相变存储器写入、读取、擦除数据的方法技术

本发明专利技术提供一种相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，包括以下步骤：提供一相变存储器，该相变存储器包括：至少一加热层及至少一相变层，该相变层与所述加热层对应设置，所述相变层的材料包括二氧化钒；控制所述加热层加热所述相变层，使该相变层保持在相变温度，此时向该相变层输入电信号，使该相变层发生相变，从而写入数据；向所述相变层输入一电信号，使该相变层不发生相变，测量电路中的电流大小，得出该相变层的电阻，根据电阻值的大小从而读取数据；控制所述加热层停止加热所述相变层，从而擦除该相变层的数据。

Method of Writing, Reading and Eradicating Data in Phase Change Memory

The invention provides a method for writing, reading and erasing data in phase change memory, which includes the following steps: providing a phase change memory, which comprises at least one heating layer and at least one phase change layer, which corresponds to the heating layer, and the material of the phase change layer includes vanadium dioxide; The heating layer heats the phase change layer so that the phase change layer keeps at the phase change temperature, and at this time, an electrical signal is input to the phase change layer to cause the phase change layer to occur, thus writing data; an electrical signal is input to the phase change layer so that the phase change layer does not occur, and the resistance of the phase change layer is obtained by measuring the current in the circuit. The data are read according to the magnitude of the resistance value, and the heating layer is controlled to stop heating the phase change layer, thereby erasing the data of the phase change layer.

