專利名稱：：電子機(jī)械存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種機(jī)械數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，更具體地說，涉及存儲(chǔ)器移位寄存器，數(shù)據(jù)位在其中被機(jī)械地儲(chǔ)存但卻是使用電磁裝置輸入存儲(chǔ)器件。
背景技術(shù)：
：硬盤驅(qū)動(dòng)器普遍被用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這是由于它們的相對低的成本/位。但是它們常經(jīng)受沖擊——整個(gè)盤驅(qū)動(dòng)器可能被擦除。因?yàn)檫@個(gè)原因基于磁盤驅(qū)動(dòng)器技術(shù)創(chuàng)建可靠的存儲(chǔ)系統(tǒng)是復(fù)雜的并且是昂貴的。磁盤驅(qū)動(dòng)器的其他問題包括其巨大的靜止功耗和不能隨機(jī)并行地存取數(shù)據(jù)。盡管許多廉價(jià)的固態(tài)存儲(chǔ)方案已經(jīng)被提出，但是幾乎沒有把存儲(chǔ)的價(jià)格大大地降低到閃速存儲(chǔ)器的價(jià)格之下的希望。任何這樣的器件將可能通過標(biāo)準(zhǔn)微電子制造技術(shù)被制造，即使存儲(chǔ)層能非常便宜地被制造，在系統(tǒng)成本上的可實(shí)現(xiàn)的削減也將是有限的，因?yàn)閮H僅有限的層能被堆疊在下面的昂貴的驅(qū)動(dòng)器芯片上。電子機(jī)械器件在過去已經(jīng)被認(rèn)為是存儲(chǔ)器件，但是它們趨向于相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)槊恳粋€(gè)單元必須為寫入和讀出兩者編址。這些器件一般來講需要一個(gè)交叉/點(diǎn)陣列，如果光刻技術(shù)被使用來制造它們，可能需要幾個(gè)掩模步驟來限定該陣列。這就帶來了大量的真空處理。因此，電子機(jī)械器件已經(jīng)經(jīng)受了許多相同的限制——阻止固態(tài)器件實(shí)現(xiàn)低成本存儲(chǔ)。需要的是這樣的存儲(chǔ)器件它能廉價(jià)地被構(gòu)建，例如，使用巻帶式(roll-to-roll)處理技術(shù)；它能讓自己堆疊許多存儲(chǔ)層。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在由雙穩(wěn)機(jī)械數(shù)據(jù)單元組成的可壓印(imprintable)移位寄存器中存儲(chǔ)信息并且從中檢索信息。當(dāng)數(shù)據(jù)正被寫入或者讀出的時(shí)候，數(shù)據(jù)單元(dataelement)只需要和它們鄰近的數(shù)據(jù)單元互相作用。數(shù)據(jù)單元能用一個(gè)單一的壓印和不精確的疊加(overlay)被制造，并且?guī)缀醪恍枰魏握婵仗幚?，?dǎo)致便宜的存儲(chǔ)層。為了實(shí)現(xiàn)低系統(tǒng)成本，一種集成方案被公開，其中大量的存儲(chǔ)層僅僅在它們的邊緣部分附著于基板芯片。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是存儲(chǔ)器移位寄存器，其包括一個(gè)導(dǎo)電基板(base)和一個(gè)至少有8個(gè)(或者100、2500，甚至更多)數(shù)據(jù)單元的組，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)單元具有(i)一個(gè)被固定在導(dǎo)電基板的部分和(ii)一個(gè)可移動(dòng)的末端部分(endportion)，每一個(gè)數(shù)據(jù)單元可以在第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和第二機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之間可逆轉(zhuǎn)地移動(dòng)。該器件包括至少一個(gè)接近數(shù)據(jù)單元的導(dǎo)電元件，其中響應(yīng)于被施加在導(dǎo)電元件和基板之間的電勢，電荷在數(shù)據(jù)單元中累積，從而對于任何兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元，其具有(i)不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)和(ii)各自的末端部分(其比起它們各自的基板部分更接近彼此)，所述的兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元彼此互相排斥，使得所述的兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元中的每一個(gè)從一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)到另一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)移動(dòng)。該實(shí)施例也包括位于單元組的一端的輸入單元(inputelement)，該輸入單元方l更數(shù)據(jù)輸入到移位寄存器中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，(i)第一類型的數(shù)據(jù)位由第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中的一個(gè)單一的數(shù)據(jù)單元表示，而(ii)第二類型的數(shù)據(jù)位(不同于第一類型)由兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元表示，其中的一個(gè)是在第二機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(不同于第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu))而其中另一個(gè)是在第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。同樣地，對于每一個(gè)表示第一類型數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)單元，它的末端部分比其固定部分更接近輸入單元?；搴蛿?shù)據(jù)單元由單獨(dú)的一塊材料形成，例如它們可能由模制的聚合物(其經(jīng)受了一個(gè)膨脹過程)形成。一種使用前面提到的實(shí)施例的方法，包括通過在預(yù)定的位置定位輸入單元以及在導(dǎo)電元件和基板之間施加電勢的方式，在寄存器中輸入第一數(shù)據(jù)位，從而從第一穩(wěn)定機(jī)械結(jié)構(gòu)到第二穩(wěn)定機(jī)械結(jié)構(gòu)移動(dòng)至少一個(gè)數(shù)據(jù)單元。這個(gè)定位可以包括將輸入單元的末端部分置于數(shù)據(jù)單元的末端部分附近。附加數(shù)據(jù)位可以被輸入到寄存器，這是通過(對于每一個(gè)附加的數(shù)據(jù)位)在預(yù)定的位置定位輸入單元以及向?qū)щ娫腚娮用}沖，第一數(shù)據(jù)位沿著數(shù)據(jù)單元組移動(dòng)并且遠(yuǎn)離輸入單元。該寄存器可以包括一個(gè)終端單元(當(dāng)數(shù)據(jù)從寄存器件被讀出的時(shí)候它的位置保持固定)，該方法還包括通過確定鄰近終端單元的數(shù)據(jù)單元的機(jī)械結(jié)構(gòu)從寄存器讀出數(shù)據(jù)位。作為在寄存器中輸入數(shù)據(jù)的過程的一部分，可以在導(dǎo)電元件和基板之間施加電磁勢能，以使得輸入單元從一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被移動(dòng)到另一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)保持不變。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一種數(shù)據(jù)器件，其包括被排列成一系列的至少4(或者100、2500，甚至更多)個(gè)數(shù)據(jù)單元，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)單元被固定在一個(gè)基板(最好是可導(dǎo)電的)上并且在兩或多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間可移動(dòng)(例如可逆轉(zhuǎn)移動(dòng))。