[發明專利]一種新型電場調控的互補場效應管及其邏輯電路

有效

• 申請號: 201110304805.1
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102593129A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 韓秀峰;郭鵬;陳怡然;劉東屏
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;G11C11/15;G11C11/40
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;鮑俊萍

1.一種新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述互補型場效應管的基本結構為導電層1、絕緣勢壘層1、緩沖層1、功能層、緩沖層2、絕緣勢壘層2、導電層2、緩沖層1和緩沖層2上的電極作為該互補型場效應管的柵極和背柵，用于進行電場的垂直或水平施加；導電層1上的兩個電極作為源極1和漏極1，導電層2上的兩個電極作為源極2和漏極2。

2.根據權利要求1所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的互補型場效應管的結構可為：導電層1、絕緣勢壘層1、緩沖層1、功能襯底層、緩沖層2、絕緣勢壘層2、和導電層2。

3.根據權利要求1所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的互補型場效應管的結構可為：導電層1、功能層和導電層2。

4.根據權利要求1所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的互補型場效應管的結構可為：導電層1、功能襯底層和導電層2。

5.根據權利要求1所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的底層包括導電金屬材料。

6.根據權利要求1所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的功能層包括鐵電或多鐵性納米薄膜，可根據實際需要預先沉積種子層。

7.根據權利要求1所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的導電層包括非磁金屬層、磁性金屬層、反鐵磁性層、導電分子材料、拓撲絕緣體材料、或摻雜導電半導體材料等。

8.根據權利要求1-7中任意一項所述的一種新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述互補型場效應管共有6個電極，分別為柵極、背柵、源極1漏極1、源極2和漏極2。在柵極和背柵間施加合適的電壓對功能層中的電耦極矩進行翻轉，而導電層1和導電層2由于是反對稱分布，因此導電層1中的源極1和漏極1之間電阻狀態的改變與導電層2中的源極2和漏極2之間電阻狀態的改變是互補的，即改變方向相反。

9.根據權利要求8所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的在柵極和背柵之間施加合適的電壓V，該電壓V所產生的電場要超過導電層中的阻態翻轉電場。該電壓的施加方向可以有三種：第一種是柵極和背柵上一個電極加高電壓V，另一個電極接地，或者反向施加，實現功能層電場的翻轉；第二種是背柵接地，柵極上接正電壓V或負電壓-V，實現功能層電場的翻轉；第三種為背柵接參考電壓Vm，柵極接高壓V或接地，其中Vm＝V/2，且Vm所產生的電場超過導電層中的阻態翻轉電場，從而實現功能層電場的翻轉。

10.根據權利要求1-9中任意一項所述的新型的電場調制型互補場效應管，其特征在于，所述的互補型場效應管控制方法設計基本邏輯電路并包括由基本電路組合形成的其它邏輯電路。基本邏輯電路包括由互補型場效應管組合形成的反相器、與非門、或非門電路。

11.一種新型可編程場效應管控制電路，其特征在于，場效應管基本結構為底電極層、功能層、緩沖層、絕緣層和導電層。底層和緩沖層上的電極作為該場效應管的柵極和背柵，用于進行電場的施加；和導電層相連通的兩個金屬電極作為源極和漏極。在柵極和背柵間施加合適的電壓對功能層中的電耦極矩進行翻轉，進而實現導電層中源極和漏極之間電阻狀態的改變，在高低阻態之間轉換。

12.根據權利要求11所述的場效應管控制電路，其特征在于，控制電路用于在柵極和背柵上施加電壓，該電壓V所產生的電場要超過導電層中的阻態翻轉電場。該電壓的施加方向可以有三種：第一種是柵極和背柵上一個電極加高電壓V，另一個電極接地，或者反向施加，實現功能層電場的翻轉；第二種是背柵接地，柵極上接正電壓V或負電壓-V，實現功能層電場的翻轉；第三種為背柵接參考電壓Vm，柵極接高壓V或接地，其中Vm＝V/2，且Vm所產生的電場超過導電層中的阻態翻轉電場，從而實現功能層電場的翻轉。

13.一種新型可編程場效應管控制電路所實現的邏輯電路，其特征在于，場效應管基本結構為底電極層、功能層、緩沖層、絕緣層和導電層。底層和緩沖層上的電極作為該場效應管的柵極和背柵，用于進行電場的施加；和導電層相連通的兩個金屬電極作為源極和漏極。在柵極和背柵間施加合適的電壓對功能層中的電耦極矩進行翻轉，進而實現導電層中源極和漏極之間電阻狀態的改變，在高低阻態之間轉換。