金屬-絕緣體相變觸發(fā)器的制造方法
【專利摘要】一種金屬－絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器使用雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對中所選擇的一個來表示MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)。MIT觸發(fā)器包括MIT器件，該MIT器件具有電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)以提供雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對?？梢杂删幊屉妷哼x擇所述對中的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。一旦選擇了雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)就能夠由施加到MIT器件的偏置電壓保持。
【專利說明】金屬-絕緣體相變觸發(fā)器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]N/A
[0003]與聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)有關(guān)的聲明
[0004]N/A
【背景技術(shù)】
[0005]現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及相關(guān)處理系統(tǒng)通常包括處理器和某些形式的存儲器。處理器通常負(fù)責(zé)執(zhí)行計(jì)算機(jī)的各種計(jì)算任務(wù)，而存儲器存儲數(shù)據(jù)，其用于計(jì)算任務(wù)并由計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生。借助處理器的處理和借助存儲器的數(shù)據(jù)儲存的架構(gòu)劃分在此類系統(tǒng)的幾乎整個歷史中都證明是成功的。
[0006]例如，通常的通用計(jì)算機(jī)常常包括中央處理單元(CPU)和主存儲器，它們通過一個或多個通信信道(例如數(shù)據(jù)、命令和地址總線)彼此通信。通常，CPU提供裝置以執(zhí)行各種算數(shù)和邏輯運(yùn)算，提供操作排序，否則就控制通用計(jì)算機(jī)的狀況。例如，實(shí)際上所有CPU都提供功能或操作，用于從存儲器讀取數(shù)據(jù)、向存儲器寫入數(shù)據(jù)，及執(zhí)行程序，其包括利用數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定任務(wù)的指令集。另外，CPU可以處理與通用計(jì)算機(jī)外部的外圍設(shè)備以及子系統(tǒng)的輸入/輸出(I/o)許可通信。在一些實(shí)例中，CPU甚至可以提供圖形處理，以處理產(chǎn)生和更新圖形顯示單元(例如監(jiān)視器)。
[0007]相反，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主存儲器可以包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、只讀存儲器(ROM)、可編程ROM(PROM)、閃存和各種其他存儲器類型中的一個或多個，其通常提供相對狹小的容量組合。這些容量中的主要部分存儲CPU執(zhí)行并使用的計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主存儲器中可以找到的或常常與之相關(guān)的其他有限容量中的是某些存儲器管理功能。例如，主存儲器的DRAM存儲器子系統(tǒng)可以擁有用于存儲于其中的數(shù)據(jù)的自動刷新的電路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]參考結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明，會更易于理解根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的多個特征，在附圖中，相似的參考標(biāo)記指代相似的結(jié)構(gòu)元件，其中:
[0009]圖1示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變器件的簡化截面圖。
[0010]圖2示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變器件的電流-電壓(1-V)特性的曲線圖，其呈現(xiàn)出電流控制負(fù)微分電阻。
[0011]圖3A示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器的框圖。
[0012]圖3B示出了根據(jù)本文所述原理的另一個實(shí)例的金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器的框圖。
[0013]圖4示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器的原理圖。
[0014]圖5示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的可移位存儲器的框圖，該可移位存儲器采用了金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器。
[0015]圖6示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的、設(shè)定并保持金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法的流程圖。
[0016]特定實(shí)例具有除上述附圖中所示特征以外的其他特征和替代上述附圖中所示特征的其他特征。以下參考上述附圖詳細(xì)說明這些及其他特征。
【具體實(shí)施方式】
[0017]根據(jù)本文所述原理的實(shí)例提供了基于與金屬-絕緣體相變(MIT)相關(guān)的負(fù)微分電阻(NDR)的觸發(fā)器。具體地，根據(jù)本文所述原理的實(shí)例，MIT器件的電流控制(CC)NDR可以提供雙穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)對或雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對。根據(jù)多個實(shí)例，MIT器件的CC-NDR提供的工作狀態(tài)雙穩(wěn)定性可以用于存儲信息。具體地，雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)可以代表用于存儲信息的邏輯狀態(tài)。此外，根據(jù)以下實(shí)例，存儲的信息隨后可以轉(zhuǎn)發(fā)或傳送到其他器件。信息的存儲及隨后的轉(zhuǎn)發(fā)是觸發(fā)器和更普遍的存儲器單元的主要特性。因而，根據(jù)多個實(shí)例，具有提供有利于存儲和轉(zhuǎn)發(fā)信息的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)的CC-NDR的MIT器件可以用于實(shí)現(xiàn)MIT觸發(fā)器。MIT觸發(fā)器和由MIT觸發(fā)器構(gòu)造的MIT存儲器單元廣泛地適用于多個存儲器架構(gòu)，例如包括但不限于移位寄存器和可移位存儲器系統(tǒng)。
