第二場元件並且被安排為靠近所述第一加熱器，所述第一場元件和所述第三場元件在所述可移動磁性元件回應於流過所述第一加熱器的所述第一電流而朝向所述第一場元件移動之後電耦合。
  7. 根據請求項2所述的儲存裝置，其中，回應於流過所述第一加熱器的所述第一電流，所述第一場元件部分地失去超導性。
  8. 根據請求項7所述的儲存裝置，其中，每個儲存結構還包括：第四場元件，所述第四場元件是超導體；第五場元件，所述第五場元件是超導體，並且被設置為面對所述第四場元件並且與所述第四場元件相距第二距離；第二加熱器，其被安排在所述第四場元件附近；以及第三加熱器，其被安排在所述第五場元件附近。
  9. 根據請求項8所述的儲存裝置，其中，回應於流過所述第二加熱器的第二電流，所述可移動磁性元件朝向所述第四場元件移動。
  10. 根據請求項8所述的儲存裝置，其中，每個儲存結構還包括：第六場元件，所述第六場元件是超導體；第七場元件，所述第七場元件是超導體，並且被設置為面對所述第六場元件並與所述第六場元件相距第三距離；第四加熱器，被安排在所述第六場元件附近；以及第五加熱器，被安排在所述第七場元件附近。
  11. 根據請求項10所述的儲存裝置，其中，回應於流過所述第四加熱器的第三電流，所述可移動磁性元件朝向所述第六場元件移動。
  12. 一種用於製造儲存結構陣列的方法，包括：沉積第一材料的第一層；由所述第一材料形成多個場元件；沉積第一磁性材料的第二層，所述第一磁性材料的所述第二層設置在兩層填充材料之間；由所述第一磁性材料形成多個磁性元件；沉積導電材料的第三層；由所述導電材料形成多個導體；沉積第一超導材料的第四層；由所述第一超導材料形成多個超導體； 沉積電阻材料的第五層；以及由所述電阻材料形成多個加熱器。
  13. 根據請求項12所述的方法，其中，所述第一材料包括第二超導材料。
  14. 根據請求項12所述的方法，其中，所述第一材料包括第二磁性材料。
  15. 一種電子設備，包括：微處理器，其控制所述電子設備；儲存裝置；控制器，其控制所述儲存裝置；輸出模組；以及輸入模組，其中所述微處理器根據由所述輸入模組產生的輸入信號，通過所述輸出模組顯示資訊；所述儲存裝置包括儲存結構的至少一個陣列，每個儲存結構包括：第一場元件，所述第一場元件是超導體；第二場元件，其被設置為面對所述第一場元件並與所述第一場元件相距第一距離，並且耦合到所述第一場元件以產生力場；可移動磁性元件，其被設置在所述第一場元件和所述第二場元件之間的空間中以由所述力場進行控制，所述可移動磁性元件被所述第二場元件排斥；以及第一加熱器，其被安排在所述第一場元件附近，所述可移動磁性元件回應 於流過所述第一加熱器的第一電流而朝向所述第一場元件移動。
  16. 根據請求項15所述的電子設備，其中，每個儲存結構還包括：第三場元件，所述第三場元件是超導體；所述第一場元件和所述第三場元件並排設置並且隔開預定距離，所述第三場元件面對所述第二場元件並且被安排為靠近所述第一加熱器，所述第一場元件和所述第三場元件在所述可移動磁性元件回應於流過所述第一加熱器的所述第一電流而朝向所述第一場元件移動之後電耦合。
  17. 根據請求項15所述的電子設備，其中，每個儲存結構還包括：兩個導體；所述兩個導體在所述可移動磁性元件回應於流過所述第一加熱器的所述第一電流而朝向所述第一場元件移動之後電耦合。
  18. 根據請求項15所述的電子設備，其中，回應於流過所述第一加熱器的所述第一電流，所述第一場元件部分地失去超導性。
  19. 根據請求項18所述的電子設備，其中，每個儲存結構還包括：第四場元件，所述第四場元件是超導體；第五場元件，所述第五場元件是超導體，並且被設置為面對所述第四場元件並且與所述第四場元件相距第二距離；第二加熱器，其被安排在所述第四場元件附近；以及第三加熱器，其被安排在所述第五場元件附近。
  20. 根據請求項19所述的電子設備，其中，每個儲存結構還包括：第六場元件，所述第六場元件是超導體；第七場元件，所述第七場元件是超導體，並且被設置為面對所述第六場元件並與所述第六場元件相距第三距離；第四加熱器，其被安排在所述第六場元件附近；以及第五加熱器，其被安排在所述第七場元件附近。
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