該器件還包括至少一個(gè)把電磁場同時(shí)施加到所有的數(shù)據(jù)單元的組件，其中響應(yīng)于電磁場被施加到所有數(shù)據(jù)單元，至少一個(gè)數(shù)據(jù)單元從一個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置移動(dòng)到另一個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置。該器件可以有利地包括一個(gè)輸入單元，在施加電磁場到數(shù)據(jù)單元時(shí)該輸入單元把數(shù)據(jù)輸入到所述的數(shù)據(jù)單元，輸入單元在多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間也是可移動(dòng)的。這個(gè)輸入單元的位置可以被一個(gè)專用的電極控制；或者輸入單元能在多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間被一個(gè)由所述的至少一個(gè)組件施加的電磁場移動(dòng)，其中當(dāng)輸入單元的位置正在變化的時(shí)候，被施加的電磁場不能移動(dòng)任何一個(gè)數(shù)據(jù)單元到一個(gè)新的機(jī)械穩(wěn)定位置。機(jī)械穩(wěn)定位置產(chǎn)生自數(shù)據(jù)單元的內(nèi)在彈性(其不是由被施加的電場引發(fā)的)，或者這些機(jī)械穩(wěn)定位置由被施加的電場引發(fā)。該器件還可以包括一個(gè)終端單元(當(dāng)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)器件被讀出的時(shí)候它的位置保持固定)，輸入單元和終端單元位于數(shù)據(jù)單元系列的相反端。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，(i)第一類型的數(shù)據(jù)位由第一機(jī)械穩(wěn)定位置中的一個(gè)單一的數(shù)據(jù)單元表示，而(ii)第二類型數(shù)據(jù)位(不同于第一類型)由兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元表示，其中的一個(gè)是在第二機(jī)械穩(wěn)定位置(不同于第一機(jī)械穩(wěn)定位置)而其中另一個(gè)是在第一機(jī)械穩(wěn)定位置。每一個(gè)數(shù)據(jù)單元自身可以包括一個(gè)初級(jí)和一個(gè)次級(jí)數(shù)據(jù)單元。圖1闡釋了一個(gè)存儲(chǔ)器移位寄存器的某些方面，其以截面剖視的形式被表示。圖2(其包括圖2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H和21)是第一存儲(chǔ)器移位寄存器的截面剖視圖，其闡釋了數(shù)據(jù)如何能被輸入到該存儲(chǔ)器移位寄存器中。圖3(其包括圖3A、3B和3C)是圖2的存儲(chǔ)器移位寄存器的截面剖視圖，其闡釋了數(shù)據(jù)如何能從該寄存器被讀出。圖4闡釋了一種向存儲(chǔ)器移位寄存器中輸入數(shù)據(jù)的優(yōu)選方法，其以截面剖視圖的形式被表示。圖5包括圖5A和5B，其是基于這里所公開的原理的存儲(chǔ)器移位寄存器的微觀實(shí)現(xiàn)的截面剖視原理圖。圖6和7是存儲(chǔ)器移位寄存器的原理圖，其中彈性材料的壁作為數(shù)據(jù)單元。圖8、9和10闡釋的是與第二存儲(chǔ)器移位寄存器有關(guān)的物理原理。圖11包括圖IIA、IIB、IIC和IID，其是第二存儲(chǔ)器移位寄存器的平面圖。圖12闡釋了由圖11的初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元形成的角(相對于垂直)響應(yīng)于4皮施加的電場如何隨時(shí)間變^(匕f圖13是闡釋了存儲(chǔ)器移位寄存器的數(shù)據(jù)單元如何能以螺旋狀的形狀被安排的實(shí)施例的平面圖。圖14包括圖14A和14B,其表示的是交叉點(diǎn)類型的器件的平面圖，存儲(chǔ)器移位寄存器在其中的每一個(gè)交叉點(diǎn)上。圖15包括圖15A和15B,其分別闡釋了圖14中的實(shí)施例的平面圖和剖視圖。具體實(shí)施方式圖l闡釋了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在較高水平上的各種不同的工作原理。數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)雙穩(wěn)(或者更一般的多穩(wěn))數(shù)據(jù)單元系列10a、10b、10c、10d中，這些數(shù)據(jù)單元排列成系列從而形成了一個(gè)存儲(chǔ)器移位寄存器8。盡管移位寄存器8在實(shí)踐中可能包括100、1000、甚至2500或者更多的這樣的數(shù)據(jù)單元，但是為清楚起見在圖1中僅有4個(gè)數(shù)據(jù)單元被圖示。使用一個(gè)控制器14，數(shù)據(jù)通過輸入單元20(其可能與一個(gè)通過外加電場控制其位置的電極22通信)被寫入該存儲(chǔ)器移位寄存器8的一端；使用同一控制器，該數(shù)據(jù)可以從存儲(chǔ)器移位寄存器8的另一端被讀出。數(shù)據(jù)單元10a10d通過靜電、靜磁、機(jī)械或水動(dòng)力(或者這些的組合)和它們的相鄰數(shù)據(jù)單元互相作用以同步地沿著寄存器8傳播數(shù)據(jù)。這個(gè)傳播被一個(gè)場或者一個(gè)力(電、磁、機(jī)械或水動(dòng)力)啟動(dòng)，這里所說的場或者力被施加于所有的單元而不只是特定尋址它們中的一個(gè)。例如，一個(gè)磁啟動(dòng)場能夠，或者和數(shù)據(jù)單元10a10d上的一個(gè)永久性磁偶極互相作用，或者通過由可滲透材料中的磁場產(chǎn)生的偶極互相作用。但是，一個(gè)優(yōu)選的方法是把電子脈沖施加到一個(gè)激活電極或者電組件30a，數(shù)據(jù)單元10a10d被固定或者被限制(例如整體上被形成)到一個(gè)電接地(electricalground)或者導(dǎo)電基板(conductingbase)30b上。為了在移位寄存器8中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，輸入單元20的狀態(tài)適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)定，預(yù)期數(shù)據(jù)位然后被輸入數(shù)據(jù)單元10a10d系列，例如數(shù)據(jù)位可以被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)單元10a。當(dāng)附加數(shù)據(jù)位被輸入到移位寄存器8時(shí)，先前進(jìn)入的數(shù)據(jù)位則沿著移位寄存器下移。在每一個(gè)移動(dòng)步驟期間或者每一個(gè)移動(dòng)步驟之后，通過感測系列中最后的數(shù)據(jù)單元10d的狀態(tài)或者方向，數(shù)據(jù)從移位寄存器8中被讀出。輸出端單元或者終端單元34(其方向可以有利地被固定)，可以幫助讀出數(shù)據(jù)。參考圖2和3中所示的優(yōu)選實(shí)施例，現(xiàn)在這些原理更詳細(xì)地^皮探討。通過聚焦響應(yīng)于被施加到電組件或者激活電極130a的電子脈沖的該寄存器的內(nèi)部工作的方式，圖2闡釋了數(shù)據(jù)是如何被輸入到存儲(chǔ)器移位寄存器108中的。(為清楚起見，被用來施加電壓到電組件130a的控制器沒有被圖示。)圖2A表示的是處于在任何數(shù)據(jù)輸入之前的初始化狀態(tài)的移位寄存器108，其中所有的雙穩(wěn)數(shù)據(jù)單元100a100d系列處于一個(gè)機(jī)械穩(wěn)定"向后"的傾斜位置，其代表類型"0"的數(shù)據(jù)位。這些數(shù)據(jù)單元100a100d是導(dǎo)電的并且和電接地或者導(dǎo)電基板130b電通信。