[發明專利]基于二極管和陰極導電性以及陰極發光的數據存儲介質

有效

• 申請號: 01124741.X
• 申請日: 2001-08-01
• 公開（公告）號: CN1367534A
• 公開（公告）日: 2002-09-04
• 發明（設計）人: G·A·吉布森
• 申請（專利權）人: 惠普公司
• 主分類號: H01L27/10
• 分類號: H01L27/10;G11C11/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 陳霽,王忠忠

技術領域

本發明涉及能夠對納米尺寸的數據存儲區域進行存儲、讀出和寫入數據的數據存儲裝置。

技術背景

近來，科學家們一直研制另一種超高密度存儲裝置和用于操作超高密度的數據存儲裝置的技術。這些裝置和技術在尺寸為納米級的存儲區域內存儲數據位，其和常規的數據存儲裝置相比具有許多優點。所述優點包括較快地存取數據位，每位具有較低的成本，和使得能夠制造較小的電子裝置。

圖1說明按照相關技術的超高密度數據存儲裝置的結構，其包括存儲介質40，其被分成許多存儲區域(所示為在存儲介質40上的矩形)，在每個存儲區域上能夠存儲一個數據位。圖1說明兩種類型的存儲區域，未修改的區域140，其一般用于存儲表示值0的數據位，和修改的區域130，其一般用于存儲表示值1的數據位。在這些裝置中在任何兩個存儲區域之間的周期性的范圍在1和100納米之間。

圖1還示意地表示位于存儲介質40上方的發射器350和在發射器350與存儲介質40之間的間隙。發射器350能夠發射電子束，并被設置在可動的發射器陣列支撐360(也被稱為微動器)上，所述支撐可以保持呈并聯結構的數百甚至數千的發射器350。發射器陣列支撐360用于借助于在發射器陣列支撐360的上表面上的導線提供和每個發射器350的電連接，如圖中示意地表示的那樣。

相關領域：(超高密度的數據存儲器件)

發射器陣列支撐360可以相對于存儲介質40移動發射器350，借以使每個發射器350能夠掃描存儲介質40上的許多存儲區域。在后一種情況下，存儲介質40可被置于一個能夠使所述存儲介質40相對于發射器陣列支撐360運動的平臺上。所述平臺可以用靜電方式、磁方式、或者利用壓電現象被致動，并且根據發射器陣列支撐360相對于存儲介質40之間的運動范圍，每個發射器350可以訪問數萬個甚至百萬個數據存儲區域中的數據位。

上面討論的超高密度數據存儲裝置的一些特定實施例在Gibson等人的美國專利5557596(Gibson’596)中披露了，該專利的全文在此列為參考。

在GIBSON’596專利中披露的裝置包括具有修改區域130和未修改區域140的存儲介質40，發射器350和發射器陣列支撐360。GIBSON’596專利的裝置提供了一種費用相當低廉而又方便的用于生產超高密度數據存儲裝置的方法，所述存儲裝置可以利用非常成熟的已經使用的半導體處理技術制造。此外，在GIBSON’596專利中披露的一些裝置對發射器噪聲和在裝置操作期間發射器350相對于存儲介質40運動時發生的發射器350與存儲介質40之間的間距的改變不敏感。其原因例如和在GIBSON’596專利中披露的二極管器件的性質有關，因為所述二極管使得恒定的電流源能夠和發射器350相連，并且使得電子束的能量能夠獨立于信號電流被監視，以便對信號進行標稱化，如GIBSON’596專利所述。不過，在GIBSON’596專利中披露的裝置必須在苛刻的真空條件下操作。

按照GIBSON’596專利，存儲介質40可以用若干種形式來實現。例如，存儲介質40可以基于二極管例如p-n結或肖特基勢壘。此外，存儲介質40可以包括光二極管和熒光層例如氧化鋅的組合。這種類型的結構依賴于監視存儲介質40的陰極發光的改變，以便檢測寫入位的狀態。此外，按照GIBSON’596專利，存儲介質40可以被保持在和發射器350不同的電位上，以便加速或減速從發射器350發出的電子。

在GIBSON’596專利中披露的發射器350是電子發射場發射器，其由半導體顯微制造技術制造，并發出非常窄的電子束。這些發射器可以是硅場發射器，但是也可以是Spindt發射器，其一般包括鉬錐形發射器，相應的門和在每個發射器與其相應的門之間的預定的電位差。GIBSON’596專利還披露了一種靜電偏轉器，有時用于偏置來自發射器350的電子束。

按照GIBSON’596專利，發射器陣列支撐360可以包括100×100個發射器350陣列，其中發射器350在X和Y方向上的間距為50微米。發射器陣列支撐360，如同發射器350一樣，可以由標準的成本效果比好的半導體顯微制造技術制造。此外，因為發射器陣列支撐360的運動范圍可以有50微米之多，每個發射器350可以位于數萬個乃至數百萬個存儲區域的任何一個的上方。此外，發射器陣列支撐360可以同時尋址所有的發射器350，也可以用多工操作的方式尋址。