[0018]觸發(fā)器或者與觸發(fā)器共有許多操作特性的相關(guān)存儲器單元是最現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)和相關(guān)處理系統(tǒng)的集成部件。具體地，例如，實(shí)際上可以在所有CPU、存儲寄存器和高速緩存器(例如，L1、L2等)中發(fā)現(xiàn)觸發(fā)器和存儲器單元。另外，例如一些主存儲器，最引人注目的是近來開發(fā)的所謂的“可移位存儲器”，可以使用觸發(fā)器或按照觸發(fā)器工作的SRAM存儲器單元。
[0019]根據(jù)本文所述原理的實(shí)例，與其他存儲器技術(shù)相比，MIT觸發(fā)器和MIT存儲器單元可以提供在工作狀態(tài)(即邏輯狀態(tài))之間相對快速的轉(zhuǎn)換以及低功耗，在一些實(shí)例中是極低的功耗。例如，用于MIT觸發(fā)器或MIT存儲器單元中的單個雙端MIT器件可以具有小于約50乘50納米(nm)數(shù)量級的總體尺寸，并可以呈現(xiàn)出亞納秒(ns)轉(zhuǎn)換時間。另外，根據(jù)一些實(shí)例，MIT器件用以實(shí)現(xiàn)MIT器件的轉(zhuǎn)換所耗費(fèi)的能量可以小于，在一些實(shí)例中是大大小于約100毫微微焦耳。此外，根據(jù)一些實(shí)例，包括具有CC-NDR的MIT器件的示例性觸發(fā)器易于與包括IV族、II1-V族和I1-VI族半導(dǎo)體中的一個或多個的傳統(tǒng)集成電路(IC)集成。例如，可以使用在傳統(tǒng)IC表面上的后端或表面沉積添加工藝來制造MIT器件。根據(jù)一些實(shí)例，本文所述的基于MIT器件的觸發(fā)器和存儲器單元可以結(jié)合多種基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的電路、存儲器系統(tǒng)、中央處理單元(CPU)、和多種專用集成電路(ASIC)來使用。
[0020]圖1示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變(MIT)器件10的簡化截面圖。如所示的，MIT器件10是雙端器件，包括層12，布置在第一或“頂”電極14與第二或“底”電極16之間。層12包括金屬一絕緣體相變(MIT)材料。因而，層12可以稱為“MIT材料層”12或簡稱為“MIT層”12。根據(jù)多個實(shí)例，第一和第二電極14、16是導(dǎo)體，其有利于編程信號(例如，編程電壓)和偏置信號(例如偏置電壓)施加到MIT材料層12的MIT材料。根據(jù)多個實(shí)例，編程信號可以用于設(shè)定MIT器件的工作狀態(tài)，而偏置信號用于一旦設(shè)定了就保持工作狀態(tài)。[0021]在一些實(shí)例中，MIT材料層12是薄膜層，具有幾十納米數(shù)量級的厚度。例如，MIT材料層12的MIT材料可以具有在約10納米(nm)到約IOOnm之間的厚度。在另一個實(shí)例中，MIT材料層12的薄膜MIT材料可以在約20nm到約50nm之間厚。在再另一個實(shí)例中，MIT材料層12的MIT材料的總厚度可以小于約30nm。
[0022]借助本文的定義，MIT材料是諸如過渡金屬氧化物之類的材料，其能夠至少在一部分材料內(nèi)經(jīng)歷從絕緣體到導(dǎo)體的相變，但不限于此。在此，將從絕緣體到導(dǎo)體的相變稱為“絕緣體到金屬的相變”。例如，在一些實(shí)例中，絕緣體到金屬的相變可以起因于或由于材料的焦耳加熱，其引起了絲狀金屬相形成。絲狀金屬相的形成可以有利于電流通過否則就是絕緣體的物質(zhì)的傳導(dǎo)。因而，根據(jù)一些實(shí)例，金屬一絕緣體相變可以是溫度驅(qū)動的。根據(jù)多個實(shí)例，焦耳加熱可以是場引起的或者電流引起的。例如，包括這個金屬一絕緣體相變材料(例如過渡金屬氧化物)的器件可以在器件的至少一部分電流一電壓(1-V)特性上具有或呈現(xiàn)出前述的CC-NDR。
[0023]根據(jù)多個實(shí)例，MIT器件10的MIT材料基本上可以是任何金屬氧化物或類似的材料，其呈現(xiàn)出或能夠呈現(xiàn)出與金屬一絕緣體相變相關(guān)的電流控制NDR。具體地，根據(jù)一些實(shí)例，MIT材料層12的MIT材料可以包括基本上任何過渡金屬氧化物，其在至少一部分MIT材料層12中提供與金屬一絕緣體相變相關(guān)的CC-NDR。例如，MIT材料可以包括鈮的氧化物。在另一個實(shí)例中，氧化鈦可以用作MIT材料層12的MIT材料。在其他實(shí)例中，可以經(jīng)歷MIT相變的鎢、錳、鐵和釩以及其摻雜合金的氧化物可以用作MIT材料層12的MIT材料。例如,可以使用的其他金屬氧化物包括但不限于，氧化鎳、鉻摻雜的氧化鎳、鈦酸鍶、鉻摻雜的鈦酸鍶、及其兩個或多個的多種組合。
[0024]在一些實(shí)例中，MIT材料層12可以包括晶體金屬氧化物。在這些實(shí)例的一些中，晶體氧化物可以是單晶體。在其他實(shí)例中，MIT材料層12包括非晶金屬氧化物。在再其他的實(shí)例中，MIT材料層12包括納米晶體氧化物或微晶金屬氧化物。例如，借助本文的定義，納米晶體金屬氧化物是包括或包含具有約50到IOOnm或者更小尺寸的多個納米級晶體的金屬氧化物，而微晶氧化物可以包括具有微米范圍(例如大于約IOOnm)中尺寸的晶體。
[0025]根據(jù)多個實(shí)例，第一和第二電極14、16包括導(dǎo)電材料或?qū)w。例如，第一電極14和第二電極16可以包括金屬。例如，第一電極和第二電極14、16的金屬可以包括單不限于，金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鈀(Pd)、鉬(Pt)、鎢(W)、釩(V)、鉭(Ta)和鈦(Ti)以及其合金。根據(jù)多個實(shí)例，其他金屬以及致使或可以致使其導(dǎo)電的其他材料(例如高摻雜的半導(dǎo)體、到段氧化物、導(dǎo)電氮化物等)可以用作第一電極14和第二電極16。此外，在一些實(shí)例中，第一電極14的導(dǎo)電材料可以與第二電極16的導(dǎo)電材料不同。在其他實(shí)例中，第一和第二電極14、16包括相同的導(dǎo)電材料。
[0026]另外,第一電極和第二電極14、16可以包括多于一個層。例如,可以在基于鉬的電極與MIT材料層12的金屬氧化物之間使用鈦層。在一些實(shí)例中，用于電極14、16的材料可以充當(dāng)擴(kuò)散勢壘。例如，氮化鈦可以用作擴(kuò)散勢壘。在一些實(shí)例中，第一和第二電極14、16之一或二者的導(dǎo)電材料可以包括用作MIT材料層12的金屬氧化物的金屬。例如，當(dāng)MIT材料層12包括氧化鈦時，電極14、16之一或二者可以包括鈦。類似的，當(dāng)MIT材料層12包括氧化鉭時，電極14、16之一或二者可以包括鉭。例如，在再其他的實(shí)例中，諸如鎢的耐熱材料可以用于電極14、16會暴露于極高溫度(例如在制造過程中)的情形。[0027]根據(jù)一些實(shí)例，當(dāng)工作在某些溫度附近或以下時(例如“某些溫度”為室溫或高于室溫),MIT器件10在某些偏置電平可以呈現(xiàn)出CC-NDR，其中，某些溫度取決于MIT器件的材料。具體地，在冷卻到臨界溫度以下時，多個MIT材料呈現(xiàn)出CC-NDR。例如，將基于氧化鈦的MIT器件冷卻到低于約155開氏度(K)(約-188攝氏度)(例如，通過將MIT器件浸入液氦或液氮中)可以在一系列偏置電平上在MIT器件10中產(chǎn)生CC-NDR。例如，其他材料可以在室溫或者甚至更高溫度呈現(xiàn)出CC-NDR。
[0028]本文將負(fù)微分電阻(NDR)定義為器件中的負(fù)電壓一電流關(guān)系。具體地，NDR的特征在于橫跨器件的電壓隨通過器件的電流增大而減小。相反，諸如“歐姆”或常規(guī)電阻器件的非NDR器件呈現(xiàn)出正電壓一電流關(guān)系。即，隨著橫跨器件的電壓增大，流過器件的電流也增大。本文將電流控制NDR定義為如下的NDR:在MIT器件的工作范圍中產(chǎn)生雖然有可能是電壓的多值函數(shù)，但卻是電流的單值函數(shù)的MIT器件的電流一電壓(1-V)特性。