輸出端單元或者終端單元134被固定在一個(gè)向后位置。在圖2B，輸入單元120已經(jīng)或者通過啟動(dòng)被定位在附近的單獨(dú)的電極或者通過使用廣播的方式(見下面)被定位為向前(120的頂部向右)，使得它的末端部分140鄰近數(shù)據(jù)單元100a的末端部分144。為了寫類型"l"的數(shù)據(jù)位(相對于類型"0"的數(shù)據(jù)位，不過該命名"l"和"0"可以在這個(gè)討論中是相反的，而不損失通用性)，兩種不同的電子脈沖順次被施加到電組件130a。這些脈沖階梯的第一個(gè)被闡釋在圖2B和圖2C中，其中瞬態(tài)正電勢被施加到電組件130a，作為感應(yīng)電荷遷移的結(jié)果是末端部分140和144變成帶負(fù)電荷。(或者，可以施加瞬態(tài)負(fù)電勢，末端部分變成正電荷。)結(jié)果，輸入單元120和數(shù)據(jù)單元100a互相排斥對方，導(dǎo)致了圖2C所示的布局。作為這種相互作用的結(jié)果，輸入單元120和輸入數(shù)據(jù)單元100a已經(jīng)各自移動(dòng)到了一個(gè)新的機(jī)械穩(wěn)定位置。注意輸入單元120現(xiàn)在是"向后，，傾斜，而數(shù)據(jù)單元100a現(xiàn)在是"向前"傾斜，而數(shù)據(jù)單元100b100d繼續(xù)"向后"傾斜。被用于輸入一個(gè)類型"1"的數(shù)據(jù)位的第二個(gè)脈沖階梯被闡釋在圖2D和2E。如圖2D中所示，電組件130a被再次充電。結(jié)果是數(shù)據(jù)單元100a和100b互相排斥對方，導(dǎo)致圖2E中所示的結(jié)果。這個(gè).由向后傾斜的數(shù)據(jù)單元100a和向前傾斜的數(shù)據(jù)單元100b的特定的組合構(gòu)成了(通過定義)類型"l"的數(shù)據(jù)位。為了寫一個(gè)另外的數(shù)據(jù)位，在類型"0"的這種情況下，使用了由圖2F和2G闡釋的脈沖階梯。在這種情況下，在移動(dòng)其他數(shù)據(jù)單元之前，輸入單元120處于其向后位置。圖2F闡釋了正在被充電的電組件130a，以使得數(shù)據(jù)100b和100c互相排斥對方，導(dǎo)致圖2G中所示的結(jié)果。在圖2G中，數(shù)據(jù)單元100a代表類型"0"的數(shù)據(jù)位，而數(shù)據(jù)單元100b和100c現(xiàn)在代表類型"1，，的數(shù)據(jù)位。對比圖2G和2E表明"l，，數(shù)據(jù)位已經(jīng)被沿著寄存器下移并且遠(yuǎn)離輸入單元120,這是"0"數(shù)據(jù)位已經(jīng)被引進(jìn)到移位寄存器108的結(jié)果。為了寫類型"O"的另一個(gè)數(shù)據(jù)位，由圖2H和21闡釋的脈沖階梯被使用。這個(gè)步驟類似于由圖2F和2G闡釋的步驟，作為附加的"0"位已經(jīng)被引入移位寄存器108的結(jié)果——圖2G的"1"和"0"兩個(gè)數(shù)據(jù)位正被沿著寄存器下移。注意通過適當(dāng)定位輸入單元120和然后施加電子脈沖到電組件130a，其然后導(dǎo)致一個(gè)電場被施加于數(shù)據(jù)單元100a100d，數(shù)據(jù)能進(jìn)入移位寄存器108。另外，施加電子脈沖到電組件130a具有沿著寄存器108移位數(shù)據(jù)位的效果。但是，更優(yōu)選地，沒有兩個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)單元100a100d在向前的位置，因?yàn)檫@樣一個(gè)結(jié)構(gòu)將不便于在脈沖之后把這些連續(xù)的向前的單元中的最左面的單元移動(dòng)到向后的位置。一個(gè)相關(guān)的問題是如何使一個(gè)擁有N個(gè)數(shù)據(jù)單元(例如100a100d)的存儲(chǔ)器移位寄存器可使用，其中，數(shù)據(jù)單元最初隨機(jī)地分布在向前或者向后的位置之間并且包括兩個(gè)或者更多的連續(xù)的向前傾斜的數(shù)據(jù)單元的實(shí)例。模擬顯示假如終端單元134在向后的位置并且"O，，數(shù)據(jù)位被輸入到移位寄存器，如果移位寄存器大于N次地(例如2030次，若N-2000)被施加脈沖波，那么移位寄存器將完全被"0"數(shù)據(jù)位填充。圖3闡釋的是數(shù)據(jù)如何以連續(xù)的方式從移位寄存器108被讀出，例如到控制器14。圖3A表明了在數(shù)據(jù)位序列"010"已經(jīng)進(jìn)入移位寄存器108之后，數(shù)據(jù)單元100a100d如何被配置。從移位寄存器108將被讀出的第一個(gè)數(shù)據(jù)位是和數(shù)據(jù)單元100d相關(guān)聯(lián)的"0"位；為這個(gè)目的，這個(gè)數(shù)據(jù)單元的方向(例如它是向前傾斜還是向后傾斜)被確定。這能夠通過若干方法之一來實(shí)現(xiàn)，如下所述。在數(shù)據(jù)單元100d的方向已經(jīng)被確定向后傾斜之后，然后電勢被施加于電組件130a，就如圖3B中所示。這導(dǎo)致了圖3C中所示的結(jié)構(gòu)，其中仍將要被讀出的"0"和"1，，數(shù)據(jù)位已經(jīng)被移向終端單元134。接下來，數(shù)據(jù)單元100d的方向被再次詢問并且被發(fā)現(xiàn)向前傾斜，其表明"l"數(shù)據(jù)位，因?yàn)樵谶@個(gè)特定的實(shí)施例中，向前傾斜的數(shù)據(jù)單元在定義上和"l"數(shù)據(jù)位相關(guān)聯(lián)。而且，既然"l，，數(shù)據(jù)位由向前傾斜的數(shù)據(jù)位、后面跟隨向后傾斜的數(shù)據(jù)位代表，那么在下一個(gè)數(shù)據(jù)位(在本例中，"0"數(shù)據(jù)位)能被從移位寄存器108檢索之前，在這點(diǎn)上施加兩個(gè)連續(xù)的脈沖到電組件130a是必要的。就像在圖3中所示的一樣，一旦數(shù)據(jù)已經(jīng)從移位寄存器108中被讀出，根據(jù)圖2中所示的方法，它們可以被寫回到移位寄存器中。也要注意，數(shù)據(jù)可以被輸入或者寫入移位寄存器108中，正如數(shù)據(jù)從移位寄存器中被讀出。在圖2和3的實(shí)施例中，向后傾斜的固定的終端單元134確保最后的數(shù)據(jù)單元100d正確地移動(dòng)，即使數(shù)據(jù)單元100d的右邊沒有可移動(dòng)的數(shù)據(jù)單元。也就是說，每一個(gè)激活脈沖傳輸數(shù)據(jù)單元100c的狀態(tài)到數(shù)據(jù)單元100d。一種確定數(shù)據(jù)單元100d的方向的方法是光學(xué)。例如，來自光發(fā)射器(圖中未示出的)的光可以被直接導(dǎo)向數(shù)據(jù)單元100d，從這個(gè)數(shù)據(jù)單元反射的光正被光電二極管或者其他檢測器(圖中未示出的)檢測。被觀測到的反射通常取決于數(shù)據(jù)單元100d的方向，即通過檢測器和任何其他光學(xué)組件的正確對準(zhǔn)，能夠使得入射在檢測器上的光的量能強(qiáng)烈地依賴于數(shù)據(jù)單元100d是向前傾斜還是向后傾斜。光學(xué)檢測單元能被直接制造到控制器14的控制電路中。另外，光學(xué)采集組件能被設(shè)置在或者嵌入電組件130a或者導(dǎo)電基板130b，因?yàn)殡娊M件130a和導(dǎo)電基板1.3必b中的每一個(gè)可以部分地或者完全地透明，因?yàn)檫@些.表面的導(dǎo)電性不必很高。另外，光學(xué)共振效果(其可能涉及輸出端單元134)能被使用以加強(qiáng)當(dāng)數(shù)據(jù)單元100d處于向前或者向后位置時(shí)被檢測到的光的量的差異。如果使光發(fā)射器和檢測器遠(yuǎn)離移位寄存器108是有用的，可以將波導(dǎo)用于傳送光。確定數(shù)據(jù)單元100d的方向的其他方法也能被使用。例如，如果磁性薄膜已經(jīng)被沉積在數(shù)據(jù)單元100d上，則當(dāng)數(shù)據(jù)單元100d移動(dòng)的時(shí)候，檢測器(例如，被集成進(jìn)一個(gè)附近的硅片)能被用來檢測場的幅度或者方向的改變。相似地，通過測量其對于附近固定的單元(例如，單元134)的電容量，數(shù)據(jù)單元100d的方向可以被確定。另一種使數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲(chǔ)器移位寄存器的方法被參照圖4描述，其示出了一個(gè)被控制器114控制的存儲(chǔ)器移位寄存器108'。