ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНОЙ СТРУКТУРЫ

Предполагаемая 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 «Элемент энергонезависимой резистивной памяти» [US Патент №8,873,276 от 21 октября 2013 года], содержащий верхний и нижний проводящие электроды и запоминающий слой, расположенный между проводящими электродами и состоящий из двух или более слоев оксида, имеющих различный состав и выполненных с использованием различных технологических процессов. Принцип работы данного элемента памяти основан на переключении структуры между состояниями с различными значениями сопротивления запоминающего слоя при приложении внешнего электрического поля, за счет перераспределения кислородных вакансий между несколькими слоями оксида запоминающего слоя.
Данная конструкция элемента резистивной энергонезависимой памяти позволяет осуществлять запись, долговременное хранение и считывание информации.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого объекта, является: запоминающий слой элемента памяти изготовлен из оксида металла, расположенного между двумя электродами, сопротивление которого изменяется при проведении записи и стирания информации.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: необходимость проведения дополнительных технологических операций для формирования нескольких слоев оксида запоминающего слоя.
Известен аналог заявляемого объекта «Элемент памяти на основе резистивного переключения» [US Патент №US 09029233 от 03 февраля 2015 года], содержащий два электрода, запоминающий слой, расположенный между электродами, состоящий из двух слоев оксида металла. Принцип работы данного элемента памяти основан на переключении структуры между состояниями с различными значениями сопротивления запоминающего слоя при приложении внешнего электрического поля, за счет перераспределения кислородных вакансий, между слоями оксида металла запоминающего слоя.
Данная конструкция элемента резистивной энергонезависимой памяти позволяет осуществлять запись, долговременное хранение и считывание информации.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого объекта, является: запоминающий слой элемента памяти изготовлен из оксида металла, расположенного между двумя электродами, сопротивление которого изменяется при проведении записи и стирания информации.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: необходимость проведения дополнительных технологических операций по формированию нескольких слоев оксида запоминающего слоя.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является «Элемент резистивной энергонезависимой памяти» [RU Патент №RU 149246 U1 от 01 августа 2014 года], содержащий электроды и активную область, выполненную между электродами и содержащую дополнительный слой стабилизированного оксида. Принцип работы данного элемента памяти основан на изменении сопротивления активной области за счет перераспределения кислородных вакансий из слоя стабилизированного оксида в активную область элемента памяти.
Данная конструкция элемента резистивной энергонезависимой памяти позволяет осуществлять запись, долговременное хранение и считывание информации.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого объекта, является: изолированная подложка, запоминающий слой элемента памяти изготовлен из оксида металла, расположенного между двумя электродами, сопротивление которого изменяется при проведении записи и стирании информации.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: сложность изготовления дополнительного слоя стабилизационного оксида.
Задача предполагаемой полезной модели - упрощение технологического процесса изготовления элемента памяти за счет того, что запоминающий слой выполнен в виде одного слоя оксида металла.
Технический результат достигается за счет: использования одного слоя оксида металла, что позволяет упростить технологический процесс изготовления элемента памяти.
Для достижения необходимого технического результата предложен элемент памяти на основе наноразмерной структуры, состоящий из изолированной подложки, нижнего контактного электрода, запоминающего слоя, выполненного из сплошной пленки оксида металла и верхнего контактного электрода, причем запоминающий слой выполнен в виде одного слоя оксида металла.
На Фиг. 1 приведен общий вид элемента памяти на основе наноразмерной структуры в виде массива из 9 ячеек памяти. На Фиг. 2 и Фиг. 3 приведены сечения элемента памяти на основе оксидной наноразмерной пленки.
Элемент памяти (Фиг. 1) содержит изолирующую подложку 1, нижний контактный электрод 2, запоминающий слой 3, выполненный из оксидной наноразмерной пленки, и верхний контактный электрод 4.
Работает элемент запоминающего устройства следующим образом.
При приложении разности потенциалов между нижним контактным электродом 2 и верхним контактным электродом 4, происходит перераспределение кислородных вакансий в оксиде запоминающего слоя 3 в области пересечения нижнего контактного электрода 2 и верхнего контактного электрода 4, что приводит к локальному снижению контактной разности потенциалов и ширины потенциального барьера металл/оксид на границе раздела нижнего контактного электрода 2 и запоминающего слоя 3, в результате чего увеличивается ток, протекающий через ячейку памяти между нижним контактным электродом 2 и верхним контактным электродом 4; при приложении разности потенциалов обратной полярности между нижним контактным электродом 2 и верхним контактным электродом 4, происходит перераспределение кислородных вакансий в оксиде запоминающего слоя 3 в области пересечения нижнего контактного электрода 2 и верхнего контактного электрода 4, что приводит к локальному увеличению контактной разности потенциалов и ширины потенциального барьера металл/оксид на границе раздела нижнего контактного электрода 2 и запоминающего слоя 3, в результате чего уменьшается ток, протекающий через ячейку памяти между нижним контактным электродом 2 и верхним контактным электродом 4.
Таким образом, предлагаемая полезная модель представляет собой элемент памяти на основе оксидной наноразмерной пленки, позволяющий проводить операции записи, считывания и стирания информации.
Таким образом, по сравнению с аналогичными устройствами, предлагаемый элемент памяти на основе наноразмерной структуры позволяет упростить технологический процесс изготовления элемента памяти за счет того, что запоминающий слой выполнен в виде одного слоя оксида металла.