[0029]圖2示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變器件的電流-電壓(1-V)特性的曲線圖，其呈現(xiàn)出電流控制負(fù)微分電阻。圖2中示出的1-V特性曲線意圖說明在多個雙端MIT器件中發(fā)現(xiàn)的典型1-V特性曲線的普遍觀察到的特點(diǎn)。如所示的，MIT器件1-V特性曲線具有大致S形輪廓，具有在S形中部的區(qū)域20，其表示MIT器件1-V特性曲線的電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)區(qū)。CC-NDR區(qū)20將1-V特性曲線分割為總體上位于CC-NDR區(qū)20以下的第一工作區(qū)30和總體上位于CC-NDR區(qū)20以上的第二工作區(qū)40。第一工作區(qū)30以相對較高的MIT器件電阻為特征，而第二工作區(qū)40以相對較低的MIT器件電阻為特征。因此，例如，第一工作區(qū)30可以稱為1-V特性曲線的“高電阻”區(qū)30，第二工作區(qū)40可以稱為1-V特性曲線的“低高電阻”區(qū)40。進(jìn)一步如所示的，1-V特性曲線在第一拐點(diǎn)22從CC-NDR區(qū)20到第二工作區(qū)40轉(zhuǎn)變，并且在第二拐點(diǎn)24進(jìn)一步從CC-NDR區(qū)20到第一工作區(qū)30轉(zhuǎn)變。第一拐點(diǎn)22對應(yīng)于第一閾值電壓Vtlu，而第二拐點(diǎn)24對應(yīng)于第二閾值電壓Vth，2。
[0030]根據(jù)多個實(shí)例，呈現(xiàn)出圖2所示的1-V特性曲線的MIT器件可以被配置為在CC-NDR區(qū)20之上或之下以穩(wěn)態(tài)方式工作(即，在第一或第二工作區(qū)30、40的任意一個內(nèi))。具體地，根據(jù)多個實(shí)例，如果MIT器件由在第一閾值電壓Vtlu與第二閾值電壓Vth，2之間的偏置電壓Vbias偏置，那么MIT器件就會在兩個工作區(qū)30、40中的任意一個中呈現(xiàn)出雙穩(wěn)態(tài)工作。保留在第一區(qū)30和第二區(qū)40 二者中同時將橫跨器件的電壓保持在范圍Vtlu〈V〈Vth，2內(nèi)的能力提供了 MIT器件工作的雙穩(wěn)態(tài)。因而，當(dāng)被配置為保持在Vtlu〈V〈Vth，2的電壓范圍內(nèi)時，MIT器件的CC-NDR提供了對應(yīng)于在兩個工作區(qū)30、40內(nèi)的雙穩(wěn)態(tài)工作的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對。
[0031]而且，可以使用編程電壓來選擇所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對的中的特定一個工作狀態(tài)。根據(jù)一些實(shí)例，編程電壓可以是暫時施加到MIT器件的電壓。具體地，根據(jù)多個實(shí)例，可以通過施加低于第一閾值電壓Vtlu或者高于第二閾值電壓Vth，2的編程電壓來選擇所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對中的特定一個工作狀態(tài)。一旦去除了編程電壓并重新建立的偏置電壓，MIT器件就趨向于返回并工作在由施加的編程電壓所選擇的該特定雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)中。
[0032]例如，如果由與偏置電阻器串聯(lián)的電壓源提供偏置電壓Vbias，MIT器件就能夠工作在雙穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)對，其由負(fù)載線50與MIT器件1-V特性曲線的交叉點(diǎn)來確定，如所示的。例如，所述對中的第一穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)52可以位于第一工作區(qū)30中，并可以表示MIT器件的所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對中的第一個工作狀態(tài)。類似地，所述對中的第二穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)54可以位于第二工作區(qū)40中，并可以表示MIT器件的所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對中的第二工作狀態(tài)。負(fù)載線50的斜度與偏置電阻器的電阻有關(guān)，如圖2所示的。
[0033]在圖2所示的實(shí)例中，可以通過向MIT器件施加小于第一閾值電壓Vtlu的編程電壓來選擇第一雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)?？商鎿Q地，對于所示實(shí)例，可以通過向MIT器件施加大于第二閾值電壓vth，2的編程電壓來選擇第二雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。具體地，在將小于第一閾值電壓Vthjl的編程電壓施加到MIT器件時，MIT器件的工作點(diǎn)移動到對應(yīng)于所施加編程電壓的1-V特性曲線上的點(diǎn)(即移動到第一閾值電壓Vtlu以下)。隨后，在去除編程電壓并重新建立偏置電壓Vbias時，MIT器件的工作點(diǎn)就移動到并穩(wěn)定在第一工作點(diǎn)52。只要以偏置電壓Vbias偏置MIT器件，MIT器件就會以基本上穩(wěn)態(tài)方式工作在第一工作點(diǎn)52(即，將保持第一雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài))。
[0034]另一方面，施加大于或高于第二閾值電壓Vth，2的編程電壓會導(dǎo)致MIT器件的工作點(diǎn)移動到在第二閾值電壓vth，2之上的1-V特性曲線上的相應(yīng)點(diǎn)。隨后的編程電壓的去除和偏置電壓Vbias的重新建立會導(dǎo)致MIT器件工作點(diǎn)穩(wěn)定在圖2所示的第二工作點(diǎn)54。MIT器件隨后將工作在第二工作點(diǎn)54，以保持第二雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，只要將偏置電壓Vbias提供給MIT器件。
[0035]在另一個實(shí)例中(未示出)，在第一和第二閾值電壓Vtlu、Vth，22間的偏置電壓Vbias可以由電壓源直接提供(無偏置電阻器)。在這個實(shí)例中，相應(yīng)的負(fù)載線(未示出)可以基本上垂直。如上所述，MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)由在兩個工作區(qū)30、40各自一個內(nèi)的在基本上垂直的負(fù)載線與MIT器件的1-V特性曲線之間交叉點(diǎn)對來表示。因此，根據(jù)多個實(shí)例，在這個實(shí)例中的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)中的選擇和工作可以基本上類似于包括偏置電阻器和圖2中的負(fù)載線50的以上說明。
[0036]MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)也稱為“有阻狀態(tài)”，因?yàn)樗鼈儽硎綧IT器件的有區(qū)別的不同絕對電阻。此外，由于可以選擇性地建立或編程由CC-NDR區(qū)20產(chǎn)生的MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，借助本文的定義，每一個雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)也可以通稱為MIT器件的“可選擇電阻”、“可編程電阻”或“可選擇/可編程電阻狀態(tài)”。