用這種方法，輸入單元20和電極22被輸入單元120'(其功能是接收單元)取代。輸入單元120'被設(shè)計(jì)成被相同的電極130a啟動(dòng)，該電極130a被用來向數(shù)據(jù)單元100a100d施加電場。例如，輸入單元120'可以被制造成具有不同的特性(例如其形狀可能不同于數(shù)據(jù)單元100a100d的形狀)，以使得它能獨(dú)立于數(shù)據(jù)單元被尋址。通過施加至少兩種不同的電磁脈沖到電組件130a(例如具有在時(shí)間相關(guān)性和/或幅度上不同的波形的脈沖)，這可以被完成。對于脈沖之一，輸入單元120'表現(xiàn)得像個(gè)接收器，該脈沖又影響這個(gè)輸入單元的位置。例如，輸入單元120'可能被向前推向數(shù)據(jù)單元100a，作為隨后的輸入單元120'和數(shù)據(jù)單元100a之間的互相作用的結(jié)果——數(shù)據(jù)然后被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)單元100a100d，類比于圖2所示的過程。這種廣播方法排除了被連接到圖1的電極22的專用線的需要。這在概念上與廣播無線電信號(hào)和使用調(diào)諧到該信號(hào)的接收器相類似。使用一系列如圖5A中所示的數(shù)據(jù)單元，證明該原理的實(shí)驗(yàn)被實(shí)施。大約5厘米長的涂有導(dǎo)電石墨的紙卡片160用一個(gè)重物164(例如一塊0.25gm的鋼塾片)被加重。每一個(gè)卡片160被固定在鋁夾(aluminumholder)168中的一個(gè)支點(diǎn)(pivotpoint)166上，該鋁夾提供了兩個(gè)止點(diǎn)，(stoppoints)170a、170b，在所述止點(diǎn)之外所迷卡片不能旋轉(zhuǎn)。以這種方式，一系列雙穩(wěn)單元172#皮形成。在這個(gè)系列中的數(shù)據(jù)單元的第一個(gè)被圖5B中所示的器件所取代，其提供了一種輸入數(shù)據(jù)的方法。這個(gè)器件的右手邊是一個(gè)雙穩(wěn)單元174，其相同于雙穩(wěn)單元172(并且其包括一個(gè)紙卡片160'，一個(gè)重物164'，一個(gè)支點(diǎn)166'，一個(gè)鋁夾168'和止點(diǎn)170a'、170b'，所有的這些都與未加撇號(hào)的組件相同)，除了兩個(gè)附加重物176a和176b的加入(它們分別位于支點(diǎn)166'的上面和下面)。附加重物176a和176b的一個(gè)目的是增加雙穩(wěn)單元174的慣性矩；另一個(gè)目的是通過仔細(xì)權(quán)衡附加重物176a和176b的質(zhì)量來減小這個(gè)雙穩(wěn)單元174所經(jīng)受的凈重力轉(zhuǎn)矩(netgravitationaltorque)。圖5B中所示的器件的左手邊是一個(gè)形狀相似于卡片160的固定的導(dǎo)電桿(conductingbeam)177;當(dāng)160'響應(yīng)于正在被施加的電子脈沖從"向后"向"向前"移位的時(shí)候，這個(gè)導(dǎo)電桿排斥紙卡片160'(見下面)。桿177、雙穩(wěn)單元174和雙穩(wěn)單元172系列都毗鄰于一個(gè)導(dǎo)電基板178并且一起形成了一個(gè)簡單的存儲(chǔ)器移位寄存器。代替使用單元上面的平面導(dǎo)電電極，一個(gè)脈沖電勢被施加在導(dǎo)電基板178和導(dǎo)電介質(zhì)(它們已經(jīng)被施加到一個(gè)圍繞在移位寄存器周圍的塑料盒的內(nèi)部)之間。這樣的電子布置在雙穩(wěn)單元172、174的末端部分(具體地在160、160'的末端部分)和桿177中產(chǎn)生電荷，以使得雙穩(wěn)單元172就像數(shù)據(jù)單元100a100d—樣互相排斥對方，就像上面結(jié)合圖2和3中所示的實(shí)施例所討論的一樣。實(shí)際上，雙穩(wěn)單元172響應(yīng)于一個(gè)正在被施加的8.5kV、40ms的脈沖移動(dòng)；雙穩(wěn)單元174響應(yīng)于一個(gè)2.7kV、300ms的脈沖移動(dòng)；注意在宏觀距離上保持高電場需要高電壓。系列中的最后的雙穩(wěn)單元172的位置被一個(gè)LED/光電二極管檢測器(圖中未示出的)讀取。一臺(tái)計(jì)算機(jī)(圖中未示出的)控制該寄存器、給任意的文本消息編碼、把它們沿移位寄存器發(fā)送，然后讀取它們。8個(gè)雙穩(wěn)單元172的移位寄存器足夠長以保存字母表的單個(gè)的編碼字母。盡管該數(shù)據(jù)單元能被構(gòu)建為機(jī)械地滑動(dòng)連接或者(像上面所描述的一樣)圍繞固定支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的宏觀單元，但是一個(gè)更好的方法是依賴數(shù)據(jù)單元本身的彈性變形(例如彎曲或扭轉(zhuǎn))。這允許數(shù)據(jù)單元的機(jī)械特性通過它們的形狀、粘彈性能以及它們的阻力(如果它們沉入液體之中)被改變。一種這樣的彈性變形的方法現(xiàn)在參考圖6來被描述，其表示了一個(gè)模制的彈性片180——其例如是由PDMS、聚合物(二甲基硅酮)制成——的透視圖。被用來制造這個(gè)片的模具(圖中未示出)可能簡單地是一組緊密地間隔的像箱子一樣的突出物，其被壓入PDMS或者另一個(gè)彈性材料的時(shí)候產(chǎn)生被很薄的柔性的(flexible)壁184分離的基本上矩形的坑182。通過在不膨脹的剛性基底上模制(mold)彈性體，然后通過添加溶劑使彈性體膨脹，壁184被推入，從而使得從圖6中的壁184的方向，雙穩(wěn)幾何構(gòu)型是明顯的。這些壁184能被制作成用作雙穩(wěn)單元。時(shí)變分子(time-dependentmolecular)動(dòng)態(tài)計(jì)算確認(rèn)模制的彈性片180能形成功能存儲(chǔ)器移位寄存器(functioningmemoryshiftregister)的一部分。該彈性片180被一個(gè)周期為10nm的點(diǎn)質(zhì)量(其被阻尼彈簧連接以模擬連續(xù)動(dòng)力)的立方晶格模型化(modeled)。在這些計(jì)算中，彈性片180的膨脹被直接地模型化。具體而言，該彈性材料被認(rèn)為附著于一個(gè)以圍繞彈性片180的外面為周長的剛性框架，并且當(dāng)所述晶體逐漸地膨脹的時(shí)候，彈性片180達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。另外，數(shù)據(jù)沿寄存器的移位也被模型化，在壁184的每一個(gè)表面上的靜電力對于所施加的電壓以每一個(gè)時(shí)間步(timest印)被計(jì)算；機(jī)械系統(tǒng)的產(chǎn)生的連續(xù)動(dòng)力也被計(jì)算。下面的尺寸的組合基于彈性片180產(chǎn)生移位寄存器的良性運(yùn)行1)被放置在雙穩(wěn)存儲(chǔ)器單元或者壁184之上35nm的一個(gè)電極(圖6中未示出，但是在圖7A中能看到)；2)壁184的間距138nm;3)壁的長度240nm;4)壁高140nm(即，垂直于電極的尺寸)；和5)壁厚40nm。為了實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)，彈性片180被膨脹以給出一個(gè)最終的容積，其比它最初的容積大26%。對于壁位置的任何組合(其不包括兩個(gè)連續(xù)向前傾斜的位置)，對于9xl05Pa的彈性模量，2.7volt、30ns長的脈沖將要以50ns推進(jìn)(advance)數(shù)據(jù)單元(即移動(dòng)壁1S4)。各種不同的數(shù)據(jù)單元(由壁184表示)的尺寸參數(shù)和彈性參數(shù)應(yīng)該理想地被控制使得每個(gè)壁184正確地移動(dòng)。這些尺寸參數(shù)和彈性參數(shù)必須被控制的程度與理想地被制造的存儲(chǔ)器將工作的電壓范圍有關(guān)。數(shù)據(jù)單元應(yīng)該理想地正確地移動(dòng)，不管它鄰近的數(shù)據(jù)單元的位置如何。也就是說，它是否移動(dòng)到另一個(gè)雙穩(wěn)位置應(yīng)該優(yōu)選地僅僅依賴于它和一個(gè)鄰近的數(shù)據(jù)單元是否指向彼此。