[發(fā)明專利]電子構(gòu)件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580072561.5
• 申請(qǐng)日: 2015-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107112346B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·科爾施;童瓊;A·魯赫;M·托瑙;A·葆拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 默克專利股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/28
• 分類號(hào): H01L27/28;H01L51/05
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 馮奕

本申請(qǐng)涉及電子構(gòu)件(10)，其包括多個(gè)切換元件(1)，所述切換元件(1)以如下順序包括第一電極(16)，結(jié)合至基材的分子層(18)，和第二電極(20)，其中分子層基本上由分子(M)組成，所述分子(M)包含連接基團(tuán)(V)和具有極性或離子功能的端基(E)，所述電子構(gòu)件(10)適合作為用于數(shù)字信息存儲(chǔ)的憶阻裝置。

本發(fā)明涉及具有切換元件的電子構(gòu)件，所述切換元件包括分子層， 所述分子層具有優(yōu)選構(gòu)象柔性的分子偶極矩。本發(fā)明的其它方面涉及 分子層的用途以及電子構(gòu)件的操作方法。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)中需要允許迅速寫入和讀取其中儲(chǔ)存的信息的存儲(chǔ) 介質(zhì)。固態(tài)存儲(chǔ)器或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器允許實(shí)現(xiàn)特別迅速和可靠的存儲(chǔ)介 質(zhì)，因?yàn)榻^對(duì)不需要移動(dòng)的部件。目前主要使用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (DRAM)。DRAM允許迅速獲取儲(chǔ)存的信息，但是信息必須定期更新， 從而在切斷電源時(shí)儲(chǔ)存的信息會(huì)丟失。

在現(xiàn)有技術(shù)中還已知非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器例如閃存或磁阻式隨 機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)，其中即使在切斷電源之后也能獲得信息。閃 存的不利之處在于，寫入較為緩慢并且閃存的存儲(chǔ)單元不能任意多次 地擦除。通常地，閃存的壽命限制為最多一百萬(wàn)個(gè)寫入-讀取-周期。 MRAM可以以與DRAM相似的方式使用并且具有較長(zhǎng)壽命，但是這種存 儲(chǔ)器由于困難的制備方法而難以實(shí)施。

另一個(gè)替代形式是基于憶阻器工作的存儲(chǔ)器。術(shù)語(yǔ)憶阻器由英文 詞語(yǔ)“Memory”和“Resistor”(存儲(chǔ)器和電阻器)組成并且表示其 電阻可以在高電阻和低電阻之間可再現(xiàn)地變化的構(gòu)件。即使沒(méi)有電源 電壓也可以保持各個(gè)狀態(tài)(高電阻或低電阻)，因此可以通過(guò)憶阻器 實(shí)現(xiàn)非易失性存儲(chǔ)器。

電切換構(gòu)件的一個(gè)重要的替代性應(yīng)用是用于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算或突觸 計(jì)算的領(lǐng)域。在其中所追求的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中，不應(yīng)以傳統(tǒng)方式循序處 理信息。相反，致力于建立高度三維聯(lián)網(wǎng)的電路，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與人 腦相似的信息處理。在這種人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)憶阻切換元件呈 現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞(突觸)之間的生物連接。在此在一些情況下，額外的中 間狀態(tài)(在數(shù)字狀態(tài)“1”和“0”之間)也可能是特別有用的。

通過(guò)DE 11 2007 002 328 B4已知一種電驅(qū)動(dòng)的切換器，所述切 換器具有兩個(gè)電極和設(shè)置在兩個(gè)電極之間的活性區(qū)域?；钚詤^(qū)域具有 兩個(gè)主要活性區(qū)域，在所述兩個(gè)主要活性區(qū)域之間設(shè)置一個(gè)次要活性 區(qū)域。次要活性區(qū)域?yàn)橹饕钚詤^(qū)域提供離子摻雜劑的源或槽。通過(guò) 在兩個(gè)電極之間施加電壓可以根據(jù)極性從次要活性區(qū)域向主要活性區(qū) 域之一中注入摻雜劑。根據(jù)設(shè)定的摻雜和極性，活性區(qū)域具有高導(dǎo)電 性或低導(dǎo)電性。

這種已知的基于導(dǎo)電性變化或電阻變化的電驅(qū)動(dòng)的切換器的缺點(diǎn) 在于，構(gòu)件只有幾個(gè)周期具有希望的功能，但是不能持久地提供憶阻 功能。

因此目的是尋求新的電子構(gòu)件，所述電子構(gòu)件適用于憶阻裝置并 且特別在一個(gè)或多個(gè)如下性能方面帶來(lái)改進(jìn)：

·借助于電場(chǎng)或電流，在電阻方面完全不同的兩個(gè)狀態(tài)(“0”、 “1”)的可選擇性和可讀取性；

·切換電壓應(yīng)當(dāng)在數(shù)百mV至數(shù)V的范圍內(nèi)；

·讀取電壓應(yīng)當(dāng)基本上小于寫入電壓(通常為1/10V)；

·在狀態(tài)“1”下讀取電流應(yīng)當(dāng)為至少100nA；

·高電阻狀態(tài)(HRS)(對(duì)應(yīng)于“0”)和低電阻狀態(tài)(LRS)(對(duì) 應(yīng)于“1”)之間的電阻比例R_HRS：R_LRS應(yīng)當(dāng)至少大于等于10，特別優(yōu) 選電阻比例應(yīng)當(dāng)大于1000；

·寫入過(guò)程和讀取過(guò)程的存取時(shí)間應(yīng)當(dāng)100ns；

·在室溫下的選定狀態(tài)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)在無(wú)需進(jìn)行周期性更新 和因此保持連續(xù)的電源供應(yīng)情況下，即使在連續(xù)讀取的情況下仍然大 于10年；

·希望在保持儲(chǔ)存信息的同時(shí)用于操作和存儲(chǔ)的寬的溫度范圍；