[0037]此外，本文所用的冠詞“一”旨在具有其在專利領(lǐng)域的通常含義，即“一個或多個”。例如，“金屬一絕緣體相變(MIT)器件”表示一個或多個MIT器件，因而，“MIT器件”在此明確表示“(多個)MIT器件”。此外，對“頂”、“底”、“高”、“低”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”或“右”的任何提及在此都并非旨在是限制性的。此外，詞語“約”在此應(yīng)用于數(shù)值時，大致表示在用于產(chǎn)生該數(shù)值的設(shè)備的容差范圍內(nèi)，或者在一些實(shí)例中，它表示加或減10%，或者加或減5%，或者加或減1%，除非明確指明有所不同。此外，本文的實(shí)例旨在僅是說明性的，出于討論的目的而提出，決不是限制性的。
[0038]圖3A示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器100的框圖。圖3B示出了根據(jù)本文所述原理的另一個實(shí)例的金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器100的框圖。根據(jù)多個實(shí)例，MIT觸發(fā)器100可以以與數(shù)據(jù)或D型觸發(fā)器(D觸發(fā)器)基本上類似的方式運(yùn)行。具體地，MIT觸發(fā)器100在MIT觸發(fā)器100的數(shù)據(jù)或輸入端口 D存儲信號的邏輯狀態(tài)或數(shù)據(jù)值。例如，輸入信號的邏輯狀態(tài)可以由MIT觸發(fā)器100存儲為MIT觸發(fā)器100的元件或多個元件(即MIT器件)的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。在一些實(shí)例中，MIT觸發(fā)器100的輸出端口 Q的邏輯狀態(tài)呈現(xiàn)或設(shè)定為與MIT觸發(fā)器100的存儲邏輯狀態(tài)相對應(yīng)。由于借助D觸發(fā)器，即使在輸入信號被去除或者改變邏輯狀態(tài)的情況下，也可以保持MIT觸發(fā)器100的存儲邏輯狀態(tài)和輸出端口邏輯狀態(tài)中的一個或二者。在多個實(shí)例中，MIT觸發(fā)器100可以被配置為基本上模擬包括但不限于時鐘D觸發(fā)器和主從或多級D觸發(fā)器的幾個觸發(fā)器中任意一個的功能。
[0039]具體地，在一些實(shí)例中，MIT觸發(fā)器100可以被配置為“時鐘”觸發(fā)器，用以存儲(例如按照元件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài))輸入信號的邏輯狀態(tài)，其在施加到MIT觸發(fā)器100的時鐘脈沖Pdk期間出現(xiàn)。例如，如果在輸入端口 D的輸入信號在至少一部分時鐘脈沖Pdk期間具有第一邏輯狀態(tài)S1 (例如邏輯高)，MIT觸發(fā)器100的邏輯狀態(tài)就可以設(shè)定為相應(yīng)的第一邏輯狀態(tài)M1 (例如，邏輯高或邏輯低之一)，例如。在設(shè)定之后，可以在時鐘脈沖Pdk終止后，將第一邏輯狀態(tài)M1保持為MIT觸發(fā)器100的存儲邏輯狀態(tài)。而且，例如，在沒有時鐘脈沖Pdk時，也可以由MIT觸發(fā)器100保持第一邏輯狀態(tài)M1，不管輸入信號的邏輯狀態(tài)是否改變。
[0040]具體地，根據(jù)一些實(shí)例，MIT觸發(fā)器100的存儲邏輯狀態(tài)可以僅在時鐘脈沖Pcdk期間按照輸入信號邏輯狀態(tài)而改變。如果在隨后的時鐘脈沖Pdk期間，輸入信號具有對應(yīng)于MIT觸發(fā)器100的另一個邏輯狀態(tài)的邏輯狀態(tài)，MIT觸發(fā)器100的存儲邏輯狀態(tài)可以改變。例如，當(dāng)在隨后的時鐘脈沖Pdk期間輸入信號具有第二邏輯狀態(tài)S2時，具有設(shè)定為第一邏輯狀態(tài)M1的邏輯狀態(tài)的MIT觸發(fā)器100可以改變或設(shè)定為對應(yīng)于輸入信號的第二邏輯狀態(tài)S2的第二邏輯狀態(tài)M2?？梢栽趫D3A所示的時鐘輸入端口 Clk將時鐘脈沖Pcdk提供給MIT觸發(fā)器100。
[0041]如圖3A所示，MIT觸發(fā)器100包括金屬一絕緣體相變(MIT)器件110，具有電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)。根據(jù)多個實(shí)例，MIT器件110被配置為提供MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對。在一些實(shí)例中，雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)在MIT器件110的電流一電壓(1-V)特性上由1-V特性曲線的CC-NDR區(qū)彼此隔開。根據(jù)多個實(shí)例，能夠借助編程電壓來選擇所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對。此外，根據(jù)多個實(shí)例，一旦選擇了雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，就能夠由施加到MIT器件110的偏置電壓來保持雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。因而，在由編程電壓選擇或編程雙狀態(tài)工作狀態(tài)并且隨后由偏置電壓保持的情況下，也可以將可選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)稱為可編程工作狀態(tài)。根據(jù)多個實(shí)例，選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)表示MIT觸發(fā)器100的邏輯狀態(tài)。
[0042]根據(jù)多個實(shí)例，MIT器件110呈現(xiàn)出S形1-V特性曲線(例如參見圖2)，具有在1-V特性曲線的CC-NDR區(qū)之上的第一拐點(diǎn)(例如，圖22中的拐點(diǎn)22)和在1-V特性曲線的CC-NDR區(qū)之下的第二拐點(diǎn)(例如，圖22中的拐點(diǎn)24)。根據(jù)一些實(shí)例，第一拐點(diǎn)對應(yīng)于S形1-V特性曲線的第一閾值電壓Vtlu(例如圖2中的Vtlu)，第二拐點(diǎn)對應(yīng)于S形1-V特性曲線的第二閾值電壓Vth，2(例如圖2中的Vth，2)。在一些實(shí)例中，雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)中的第一個在低于第二拐點(diǎn)并在第一和第二閾值電壓AVpVtt2之間的1-V特性曲線的區(qū)域內(nèi)。在一些實(shí)例中，雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)中的第二個在高于第一拐點(diǎn)并在第一和第二閾值電壓Vtlu、Vth；2之間的ι-v特性曲線的區(qū)域內(nèi)。在一些實(shí)例中，可以借助小于第一閾值電壓Vtlu的編程電壓來選擇MIT器件110的第一雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)(或電阻狀態(tài))。在一些實(shí)例中，大于第二閾值電壓Vth，2的編程電壓可以選擇MIT器件110的第二雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。