實(shí)際上，被場提供到數(shù)據(jù)單元的能量EF取決于其他因素，例如它和它的相鄰數(shù)據(jù)單元是否平行或者指向遠(yuǎn)離彼此的方向。比較于其雙穩(wěn)態(tài)屏障，如果被場提供到一個(gè)數(shù)據(jù)單元(由給定的壁184表示)的能量太低，它將不翻轉(zhuǎn)；而如果它太高，朝向電極的引力單獨(dú)地就能克服雙穩(wěn)態(tài)屏障。對于一個(gè)理想地被制造的存儲(chǔ)器，我們限定其操作裕量(operatingmargin)為M=(V叩/V，average)2，這是數(shù)據(jù)單元在其上對于一個(gè)給定的平均操作電壓V。p-average能正確地被操作的范圍。因?yàn)楸浑妷好}沖傳給壁184的能量取決于V。p2，M也是在制造中對于在最佳電壓上的工作器件被允許的能量屏障的范圍。對于圖6的設(shè)計(jì)，壁184的間距和這些壁的高度被系統(tǒng)地優(yōu)化以給出一個(gè)最大的操作裕量。這導(dǎo)致先前描述的幾何構(gòu)型，其和一個(gè)±21%的操作裕量相對應(yīng)。該操作范圍可以在先前的段落描述的簡單的幾何構(gòu)型上通過使用圖7中所示的幾何構(gòu)型被加強(qiáng)，在圖7中，彈性壁184'的一個(gè)100nm長的中心部分(由附圖標(biāo)記200表示)被提高到周圍材料204a、204b的高度。在這種情況下，壁184'的鄰近部分208a、208b垂直地凹入60nm。圖7A表示了這個(gè)布置的平面圖，包括一個(gè)激活電極210;對應(yīng)的截面剖視圖被表示在圖7B中。因此，壁184和184'能被制作成像上面所描述的數(shù)據(jù)單元100a100d—樣運(yùn)行。作為集中在中心部分200(在這里，和其他壁184的互相作用是最強(qiáng)烈的)中的感應(yīng)電荷的結(jié)果，圖7的優(yōu)化幾何構(gòu)型把操作裕量提高到了±29%。現(xiàn)在，參考圖8~11，討論本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例使用成對的初級(jí)數(shù)據(jù)單元和次級(jí)數(shù)據(jù)單元(其被本領(lǐng)域的一些人分別稱為是主單元和從單元)。圖8和圖9闡釋了在存在由兩個(gè)導(dǎo)電元件或電極450a、450b施加的電場的情況下，這些單元享有的多穩(wěn)態(tài)機(jī)械位置。圖8A表示了在存在取向?yàn)?向下"的方向的電場的情況下，處在它的機(jī)械穩(wěn)定性位置之一中的孤立的帶正電的初級(jí)數(shù)據(jù)單元452;在存在這個(gè)電場的情況下，它的另一個(gè)機(jī)械穩(wěn)定性位置被表示為虛像并且被參考數(shù)字452'標(biāo)示。該初級(jí)數(shù)據(jù)單元452沿著它的末端部分之一452a被固定在導(dǎo)電元件450a。如圖8B中所示，在存在被取向?yàn)橄蛳碌南嗤妶龅那闆r下，一個(gè)孤立的帶負(fù)電的次級(jí)數(shù)據(jù)單元456被定向?yàn)橹绷⒂跈C(jī)械穩(wěn)定性位置中；數(shù)據(jù)單元456的部分456a被固定在導(dǎo)電元件450a。圖9A和9B表示了在存在被取向?yàn)?向上"的方向上的電場的情況下，初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元452和456的機(jī)械穩(wěn)定性方向。在這種情況下，帶正電的初級(jí)數(shù)據(jù)單元452在穩(wěn)定性位置是直立的，如圖9A所示。如圖9B所示，帶負(fù)電的次級(jí)數(shù)據(jù)單元456在存在向上的電場的情況下?lián)碛袃蓚€(gè)機(jī)械穩(wěn)定性位置，其中一個(gè)被顯示為虛像并且被標(biāo)號(hào)為456'。因此，數(shù)據(jù)單元452和456擁有或者一個(gè)或者兩個(gè)機(jī)械穩(wěn)定性位置，這取決于-皮施加電場的方向。在存在一個(gè)電場且互相在一起的情況下(如圖10中所示)，初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元452和456的機(jī)械穩(wěn)定性位置可能稍微偏離它們在存在一個(gè)電場但是彼此隔離的情況下(如圖8和9中所示)的機(jī)械穩(wěn)定性位置。也就是說，讓數(shù)據(jù)單元452和456彼此鄰近可能在它們各自的機(jī)械穩(wěn)定性位置上產(chǎn)生輕度的波動(dòng)，如圖IOB中的箭頭所提示的。其相對應(yīng)的平面圖被表示在圖10A中。圖IIA、IIB、11C和11D以連續(xù)的方式表示了"l"數(shù)據(jù)位在被輸入器件之后是如何被沿移位寄存器傳輸?shù)摹Ｔ趫DIIA、IIB、11C和11D的每一個(gè)圖中，"P，，和"S，，分別代表初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元。數(shù)字"1"、"2"、"3，，和"4，，和各自的初級(jí)和次級(jí)單元對相關(guān)，數(shù)字指示當(dāng)數(shù)據(jù)位從一個(gè)對被傳輸?shù)较乱粋€(gè)對的時(shí)候所經(jīng)過的路徑。"+"和"-"符號(hào)作為"初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元分別是帶正負(fù)電荷"的提示，不過如果所有的單元的極性是相反的，該實(shí)施例也能工作。這些平面圖也給觀察者有關(guān)每一個(gè)數(shù)據(jù)單元從垂直狀態(tài)偏離的程度的提示，因?yàn)槊恳粋€(gè)數(shù)據(jù)單元已經(jīng)被投射到導(dǎo)電元件450a的平面上。例如，在圖IIA中，可以看出數(shù)據(jù)單元Pl+偏離得相對強(qiáng)烈；而數(shù)據(jù)單元Sl-是直立的。被標(biāo)號(hào)460表示的虛線是一個(gè)"傳播軸"，其指示數(shù)據(jù)位通過該器件傳播的基本方向。用在這里的約定是一個(gè)基本面向傳播軸460("向前")的初級(jí)數(shù)據(jù)單元代表一個(gè)"l"數(shù)據(jù)位，而一個(gè)基本遠(yuǎn)離這個(gè)軸("向后")的初級(jí)數(shù)據(jù)單元代表一個(gè)"O，，數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)單元Pl+、P2+、P3+、P4+、51-、S2-、S3-和S4-優(yōu)選地被浸入一個(gè)非游離、高介電常數(shù)(K)的液體(圖中未示出)，作為制造過程中的一部分中其被嵌入，使得雷諾數(shù)較低。該液體被用來減少表面壓力并且可以包括DMSO、NMP或者乙腈。在圖IIA中，電場方向向下，并且該器件處于靜止?fàn)顟B(tài)，向下的電場把每一個(gè)初級(jí)數(shù)據(jù)單元拉入雙穩(wěn)位置之一Pl+向前("l"數(shù)據(jù)位)和P2+、P3+和P4+向后("O"數(shù)據(jù)位)。[這個(gè)數(shù)據(jù)位用一個(gè)單獨(dú)的電極(圖中未示出)或者用一種例如先前被描述的傳播方式能被輸入]。每一個(gè)次級(jí)數(shù)據(jù)單元Sl-、S2-、S3-和S4-被向上拉，幾乎垂直于導(dǎo)電元件450a的平面。在圖11B中，現(xiàn)在電場已經(jīng)被逆轉(zhuǎn)為向上的方向，其有"向上拉"初級(jí)數(shù)據(jù)單元Pl+、P2+、P3+和P4+以及向下拉次級(jí)數(shù)據(jù)單元Sl-、52-、S3-和S4-的效果。每一個(gè)次級(jí)數(shù)據(jù)單元已經(jīng)向兩個(gè)雙穩(wěn)機(jī)械位置之一移動(dòng)，這個(gè)位置通過次級(jí)數(shù)據(jù)單元和它的相對應(yīng)的初級(jí)數(shù)據(jù)單元之間的相互作用被確定。在圖11C中，數(shù)據(jù)單元響應(yīng)于方向向上的被施加的電場繼續(xù)移動(dòng)。具體而言，S1-已經(jīng)移動(dòng)到更接近于P2十[它的對應(yīng)的"下一個(gè)初級(jí)單元"]，而S2-、S3-和S4-已經(jīng)移動(dòng)到更遠(yuǎn)離它們的對應(yīng)的"下一個(gè)初級(jí)單元"。在圖11D中，電場再一次被逆轉(zhuǎn)以使得它方.向向上，從而把所有的初級(jí)數(shù)據(jù)單元Pl+、P2+、P3+和P4+帶入雙穩(wěn)位置，并且垂直于(upright)次級(jí)數(shù)據(jù)單元Sl-、S2-、S3-和S4-。