ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ НА ОСНОВЕ АССИМЕТРИЧНЫХ МЕМРИСТОРНЫХ НАНОСТРУКТУР

Предлагаемая полезная модель относится к области электроники и вычислительной техники, конкретно к электрически перепрограммируемым запоминающим устройствам, и может быть использована при создании интегральных схем с наноразмерными элементами памяти.
Известен аналог заявляемого объекта «Resistive memory cell with trench-shaped bottom electrode» [CN Патент №105027312 (А) от 4 ноября 2015], содержащий элемент памяти, выполненный из нижнего контакта, имеющего швеллерный профиль, запоминающего слоя, и верхнего контакта, имеющего балочный профиль. Принцип работы элемента памяти основан на переключении сопротивления запоминающего слоя при приложении внешнего электрического поля за счет перераспределения концентрации ионов металла по объему запоминающего слоя.
Данная конструкция позволяет уменьшить напряжение переключения и увеличить количество циклов перезаписи информации элемента памяти за счет локализации области переключения сопротивления в запоминающем слое с помощью нижнего контакта, имеющего швеллерный профиль.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого объекта, являются: изолирующая подложка, нижний и верхний контакты, запоминающий слой.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: формирование нижнего контакта, имеющего швеллерный профиль.
Известен аналог заявляемого объекта «Resistive memory cell having a spacer region for reduced conductive path area/enhanced electric field)) [TW Патент №201633579 (А) от 16 сентября 2016], содержащий элемент памяти, выполненный из нижнего контакта, запоминающего слоя, спейсерного слоя и верхнего контакта. Принцип работы ячейки памяти основан на переключении сопротивления запоминающего слоя из электролита при приложении внешнего электрического поля за счет перераспределения концентрации ионов металла по объему запоминающего слоя.
Данная конструкция позволяет увеличить время хранения информации и увеличить количество циклов перезаписи информации элемента памяти за счет локализации области переключения сопротивления в запоминающем слое с помощью спейсера.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого объекта, являются: изолирующая подложка, нижний и верхний контакты, запоминающий слой.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: изготовление наноразмерной области переключения сопротивления в запоминающем слое с помощью спейсера.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является «Sidewall-Туре Memory Cell» [US Патент №2016380192 (А1) от 29 декабря 2016], содержащий ячейку энергонезависимой резистивной памяти, выполненной в виде запоминающего слоя, расположенной между нижним и верхним контактами таким образом, что наноразмерные каналы проводимости формируются через пленку запоминающего слоя между нижним контактом и боковой стенкой верхнего контакта. Принцип работы ячейки памяти основан на переключении сопротивления пленки запоминающего слоя при приложении внешнего электрического поля за счет перераспределения концентрации ионов металла по объему пленки запоминающего слоя.
Данная конструкция позволяет увеличить количество циклов перезаписи информации энергонезависимой резистивной памяти за счет локализации области переключения сопротивления в запоминающем слое с помощью спейсера.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого объекта, являются: изолирующая подложка, нижний и верхний контакты, запоминающий слой.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: формирование верхнего контакта, расположенного относительно подложки под точным углом.
Задача предполагаемой полезной модели - увеличить быстродействие элемента памяти за счет того, что запоминающий слой выполнен в виде асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса, расположенного между нижним и верхним проводящими контактами.
Технический результат достигается за счет: формирования элемента памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса с целью сокращения числа токопроводящих каналов в объеме запоминающего слоя, что позволяет увеличить быстродействие элемента памяти.
Для достижения необходимого технического результата предложен элемент памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур, состоящий из * изолированной подложки, нижнего проводящего контакта, запоминающего слоя и верхнего проводящего контакта, отличающийся тем, что запоминающий слой выполнен в виде асимметричных мемристорных наноструктур, имеющих форму усеченного конуса.
На Фиг. 1 приведен общий вид элемента памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса. На Фиг. 2 и Фиг. 3 приведены сечения элемента памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса.
Элемент памяти (Фиг. 1) содержит изолирующую подложку 1, нижний проводящий контакт 2, запоминающий слой в виде асимметричных мемристорных наноструктур, имеющих форму усеченного конуса 3, и верхний проводящий контакт 4.
Работает элемент памяти следующим образом.
При приложении внешнего электрического поля между нижним 2 и верхним 4 контактами в объеме запоминающего слоя 3 образуются токопроводящие каналы. При этом сопротивление запоминающего слоя резко уменьшается, и элемент памяти переключается в состояние низкого сопротивления. При приложении внешнего электрического поля противоположной полярности происходит разрушение токопроводящих каналов. При этом сопротивление запоминающего слоя увеличивается, и элемент памяти переключается в состояние высокого сопротивления. Быстродействие элемента памяти зависит от разброса токопроводящих каналов в запоминающем слое, а, следовательно, и от объема запоминающего слоя, в пределах которого происходит переключение сопротивления. Таким образом, локализация токопроводящих каналов путем формирования элемента памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса позволяет увеличить быстродействие элемента памяти.
Таким образом, предлагаемая полезная модель представляет собой элемент памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса, позволяющий проводить операции записи, считывания и стирания информации.
Таким образом, по сравнению с аналогичными устройствами, предлагаемый элемент памяти на основе асимметричных мемристорных наноструктур с формой усеченного конуса позволяет увеличить быстродействие элемента памяти за счет того, что запоминающий слой выполнен в виде асимметричных мемристорных наноструктур, имеющих форму усеченного конуса.