[0043]在一些實(shí)例中，MIT器件110是雙端器件。具體地，根據(jù)一些實(shí)例，MIT器件110可以具有第一端112和第二端114。在一些實(shí)例中，第一端112可以被配置為接收編程電壓，其建立MIT器件110的可選擇雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。另外，第一端112可以被配置為接收偏置電壓，其保持或維持MIT器件110的可選擇電阻狀態(tài)。在一些實(shí)例中，第二端114可以連接到地電位(即接地)。
[0044]在一些實(shí)例中，可以連接雙端MIT器件110以工作在電壓模式中。在電壓模式中，雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)由在MIT器件110的一個端子(例如第一端112)或橫跨端子112、114的電壓對或電壓狀態(tài)來表示。例如，圖3A將MIT器件110示出為連接在電壓模式中的雙端器件，第二端114接地。在其他實(shí)例中，流過MIT器件110的電流(例如進(jìn)入端子112或離開端子114)的值由MIT器件110的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)確定，并表示MIT觸發(fā)器100的存儲邏輯狀態(tài)。例如，MIT器件110可以串聯(lián)連接在MIT傳感器100的其他組件之間。在這些實(shí)例中，MIT器件110被稱為連接以工作在電流模式中。具體地，在電流模式中，所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對由流過串聯(lián)連接的MIT器件110的電流的電流狀態(tài)對來表示。例如，圖3B將MIT器件110示出為雙端器件，串聯(lián)連接以工作在電流模式中。
[0045]在一些實(shí)例中，MIT器件110包括第一電極、第二電極和在第一和第二電極之間的金屬一絕緣體相變(MIT)材料。例如，MIT器件110可以基本上類似于圖1中所示的MIT器件10。具體地，在一些實(shí)例中，金屬一絕緣體相變材料可以與電極接觸。在其他實(shí)例中，可以在金屬一絕緣體相變材料與一個或兩個電極之間插入另一個導(dǎo)電材料層。根據(jù)一些實(shí)例，另一個導(dǎo)電材料層可以包括導(dǎo)體和半導(dǎo)體中的一個或二者。
[0046]再次參考圖3A和3B所示的實(shí)例，MIT觸發(fā)器100可以進(jìn)一步包括驅(qū)動器120。驅(qū)動器120被配置為提供編程信號，以建立雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，并進(jìn)一步設(shè)定MIT觸發(fā)器100的邏輯狀態(tài)。驅(qū)動器120還被配置為提供偏置電壓，以維持建立的可選擇電阻，并保持MIT觸發(fā)器100的邏輯狀態(tài)。
[0047]在一些實(shí)例中(例如如圖3A和3B所示的)，驅(qū)動器120包括獨(dú)立非要求120，具有多個輸入。多路復(fù)用器120被配置為在MIT觸發(fā)器100的數(shù)據(jù)輸入D與連接的偏置電壓Vbias之間選擇，以分離多個輸入之一。根據(jù)多個實(shí)例，數(shù)據(jù)輸入可以提供包括編程電壓的電壓。在一些實(shí)例中，多路復(fù)用器120可以是邏輯電路，其作用以在數(shù)據(jù)輸入D與提供偏置電壓Vbias的電壓源之間選擇。在一些實(shí)例中，多路復(fù)用器120或等效的驅(qū)動器120包括開關(guān)和偏置電阻器(圖3A和3B未示出)。在一些實(shí)例中，開關(guān)被配置為當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，將在MIT觸發(fā)器100的輸入端口 D出現(xiàn)的編程電壓(例如作為電壓信號)提供給MIT器件110。在一些實(shí)例中，偏置電阻器被配置為當(dāng)開關(guān)斷開時，將偏置電壓提供給MIT器件110。
[0048]例如，可以將開關(guān)配置在第一開關(guān)位置(例如，導(dǎo)通)，以提供在MIT觸發(fā)器100的輸入端口 D與MIT器件110之間的連接。例如，當(dāng)開關(guān)處于第一位置(導(dǎo)通)時，來自輸入端口 D的電壓信號可以通過傳送到MIT器件110的第一端112。在一些實(shí)例中，當(dāng)開關(guān)斷開時，開關(guān)可以被配置為具有第二開關(guān)位置。第二開關(guān)位置可以提供在偏置電阻器與MIT器件110之間的連接。例如，當(dāng)開關(guān)處于第二位置(斷開)時，在偏置電阻器的輸出產(chǎn)生的偏置電壓可以傳送到MIT器件110的第一端112。
[0049]在一些實(shí)例中，開關(guān)是單刀雙擲(STOT)開關(guān)，具有第一開關(guān)位置(導(dǎo)通)和第二開關(guān)位置(斷開)。借助SPDT開關(guān)的第一開關(guān)位置形成的第一電路構(gòu)成在MIT觸發(fā)器100的輸入端口 D與MIT器件110之間的連接，而借助SPDT開關(guān)的第二開關(guān)位置形成的第二電路將偏置電阻器連接到MIT器件110。[0050]在其他實(shí)例中，可以使用另一類開關(guān)。例如，開關(guān)可以是單刀單擲(SPST)開關(guān)，連接在MIT觸發(fā)器100的輸入端口 D與MIT器件110的第一端112之間。偏置電阻器也可以連接到MIT器件110的第一端112。當(dāng)SPST開關(guān)導(dǎo)通(即SPST開關(guān)閉合)時，出現(xiàn)在MIT觸發(fā)器100的輸入端口 D的編程電壓傳送到MIT器件110的第一端112。當(dāng)SPST開關(guān)斷開(即SPST開關(guān)打開)時，到輸入端口 D的連接斷開，僅偏置電阻器連接到MIT器件110。
[0051]在一些實(shí)例中，MIT觸發(fā)器100進(jìn)一步包括輸出驅(qū)動器130。輸出驅(qū)動器130被配置為將MIT器件110的所選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)傳送到MIT觸發(fā)器100的輸出端口 Q。例如，輸出驅(qū)動器130可以被配置為將在MIT器件110的第一端112的電壓傳送到MIT觸發(fā)器100的輸出端口 Q(例如當(dāng)連接MIT器件110以工作在電壓模式中時)，如圖3A所示。在其他實(shí)例中，MIT器件110的狀態(tài)包括另一個屬性(例如電流或電阻)，輸出驅(qū)動器130將該屬性或其表示傳送到MIT觸發(fā)器100的輸出端口 Q。具體地，當(dāng)連接MIT器件110以工作在電流模式中時，如圖3B所示，輸出驅(qū)動器130可以包括電流模式驅(qū)動器130。根據(jù)一些實(shí)例，電流模式驅(qū)動器130是被配置為將電流狀態(tài)轉(zhuǎn)換為在MIT觸發(fā)器100的輸出的電壓的電路，其中電流狀態(tài)表示MIT器件110的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。
[0052]例如，電流模式驅(qū)動器130可以是電流反饋或跨阻抗放大器，包括運(yùn)算放大器和反饋電阻器Rf，從運(yùn)算放大器的輸出連接到運(yùn)算放大器的負(fù)(例如輸入。例如，跨阻抗放大器的輸入電阻Rin可以由MIT器件110提供。在另一個實(shí)例中，圖3B的電流模式驅(qū)動器130可以包括電流反饋運(yùn)算放大器。
[0053]在一些實(shí)例中，輸出驅(qū)動器130(例如電壓模式或電流模式)可以在傳送到MIT觸發(fā)器100的輸出端口 Q的電壓或另一個屬性中引入時間延遲。例如，時間延遲可以允許在編程期間建立MIT器件110的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)與一旦建立后保持雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)例中，輸出驅(qū)動器130包括延遲電路，用以引入時間延遲。例如，延遲電路可以包括電容器，其充電和放電提供延遲。