具體而言，P2+經(jīng)受了Sl-的吸引力(在圖11C中也能看到)并且被向下拉到一個(gè)向前("l"數(shù)據(jù)位)的位置。其他的初級(jí)數(shù)據(jù)單元Pl+、P3+和P4+通過提供附近的帶電單元(如下面的例子中所討論的)或者通過控制它們的形狀被構(gòu)建，使得在不存在一個(gè)臨近的前面次級(jí)單元的情況下，它們被向下拉并且被拉進(jìn)向后("o"數(shù)據(jù)位)的位置。在下面所描述的數(shù)字運(yùn)算中，帶負(fù)電荷的靜止單元或者點(diǎn)電荷462實(shí)現(xiàn)了這個(gè)作用。當(dāng)數(shù)據(jù)單元進(jìn)入圖11D中所示的新的平衡位置的時(shí)候，P2+現(xiàn)在處于向前("l"數(shù)據(jù)位)的位置，而其他初級(jí)單元處于向后("0，，數(shù)據(jù)位)的位置。通過比較圖IIA和IID，我們能看出，"l"數(shù)據(jù)位已經(jīng)通過移位寄存器器件前進(jìn)。圖11的曲折的幾何構(gòu)型是為了明確的目的。由于數(shù)據(jù)流由于不同的數(shù)據(jù)單元的吸引力發(fā)生，布置在更為線性的陣列上的數(shù)據(jù)單元將不會(huì)趨向于向前傳播信息。通過在2維陣列(例如圖ll之一所示)布置數(shù)據(jù)單元，朝向向后拉數(shù)據(jù)單元PJ可定位PJ以使信息前進(jìn)到Sn-。圖11的數(shù)據(jù)單元的行為現(xiàn)在被參考特定的模型計(jì)算而討論，在模型計(jì)算中數(shù)據(jù)單元(其能被制造成柔性高分子桿)被模型化為剛性轉(zhuǎn)動(dòng)桿。在這個(gè)模型中，初級(jí)數(shù)據(jù)單元Pl+、P2+、P3+和P4+長0.52微米，而次級(jí)數(shù)據(jù)單元Sl-、S2-、S3-和S4-長0.72微米，但是初級(jí)數(shù)據(jù)單元和次級(jí)數(shù)據(jù)單元的寬度和厚度對計(jì)算的重要性僅僅在于它們決定阻尼系數(shù)(其在這里被作為一個(gè)常數(shù))。平行于導(dǎo)電元件450a的平面的單元的相對位置能從圖11中搜集到。初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元被模型化為擁有各自的支點(diǎn)，次級(jí)數(shù)據(jù)單元的支點(diǎn)位于導(dǎo)電元件450a的平面中，初級(jí)數(shù)據(jù)單元的支點(diǎn)位于這個(gè)平面之上的0.06微米的位置；以這種方式定位支點(diǎn)有利于優(yōu)化初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元之間的互動(dòng)。除了初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元，附近有靜止的單元462(見圖11)，其被設(shè)想有一個(gè)點(diǎn)電荷-1.67xlO^C并且被定位在導(dǎo)電元件450a之上的0.6微米的位置。初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元兩者被認(rèn)為在它們各自的中心頂部邊緣有一個(gè)點(diǎn)電荷——值為2.35xl(T"C。在第n個(gè)數(shù)據(jù)單元，一個(gè)轉(zhuǎn)矩ln從由本地場施加在該單元上的靜電力產(chǎn)生，該本地場是被施加的內(nèi)在場的總和，包括來自其他初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元的場，以及來自點(diǎn)電荷462的場。外部施加的場(其被標(biāo)繪在圖12中)從被施加到電極450a、450b的電勢和來自表面電荷的內(nèi)在場產(chǎn)生。第二轉(zhuǎn)矩2n從彈性恢復(fù)力產(chǎn)生，其使角度0n(其是第n個(gè)數(shù)據(jù)單元與垂直線所形成的角)達(dá)到平衡。對于在大小上比/8更小的角，轉(zhuǎn)矩斜率d2n/d^相對于初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元分別等于2.50xl0國"和1.25x1015N-m/radian。對于大于/8的角，轉(zhuǎn)矩斜率加倍以模擬一個(gè)被固定在導(dǎo)電元件450a所在平面上的真實(shí)柔性懸臂的行為。帶負(fù)電荷的靜止單元462阻止初級(jí)數(shù)據(jù)單元從垂直方向向外傾斜多于28度。因?yàn)槌跫?jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元的動(dòng)量是可以被忽略的，因此第n個(gè)杠桿運(yùn)動(dòng)的方程式是den/dt=(ln+2n)"n。4吏用被標(biāo)繪的外部場的周期邊界條件，在圖12中所示的數(shù)據(jù)單元的運(yùn)動(dòng)的結(jié)果通過數(shù)值上求這個(gè)方程式的解的方式產(chǎn)生。阻尼系數(shù)^對于初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元這兩者是4xl(T22N-m-s/radian，這是一個(gè)對于液體粘稠度0.5cP而估計(jì)的一個(gè)合適的數(shù)字。液體介電常數(shù)被選擇為20。圖12表示的是被標(biāo)繪在圖的左邊的外部場中的數(shù)據(jù)單元的運(yùn)動(dòng)。箭頭跟隨單個(gè)的"l，，位，其從P3+移動(dòng)到S3-，然后再到P4+。靜止的內(nèi)在的場是-3.2V/m。"l，，數(shù)據(jù)位從P3+移動(dòng)到S3-的傳輸發(fā)生在該場在方向上被逆轉(zhuǎn)并且被增加到5.2V/m的時(shí)候。在這個(gè)逆轉(zhuǎn)后，初級(jí)數(shù)據(jù)單元在垂直的方向上被向上拉，并且S3-被P3+吸引以向內(nèi)傾斜。然后該外部場被轉(zhuǎn)換成O，允許P4+被S3-吸引，以使得P4+的方向和"1"的狀態(tài)相對應(yīng)。該場下降到-5V/m加快了該系統(tǒng)向靜止?fàn)顟B(tài)回歸，其最終被內(nèi)在的場穩(wěn)定化以完成該循環(huán)。制備具有不同的極性和密度的電荷的柔性單元對于圖11所示的實(shí)施例是重要的。盡管對不同的區(qū)域進(jìn)行圖案化以使得它們具有不同的電荷可以通過引入附加的光刻步驟被實(shí)現(xiàn)，這將需要精確對準(zhǔn)并大大地增加制造成本。一個(gè)優(yōu)選的方案是設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器移位寄存器以使得具有不同電荷的那些區(qū)域具有不同的高度。在微接觸印刷(microcontactprinting)中，具有在其表面上形成的分子墨水圖案的圖案化壓模(stamp)被與扁平的基片(substrate)相接觸。墨水僅僅在壓模突出的地方被傳輸?shù)奖馄降幕Ｈ绻娲乇皇紫仁┘拥奖馄降幕?，然后該壓模被與該基片相接觸，則墨水將要被傳輸?shù)阶罱咏摶膲耗?。用這個(gè)原理，包括各種不同的數(shù)據(jù)單元Pl+、Sl-、P2+、S2-、P3+、S3-、P4+、S4-的模制的存儲(chǔ)器和一個(gè)扁平的油墨(inked)板接觸，以優(yōu)先地將一種化學(xué)物質(zhì)僅僅傳輸?shù)阶铐攲颖砻?。在傳輸墨水之前，這個(gè)最頂層表面的化學(xué)性質(zhì)將要被修改以固定將要被傳輸?shù)奈镔|(zhì)。頂部電極也可以用特定的化學(xué)物質(zhì)官能化。通過在數(shù)據(jù)單元Pl+、Sl-、P2+、S2國、P3+、S3國、P4+、S4-(其優(yōu)選地被固定在底部導(dǎo)電元件或者電極450a)上定位頂部導(dǎo)電元件或者電極450b,該器件能被裝配以在它的內(nèi)部(即在頂部和底部導(dǎo)電元件450a和450b之間)包括不能電離的高介電常數(shù)溶劑(圖中未示出)。從導(dǎo)電元件450a和450b的表面或者數(shù)據(jù)單元(Pl+、Sl-、P2+、S2-、P3+、S3-、P4+、S4-)的表面進(jìn)入溶劑的離子首先將會(huì)被保持在那個(gè)表面上的任何電荷吸引以形成一個(gè)雙層。但是，在被導(dǎo)電元件450a、450b施加的適當(dāng)高的電場中，離子能被拉開以到另一個(gè)表面。如果這另一個(gè)表面被官能化以便永久地結(jié)合這些移動(dòng)的離子，兩個(gè)表面將有永久性的電荷。當(dāng)外部電勢從器件上被移除的時(shí)候，一個(gè)永久性的內(nèi)在的場將會(huì)保持。在這里被公開的優(yōu)選的存儲(chǔ)器移位寄存器實(shí)施例包括被布置在一個(gè)系列中的數(shù)據(jù)單元。就如圖13中所示，在該系列中的數(shù)據(jù)單元不必被安排成一行，而是該系列能形成一個(gè)螺旋狀的形狀。在圖13中，一個(gè)輸入單元504被定位在系列數(shù)據(jù)單元510(它們一起形成了存儲(chǔ)器移位寄存器502)的一端。這個(gè)輸入單元504可以有利地像在上面結(jié)合圖4所描述的輸入或者接收單元120'—樣運(yùn)行，以使得先前被描述的廣播方式能被用來輸入數(shù)據(jù)，例如用一個(gè)電極(在圖13中未被示出)。如果許多移位寄存器502被使用，它們可以被布置以形成同心環(huán)(圖中未示出)，一個(gè)移位寄存器圍繞著鄰近的移位寄存器。同心幾何構(gòu)型允許許多移位寄存器有效地以高密度被封裝，而仍然保持大的轉(zhuǎn)彎半徑。在這樣一個(gè)同心布局中的所有移位寄存器能用單個(gè)電極被并行地操作。對于圖14中所示的交叉點(diǎn)類型存儲(chǔ)器件530，現(xiàn)在討論緊密地布置移位寄存器的另一種方法。在由底線544和頂線548(其彼此偏移)組成的群所限定的每一個(gè)交叉點(diǎn)540，定位了一個(gè)移位寄存器502(為清楚起見，在圖14中未示出，但是可見圖13)。注意一系列離散觸點(diǎn)564、568把一個(gè)基礎(chǔ)芯片(圖中未示出)分別連接到各個(gè)線544和548。這個(gè)布局允許僅從器件530的一邊訪問移位寄存器502。在每一個(gè)交叉點(diǎn)540或者節(jié)點(diǎn)上的移位寄存器502通過對線544和548的獨(dú)特的組合施加電勢的方式被存取。一些行/列的組合和節(jié)點(diǎn)不對應(yīng)，這個(gè)事實(shí)通過系統(tǒng)控制器(圖中未示出)能被處理。因此，線544、548和它們的相關(guān)交叉點(diǎn)540形成了一個(gè)存儲(chǔ)層，其中(如果需要的話)許多能被堆疊在彼此的頂部。通過輕微地偏置這些層，以一種搭迭的布局，每一個(gè)層能被直接附著于下面的驅(qū)動(dòng)芯片。圖15A表示了線544(但是，為清楚起見，沒有線548)中的幾條。表示在15B中的器件530的剖視圖闡釋了線544和548中的每一條可以有利地分別包括平行的波導(dǎo)574和578，其依次可以和一個(gè)芯片(未示出)、例如一個(gè)硅片光通信。使用和被用來產(chǎn)生線544—樣的模具，移位寄存器502可以在底部波導(dǎo)574的表面上被形成。另外，波導(dǎo)574和578可以有利地導(dǎo)電，以使得一個(gè)電勢被施加。就像上面所描述的一樣，系列中的最后的數(shù)據(jù)單元的方向能被光學(xué)地檢測，以使得儲(chǔ)存在移位寄存器502中的數(shù)據(jù)能被讀出。光學(xué)檢測通過調(diào)整波導(dǎo)574和578之間的間距與移位寄存器502中的最后一個(gè)數(shù)據(jù)單元(例如，在圖2和3中可見的數(shù)據(jù)單元100d)的幾何構(gòu)型成為可能，以使得依靠移位寄存器502中的最后一個(gè)數(shù)據(jù)單元的位置，光586被散射——從一個(gè)波導(dǎo)578到另一個(gè)波導(dǎo)574。如果數(shù)據(jù)單元510是大約.0,2平方微米，那么移位寄存器502將可能是大約10平方微米(如果該移位寄存器包括2500個(gè)這樣的數(shù)據(jù)單元)。這樣的尺寸使它們本身并入到一個(gè)模制波導(dǎo)。當(dāng)這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)被附著于一個(gè)控制器/驅(qū)動(dòng)芯片的時(shí)候，精確的疊加就不需要了。在圖14和15中所示的交叉點(diǎn)類型的存儲(chǔ)器器件530可以包括圖2和3中所示類型的存儲(chǔ)器移位寄存器或者圖11所示類型的存儲(chǔ)器移位寄存器，或者它們的某種組合。通過壓花、通過紫外光固化或熱壓印或者通過傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，器件530的各種不同的組件能形成。觸點(diǎn)形成方法提供了高分辨率、低成本和形成多層圖案的能力。各種不同層的精確的平面內(nèi)的對準(zhǔn)可能是不需要的，因?yàn)橥ㄟ^在層里壓印有特定形狀的基準(zhǔn)標(biāo)志，然后當(dāng)層被聚集到一起形成一個(gè)集成器件的時(shí)候，這些形狀幫助把不同的層帶到它們的在平面中的正確位置上，充分的對準(zhǔn)能被實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)器、檢測、控制、誤差修正和接口優(yōu)選地由微加工電子器件所構(gòu)成的其他集成組件實(shí)施。大的存儲(chǔ)器移位寄存器具有能在每個(gè)存儲(chǔ)器層上堆疊更多信息的優(yōu)勢，而小的存儲(chǔ)器移位寄存器能更快地存取信息并且更少地被缺陷或者局部移位誤差阻礙。在向存儲(chǔ)器移位寄存器寫數(shù)據(jù)之前，控制器(例如圖1的控制器14和圖4的控制器114)能找出不良的寄存器，以使得它們不被用來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。與被用在硬盤驅(qū)動(dòng)器中的相類似誤差糾正編碼能被用來在誤差產(chǎn)生的時(shí)候來修正它們。另外，數(shù)據(jù)能被編碼以便在不同的寄存器之間"展開"，以使得如果一個(gè)寄存器壞了，數(shù)據(jù)能被恢復(fù)?？刂破髂鼙挥脕砀櫲魏涡掳l(fā)現(xiàn)的壞的寄存器。本發(fā)明可能實(shí)施在其他具體的形式之中，而不偏離它的精神和本質(zhì)特征。被描述的實(shí)施例將被認(rèn)為在各個(gè)方面僅僅是示例性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍通過后附的權(quán)利要求而不是前面的描迷被指示。在這個(gè)意義之內(nèi)的所有變化和權(quán)利要求書的等同的范圍將包栝在該范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種數(shù)據(jù)器件，包括排列成系列的至少四個(gè)數(shù)據(jù)單元，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)單元被固定到基板上并且在多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間是可移動(dòng)的；和至少一個(gè)把電磁場同時(shí)施加到所有數(shù)據(jù)單元的組件，其中響應(yīng)于電磁場被施加到所有數(shù)據(jù)單元，至少一個(gè)數(shù)據(jù)單元從一個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置移動(dòng)到另一個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置。2、權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)器件，包括輸入單元，在施加電磁場到數(shù)據(jù)單元之后，該輸入單元把數(shù)據(jù)輸入到所述的數(shù)據(jù)單元中。3、權(quán)利要求2的數(shù)據(jù)器件，其中輸入單元在多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間是可移動(dòng)的。4、權(quán)利要求3的數(shù)據(jù)器件，還包括電極，其控制輸入單元的位置。5、權(quán)利要求2的數(shù)據(jù)器件，包括一個(gè)終端單元，當(dāng)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)器件被讀出的時(shí)候，該終端單元的位置保持固定，輸入單元和終端單元位于數(shù)據(jù)單元系列的相反端。