[0054]圖4示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的MIT觸發(fā)器100的原理圖。具體如所示的，MIT觸發(fā)器100包括MIT器件110，連接在輸入驅(qū)動器120的實(shí)例與輸出驅(qū)動器130的實(shí)例之間。圖4中所示的輸入驅(qū)動器120包括開關(guān)122和偏置電阻器124。開關(guān)122是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 2PDT開關(guān)，包括P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管122a和η型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管122b。PMOS晶體管122a具有連接到MIT器件110的第一端112的源極，和連接到偏置電阻器124的漏極。NMOS晶體管122b具有連接到PMOS晶體管122a的源極的漏極，和連接到MIT觸發(fā)器100的輸入端口 D的源極。NMOS晶體管122b的柵極連接到PMOS晶體管122a的柵極。例如，在圖4中，MIT器件110連接在電壓模式中。
[0055]如圖4所示，可以借助將時鐘脈沖Pelk施加到晶體管122a、122b的相連柵極來導(dǎo)通開關(guān)122。時鐘脈沖可以由MIT觸發(fā)器100的數(shù)值輸入端口 Clk施加。具體地，可以借助將正電壓(例如時鐘脈沖)施加到相連柵極來導(dǎo)通開關(guān)122，其使得NMOS晶體管122b導(dǎo)通，PMOS晶體管122a截止。例如，借助在相連柵極施加的電壓可以導(dǎo)通NMOS晶體管122b (例如工作在飽和模式中)，其中，施加的電壓提供NMOS晶體管122b的柵-源電壓Vgs，其超過了 NMOS晶體管122b的閾值電壓Vth (例如Vgs，NMQS>Vth，NMQS)。同時，導(dǎo)通NMOS晶體管122b的施加電壓會確保PMOS晶體管122a截止(例如工作在夾斷中)，因?yàn)檫@個施加的電壓會產(chǎn)生PMOS晶體管的柵-源電壓Vgs，其大于零電壓(Vgs，PM(B>0V)。當(dāng)NMOS晶體管122b導(dǎo)通時，輸入端口 D電壓信號通過NMOS晶體管122b電連接并傳送到MIT器件110。
[0056]可替換地，在相連柵極沒有正電壓時，開關(guān)122可以斷開。具體地，在沒有正電壓(例如時鐘脈沖)時，PMOS晶體管122b導(dǎo)通，NMOS晶體管122b截止。例如，在沒有施加的正電壓時，NMOS晶體管122b的Vgs可以小于或等于零電壓(Vgs，NM()S ( 0V)，以夾斷NMOS晶體管122b。同時，在相連柵極沒有正電壓可以產(chǎn)生在PMOS晶體管122a的Vgs，它比PMOS晶體管122a的閾值電壓更負(fù)(Vgs，PMQS〈Vth)，其將PMOS晶體管122a設(shè)置在飽和模式中。當(dāng)PMOS晶體管122a導(dǎo)通時，偏置電阻器電連接到MIT器件110的第一端112，如所示的。當(dāng)電連接時，由偏置電阻器提供的電壓偏置Vbias通過PMOS晶體管122a施加到MIT器件110的第一端112。在其他實(shí)例中(未示出)，可以代替圖4所示的CMOS SPDT開關(guān)122，使用另一個開關(guān)電路，包括但不限于使用負(fù)電壓作為時鐘脈沖Pdk的開關(guān)電路和使用互補(bǔ)時鐘信號(例如CMOS傳輸門)的開關(guān)電路。
[0057]偏置電阻器124可以進(jìn)一步連接到偏置源，以在MIT器件110提供偏置電壓Vbias。例如，偏置源(未示出)可以提供電流，其產(chǎn)生由偏置電阻器124提供的偏置電壓Vbias。根據(jù)多個實(shí)例，可以連同偏置源的特性一起選擇偏置電壓及從而選擇偏置電阻器124的電阻，以提供在MIT器件的第一和第二閾值Vtl^Vthi2之間的偏置電壓Vbias。例如，偏置電阻器124可以具有選擇為提供與圖2所示負(fù)載線基本上類似的負(fù)載線的電阻。
[0058]圖4進(jìn)一步示出了輸出驅(qū)動器130，與MIT器件110的電壓模式相適應(yīng)。如所示的，輸出驅(qū)動器130包括多個PMOS晶體管132a和多個NMOS晶體管132b。示例性而非限制性地，多個PMOS和NMOS晶體管132a、132b連接為三級反相CMOS緩沖器電路。例如，三級反相CMOS緩沖器電路將出現(xiàn)在MIT器件110的第一端112的電壓反相，并提供足夠的電流以驅(qū)動另一個器件(例如另一個MIT觸發(fā)器)。如所示地，輸出驅(qū)動器130進(jìn)一步包括在CMOS緩沖器電路的級之間的電容器134。例如，電容器134可以具有約4皮法(pF)的電容。電容器134結(jié)合CMOS緩沖器電路的前級阻抗一起延遲MIT器件110的電壓到MIT觸發(fā)器100的輸出端口 Q的傳遞。
[0059]圖5示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的可移位存儲器200的框圖?？梢莆淮鎯ζ?00包括多個存儲器單元210，彼此相鄰地布置成陣列。存儲器單元210被配置為存儲對應(yīng)于數(shù)據(jù)字的一個或多個數(shù)據(jù)位。根據(jù)多個實(shí)例，多個存儲器單元210包括一個或多個金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，用以存儲數(shù)據(jù)字的一個或多個數(shù)據(jù)位。在一些實(shí)例中，存儲器單元210的MIT觸發(fā)器與上述的MIT觸發(fā)器100基本上類似。
[0060]具體地，根據(jù)多個實(shí)例，存儲器單元210的MIT觸發(fā)器可以包括MIT器件，被配置為在電(例如電壓)偏置下呈現(xiàn)出與MIT器件的金屬一絕緣體相變相關(guān)的電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)。另外，MIT觸發(fā)器的MIT器件被配置為提供可選擇且雙穩(wěn)態(tài)的MIT器件的工作狀態(tài)對?？蛇x擇工作狀態(tài)的特定狀態(tài)能夠借助施加到MIT器件的編程電壓來建立。一旦建立后，可選擇工作狀態(tài)進(jìn)一步能夠借助提供給MIT器件的偏置電壓保持。建立的可選擇工作狀態(tài)表示MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)(例如，標(biāo)記為邏輯“I”或邏輯“O”)，并引伸表示由存儲器單元210存儲為數(shù)據(jù)字的一位或多位的值。
[0061]在一些實(shí)例中，MIT器件與以上相對于MIT觸發(fā)器100所述的MIT器件110基本上類似。具體地，在一些實(shí)例中，連接MIT器件一工作在電壓模式中，而在其他實(shí)例中，連接MIT器件一工作在電流模式中。此外，根據(jù)一些實(shí)例，可以借助第一編程電壓選擇工作狀態(tài)對中的第一工作狀態(tài)，可以借助第二編程電壓選擇所述對中的第二工作狀態(tài)。根據(jù)一些實(shí)例，編程電壓中的一個或二者由輸入驅(qū)動器提供。在一些實(shí)例中，輸入驅(qū)動器與以上相對于MIT觸發(fā)器100所述的驅(qū)動器120基本上類似。
[0062]此外，如圖5所示，可移位存儲器200進(jìn)一步包括控制器220，用以選擇并移位存儲器。此外，移位可以表示上移位或下移位中的任意一個，且僅包括由控制器220選擇的陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)字的連續(xù)子集。