6、權(quán)利要求2的數(shù)據(jù)器件，其中輸入單元能在多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間被所述至少一個(gè)組件施加的電磁場移動(dòng)，其中被施加的電磁場不將任何數(shù)據(jù)單元移動(dòng)到一個(gè)新的機(jī)械穩(wěn)定位置。7、權(quán)利要求l的數(shù)據(jù)器件，其中所述基板是導(dǎo)電的。8、權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)器件，所述數(shù)據(jù)單元可以在兩個(gè)機(jī)械穩(wěn)定位置之間可逆轉(zhuǎn)地移動(dòng)。9、權(quán)利要求l的數(shù)據(jù)器件，其中(i)第一類型的數(shù)據(jù)位由第一機(jī)械穩(wěn)定位置中的一個(gè)單一的數(shù)據(jù)單元表示，(ii)不同于第一類型的第二類型的數(shù)據(jù)位由兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元表示，其中的一個(gè)數(shù)據(jù)單元位于不同于第一機(jī)械穩(wěn)定位置的第二機(jī)械穩(wěn)定位置，而另一個(gè)數(shù)據(jù)單元位于第一機(jī)械穩(wěn)定位置。10、權(quán)利要求l的數(shù)據(jù)器件，所述系列包括至少20個(gè)數(shù)據(jù)單元。11、權(quán)利要求l的數(shù)據(jù)器件，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)單元包括初級(jí)和次級(jí)數(shù)據(jù)單元這兩者。12、權(quán)利要求l的數(shù)據(jù)器件，其中機(jī)械穩(wěn)定位置由被施加的電場引發(fā)。13、權(quán)利要求l的數(shù)據(jù)器件，其中機(jī)械穩(wěn)定位置產(chǎn)生自數(shù)據(jù)單元的內(nèi)在彈性，其不是由被施加的電場引發(fā)的。14、一種存儲(chǔ)器移位寄存器，包括導(dǎo)電基板；至少具有8個(gè)數(shù)據(jù)單元的組，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)單元具有(i)被固定在導(dǎo)電基板的部分，和(ii)可移動(dòng)的末端部分，每一個(gè)數(shù)據(jù)單元可以在第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和第二機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之間可逆轉(zhuǎn)地移動(dòng)；至少一個(gè)接近數(shù)據(jù)單元的導(dǎo)電元件，其中響應(yīng)于被施加在導(dǎo)電元件和基板之間的電勢，電荷在數(shù)據(jù)單元中累積，使得對于具有(i)不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)和(ii)比起它們各自的基板部分更接近彼此的各自的末端部分的任何兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元，所述的兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元彼此互相排斥，導(dǎo)致所述的兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元中的每一個(gè)從一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)到另一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)移動(dòng)；和位于單元組的一端的輸入單元，該輸入單元方便數(shù)據(jù)輸入到移位寄存器中。15、權(quán)利要求14的移位寄存器，其中(i)第一類型的數(shù)據(jù)位由第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中的一個(gè)單一的數(shù)據(jù)單元表示，(ii)不同于第一類型的第二類型的數(shù)據(jù)位由兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)單元表示，其中的一個(gè)數(shù)據(jù)單元處于不同于第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的第二機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中，而另一個(gè)數(shù)據(jù)單元處于第一機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中。16、權(quán)利要求15的移位寄存器，其中對于每一個(gè)表示第一類.型的數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)單元，其末端部分比其固定部分更接近輸入單元。17、權(quán)利要求15的移位寄存器，其中基板和數(shù)據(jù)單元由單獨(dú)的一塊材料形成。18、權(quán)利要求15的移位寄存器，其中數(shù)據(jù)單元由經(jīng)受了膨脹過程的模制聚合物形成。19、一種使用權(quán)利要求14的移位寄存器的方法，包括通過將輸入單元定位在預(yù)定的位置以及然后在導(dǎo)電元件和基板之間施加電勢，在寄存器中輸入第一數(shù)據(jù)位，從而將至少一個(gè)數(shù)據(jù)單元從第一穩(wěn)定機(jī)械結(jié)構(gòu)移動(dòng)到第二穩(wěn)定機(jī)械結(jié)構(gòu)。20、權(quán)利要求19的方法，其中所述的定位包括使輸入單元的末端部分接近數(shù)據(jù)單元的末端部分。21、權(quán)利要求19的方法，還包括對于每一個(gè)附加的數(shù)據(jù)位，通過將輸入單元定位在預(yù)定的位置以及然后在導(dǎo)電元件中引入電子脈沖，在寄存器中輸入附加的數(shù)據(jù)位，第一數(shù)據(jù)位沿著數(shù)據(jù)單元組移位并且遠(yuǎn)離輸入單元。22、權(quán)利要求19的方法，其中寄存器包括終端單元，當(dāng)數(shù)據(jù)從寄存器被讀出的時(shí)候，該終端單元保持固定，該方法還包括通過確定鄰近終端單元的數(shù)據(jù)單元的機(jī)械結(jié)構(gòu)而從寄存器讀出數(shù)據(jù)位。23、權(quán)利要求19的方法，其中寄存器包括至少100個(gè)數(shù)據(jù)單元。24、權(quán)利要求19的方法，還包括在導(dǎo)電元件和基板之間施加電磁勢能，以使得輸入單元從一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被移動(dòng)到另一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)保持不變。25、權(quán)利要求19的方法，還包括光學(xué)地從寄存器讀出數(shù)據(jù)。全文摘要一種電子機(jī)械存儲(chǔ)器件，其包括方便數(shù)據(jù)輸入的輸入單元、一系列數(shù)據(jù)單元和一個(gè)方便數(shù)據(jù)讀出的終端單元。每一個(gè)數(shù)據(jù)單元具有至少兩個(gè)穩(wěn)定的機(jī)械方向，這些方向能被用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。通過施加一個(gè)瞬變電磁脈沖到數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)可以被輸入該器件。該器件被構(gòu)建成，使得當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)位被輸入數(shù)據(jù)單元系列的時(shí)候，任何先前已經(jīng)被輸入該系列的數(shù)據(jù)位被移向終止數(shù)據(jù)單元。文檔編號(hào)G11C19/00GK101300642SQ200680041326公開日2008年11月5日申請日期2006年11月6日優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日發(fā)明者G·M·麥克雷爾蘭德申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司