[0063]根據(jù)多個實(shí)例，可移位存儲器200提供存儲在可移位存儲器200中的數(shù)據(jù)字的連續(xù)子集的移位。此外，借助可移位存儲器200的數(shù)據(jù)字的移位僅移位在連續(xù)子集中的數(shù)據(jù)字，不是其他存儲的數(shù)據(jù)字。具體地，當(dāng)可移位存儲器200執(zhí)行連續(xù)子集的移位時，該移位不移動位于連續(xù)子集以外的其他存儲數(shù)據(jù)字。此外，根據(jù)一些實(shí)例，該移位在不改變或者影響連續(xù)子集中的存儲的數(shù)據(jù)字的順序的情況下移動存儲的數(shù)據(jù)字的連續(xù)子集。例如，由可移位存儲器200提供的移位可以用于將新數(shù)據(jù)字插入到可移位存儲器200中和刪除存儲于其中的數(shù)據(jù)字中的一個或二者。
[0064]根據(jù)一些實(shí)例，外部資源(例如處理器230)可以經(jīng)由數(shù)據(jù)總線(數(shù)據(jù)1/0)234往來于可移位存儲器200傳送數(shù)據(jù)。例如，可以使用地址總線(地址)232將連續(xù)子集的地址和長度傳送到可移位存儲器200。根據(jù)多個實(shí)例，可以使用傳送地址和長度或者可替換的地址對的地址總線。
[0065]圖6示出了根據(jù)本文所述原理的實(shí)例的設(shè)定并保持金屬-絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法300的流程圖。設(shè)定并保持MIT觸發(fā)器中的邏輯狀態(tài)的方法300包括將編程電壓施加310到MIT觸發(fā)器的金屬-絕緣體相變(MIT)器件。施加的編程電壓被配置為在表示MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對之間選擇。根據(jù)多個實(shí)例，MIT器件具有電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)，被配置為提供MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。
[0066]具體地，根據(jù)一些實(shí)例，編程電壓被配置為通過選擇或者等價地編程MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)來設(shè)定MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)。在一些實(shí)例中，當(dāng)施加的310編程電壓低于第一閾值Vtlu時，選擇所述對中的第一雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)?？商鎿Q地，在一些實(shí)例中，當(dāng)施加的310編程電壓高于第二閾值Vth，2時，選擇所述對中的第二雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。在一些實(shí)例中，第一閾值Vtlu與圖2中所示的第一閾值Vtlu基本上類似。根據(jù)一些實(shí)例，第二閾值Vthj2可以與圖2中所示的第二閾值Vth，2基本上類似。在一些實(shí)例中，MIT觸發(fā)器和MIT器件與上述的MIT觸發(fā)器100和MIT器件110基本上類似。
[0067]此外，如圖6所示，設(shè)定并保持MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法300進(jìn)一步包括將偏置電壓提供320給MIT器件，以保持MIT觸發(fā)器邏輯狀態(tài)。例如，在沒有編程電壓的情況下，偏置電壓保持所選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。
[0068]在一些實(shí)例中(未示出)，設(shè)定并保持MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法300進(jìn)一步包括將在第一時間段期間施加310的編程電壓從MIT觸發(fā)器的輸入端口提供給MIT器件。第一時間段對應(yīng)于施加310編程電壓時的時間段。例如，連接在輸入端口與MIT器件之間的開關(guān)可以提供編程電壓。在另一個實(shí)例中，編程電壓可以由多路復(fù)用器提供。
[0069]在一些實(shí)例中(未示出)，設(shè)定并保持MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法300進(jìn)一步包括將表示MIT器件的所選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)的信號傳送到MIT觸發(fā)器的輸出端口。例如，傳送的信號可以表示MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)。在一些實(shí)例中，信號可以表示MIT器件的電壓(例如，當(dāng)工作在電壓模式中時)。在其他實(shí)例中，信號可以表示流過MIT器件的電流(例如，當(dāng)工作在電流模式中時)。例如，可以使用輸出驅(qū)動器傳送信號。輸出驅(qū)動器可以與上述的輸出驅(qū)動器140基本上類似。具體地，根據(jù)一些實(shí)例，輸出驅(qū)動器可以包括施加年延遲電路(例如，電容延遲)，用以延遲電壓的傳送。
[0070]這樣，已經(jīng)說明了金屬-絕緣體相變觸發(fā)器和設(shè)定并保持使用具有CC-NDR的金屬-絕緣體相變來存儲數(shù)據(jù)的金屬-絕緣體相變觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法的實(shí)例。應(yīng)理解，上述的實(shí)例僅僅是表示本文所述原理的許多特定實(shí)例中的一些的說明。顯然，在不脫離由所附權(quán)利要求書定義的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以易于設(shè)計(jì)許多其他裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，包括: 金屬一絕緣體相變(MIT)器件，所述金屬一絕緣體相變器件具有電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)以提供雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對，所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)在所述MIT器件的電流一電壓(1-V)特性曲線上由所述1-V特性曲線的CC-NDR區(qū)彼此分離， 其中，所述對中的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)能夠由編程電壓來選擇，并且其中，一旦選擇了所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)就能夠由施加到所述MIT器件的偏置電壓來保持，所選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)表示所述MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，進(jìn)一步包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器用于在所述MIT觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入與偏置電壓源之間進(jìn)行選擇，所述數(shù)據(jù)輸入提供包括所述編程電壓的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，其中，所述多路復(fù)用器包括開關(guān)和偏置電阻器，所述開關(guān)用于當(dāng)所述開關(guān)導(dǎo)通時將所述MIT器件連接到所述數(shù)據(jù)輸入，所述偏置電阻器用于當(dāng)所述開關(guān)斷開時將所述偏置電壓提供給所述MIT器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，其中，連接所述MIT器件以工作在電壓模式中，所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對由在所述MIT器件的端子處的電壓狀態(tài)對來表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，進(jìn)一步包括輸出驅(qū)動器，所述輸出驅(qū)動器用于將在所述MIT器件的端子處的電壓狀態(tài)傳送到所述MIT觸發(fā)器的輸出，所述輸出驅(qū)動器具有延遲電路以在所述電壓狀態(tài)的傳送中引入時間延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，其中，串聯(lián)連接所述MIT器件以工作在電流模式中，所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對由流過所述串聯(lián)連接的MIT器件的電流的電流狀態(tài)對來表示。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，進(jìn)一步包括電流模式驅(qū)動器，所述電流模式驅(qū)動器用于將所述電流狀態(tài)對中的電流狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述MIT觸發(fā)器的輸出端處的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，其中，所述MIT器件包括: 第一電極； 第二電極；以及 金屬一絕緣體相變材料，所述金屬一絕緣體相變材料在所述第一電極與所述第二電極之間， 其中，所述第一電極與所述第二電極充當(dāng)所述MIT器件的端子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，其中，所述金屬一絕緣體相變材料包括用以經(jīng)歷金屬一絕緣體相變的鈮、鈦和釩之一的氧化物，并且其中，所述第一電極和所述第二電極之一或二者包含金、銀、鉬、鎢、銅、鈦、鉭中的一個或多個。
10.一種金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，包括: 第一電極和第二電極； 金屬一絕緣體相變(MIT)材料，所述金屬一絕緣體相變材料連接在所述第一電極和所述第二電極之間且當(dāng)在電偏置下時具有電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)，在所述電極之間的所述MIT材料呈現(xiàn)出雙穩(wěn)態(tài)的所述MIT觸發(fā)器的工作狀態(tài)對；以及輸入驅(qū)動器，所述輸入驅(qū)動器用于響應(yīng)于編程電壓而選擇所述工作狀態(tài)中的一個工作狀態(tài)并用于提供偏置電壓以保持所選擇的工作狀態(tài)，所述對中的第一工作狀態(tài)由第一編程電壓來選擇，且所述對中的第二工作狀態(tài)由第二編程電壓來選擇， 其中，所選擇的工作狀態(tài)表示所述MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，其中，所述輸入驅(qū)動器包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器用于在所述MIT觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入與所述偏置電壓之間進(jìn)行選擇，所述數(shù)據(jù)輸入包括所述第一編程電壓和所述第二編程電壓之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，進(jìn)一步包括輸出驅(qū)動器，所述輸出驅(qū)動器用于將所選擇的工作狀態(tài)傳送到所述MIT觸發(fā)器的輸出端，當(dāng)所述第一電極和所述第二電極與MIT材料被連接用于電壓模式工作時，所述輸出驅(qū)動器傳送所述第一電極上的電壓的指示，當(dāng)所述第一電極和所述第二電極與所述MIT材料被連接用于電流模式工作時，所述輸出驅(qū)動器傳送在所述第一電極和所述第二電極之間流動并流過所述MIT材料的電流的指示。
13.一種可移位存儲器，所述可移位存儲器采用權(quán)利要求10所述的金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器，所述可移位存儲器包括: 多個存儲器單元，所述多個存儲器單元彼此相鄰地布置成陣列，所述多個存儲器單元中的一個存儲器單元用 于存儲對應(yīng)于數(shù)據(jù)字的一個或多個數(shù)據(jù)位，所述存儲器單元包括一個或多個所述MIT觸發(fā)器以存儲所述數(shù)據(jù)字的所述一個或多個數(shù)據(jù)位；以及 控制器，所述控制器用于選擇且移位所述陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)字的連續(xù)子集，所述連續(xù)子集的長度小于所述陣列的總長度，移位表示僅上移位或下移位由所述控制器選擇的所述陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)字的所述連續(xù)子集。
14.一種設(shè)定并保持金屬一絕緣體相變(MIT)觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法，所述方法包括: 將編程電壓施加到金屬一絕緣體相變(MIT)器件，以在所述MIT器件的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對之間進(jìn)行選擇，所述MIT器件表示所述MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)，所述MIT器件具有電流控制負(fù)微分電阻(CC-NDR)，所述電流控制負(fù)微分電阻提供所述雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)對；以及在沒有所述編程電壓的情況下，將偏置電壓提供給所述MIT器件以保持所選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)， 其中，低于第一閾值的所述編程電壓選擇所述對中的第一雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，并且其中，高于第二閾值的所述編程電壓選擇所述對中的第二雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)定并保持MIT觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)的方法，進(jìn)一步包括: 在第一時間段期間將所述編程電壓從所述MIT觸發(fā)器的輸入端口提供到所述MIT器件，所述第一時間段對應(yīng)于施加所述編程電壓的時間段；以及 將表示所述MIT器件的所選擇的雙穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)的信號傳送到所述MIT觸發(fā)器的輸出端口， 其中，所傳送的信號是所述MIT觸發(fā)器的所述邏輯狀態(tài)。
【文檔編號】G11C19/00GK103931102SQ201180074448
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】G·M·里貝羅, M·D·皮克特 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)