【技术实现步骤摘要】
相变存储器写入、读取、擦除数据的方法
本专利技术涉及一种相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，尤其涉及一种基于二氧化钒材料的相变存储器写入、读取、擦除数据的方法。
技术介绍
作为非易失性存储器的下一代产品，相变存储器是一种利用特殊相变材料的不同相导电性的差异来存储信息的存储器。相变存储器基于其独特的特点如较快的响应速度、较优的耐用性以及较长的数据保存时间等，已备受关注，其不仅能够在移动电话、数码相机、MP3播放器、移动存储卡等民用微电子领域得到广泛应用，而且在航空航天及导弹系统等军用领域有着重要的应用前景。然而，目前的相变存储器当其处于工作状态下时，给相变材料施加一个窄脉宽的大电流脉冲，实现相变材料的快速熔融与淬火，造成相变材料从晶态到非晶态的转变，也就是相变材料从低阻到高阻的转变，称之为写过程，这种高阻的非晶态称为RESET状态，对应数据“0”。当给相变材料施加一个长脉宽的幅值适中的电流脉冲，实现相变材料的在结晶温度下的结晶，造成相变材料从非晶态到晶态的转变，也就是相变材料从高阻态到低阻态的转变，称之为擦过程，这种低阻的非晶态称为SET状态，对应数据“1”，现有的这种相变存储器只能存储2n种数据，存储密度较小，不能够满足需求。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种提高存储密度的相变存储器的工作方法。一种相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其包括以下步骤：提供一相变存储器，该相变存储器包括：至少一加热层及至少一相变层，该相变层与所述加热层对应设置，该加热层加热所述相变层，使该相变层达到相变温度，所述相变层的材料包括二氧化钒；控制所述加热层加热所述相变层，使该相变层保持在相变温度，此时向该相变层输入电信号，使该相变层发生相变，从而写入数据；向所述相变层输入一电信号，使该相变层不发生相变，测量电路中的电流大小，得出该相变层的电阻，根据电阻值的大小从而读取数据；控制所述加热层停止加热所述相变层，从而擦除该相变层的数据。相较于现有技术，本专利技术提供的相变存储器写入、读取、擦除数据的方法中，所述相变层的材料包括二氧化钒，二氧化钒的电阻可以通过改变电流来调控，因此通过向所述相变层输入多个电信号，相变层的总电阻值会随着所述相变层的输入电信号而多次改变，实现多值存储，从而提高相变存储密度。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的相变存储器的结构示意图。图2为本专利技术第一实施例提供的输入同一电压脉冲信号时二氧化钒的电压-电阻变化图。图3为本专利技术第一实施例提供的输入不同电压脉冲信号时二氧化钒的电压-电阻变化图。图4为本专利技术第一实施例提供的在输入电压信号的过程中停止加热层加热时二氧化钒的电压-电阻变化图。图5为本专利技术第二实施例提供的相变存储器的俯视示意图。图6为本专利技术第二实施例提供的相变存储器的仰视示意图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将对本专利技术实施例提供的相变存储器作说明。本专利技术实施例提供一种相变存储器，其包括至少一加热层及至少一相变层，该相变层与所述加热层一一对应设置，该加热层用于加热所述相变层，所述相变层的材料包括二氧化钒。所述加热层的数量、材料均不限，只要能够输入电信号产生热量即可。优选的，所述加热层可以为一碳纳米管结构或电阻丝。所述碳纳米管结构包括碳纳米管膜、碳纳米管线或碳纳米管膜与碳纳米管线的组合。所述碳纳米管膜包括碳纳米管拉膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管絮化膜。所述碳纳米管线为一非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该若干碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向延伸。所述碳纳米管拉膜的结构及其制备方法请参见2010年5月26日公告的，公告号为CN101239712B的中国专利技术专利说明书。所述碳纳米管碾压膜可通过沿一定方向或不同方向碾压一碳纳米管阵列获得，碳纳米管各向同性，沿同一方向或不同方向择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互交叠。所述碳纳米管碾压膜中碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。所述碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构。所述碳纳米管絮化膜为各向同性，其包括多个无序排列且均匀分布的碳纳米管。碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、相互缠绕。因此，碳纳米管絮化膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，且具有良好的自支撑性能。请参阅图1，本专利技术提供的第一实施例中，所述加热层120的数量为单个，该加热层120的两端分别通过第一导线121、第二导线122与第一电源123电连接，开启所述第一电源123向所述加热层120施加电压，该加热层120产生热量。可以理解为，通过控制所述第一电源123的开和关即可控制所述加热层120的工作状态。本实施例中，所述加热层120为碳纳米管拉膜，该碳纳米管拉膜的两端分别与第一导线121、第二导线122电连接，且碳纳米管拉膜中的碳纳米管从第一导线121延伸到第二导线122。所述相变层220的数量为单个。该相变层220与所述加热层120对应设置，所述相变层22与所述加热层120可以接触设置，也可以不接触设置只要确保所述加热层120产生的热量能够传递给所述相变层220使其达到相变温度附近即可。可以理解，所述多个相变层220可以仅对应一个加热层120。所述相变层220的两端分别通过第三导线221、第四导线222与第二电源223电连接，通过所述第二电源223向所述相变层输入多个电信号。本实施例中，所述相变层220与所述加热层120对应且接触设置。所述相变层220的形状可为纳米线、薄膜、块材中任意一种形状，其尺寸根据需要设置，优选的，所述相变层220的尺寸小于等于所述加热层120的尺寸。本实施例中，所述相变层220的材料仅由二氧化钒构成，该二氧化钒的相变温度为68℃，所述相变层220的尺寸小于所述加热层120的尺寸。请参阅图2及图3，所述加热层120加热所述相变层220使其一直处于相变温度，当向该相变层220的两端输入第一次电信号时，该相变层220的电阻由原始电阻R0减小至R1并保持R1不变，继续输入第二次电信号时，该相变层220的电阻由R1减小至R2并保持R2不变，后续不断输入多次电信号时，该相变层220的电阻依次呈阶梯式递减；请参阅图4，当所述加热层120停止加热时，该相变层220的电阻会回到原始电阻R0。所述电信号可以为相同的电压脉冲信号或不同的电压脉冲信号。基于所述相变层220的特性，确保该相变层220一直保持在相变温度附近，输入多次电信号即可调控该相变层220的电阻，从而实现多个数据的写入；一旦该相变层220没有保持在相变温度附近，电阻就会回到原始电阻，从而实现数据的擦除。本实施例中，通过加热层120一直对相变层220加热，使其保持在相变温度附近，再通过向该相变层220的两端输入电信号，从而实现数据的写入和读取；通过停止所述加热层120向相变层220加热，从而实现数据的擦除。所述相变存储器10的工作过程包括三个：数据写入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其包括以下步骤：提供一相变存储器，该相变存储器包括：至少一加热层及至少一相变层，该相变层与所述加热层对应设置，该加热层加热所述相变层，使该相变层达到相变温度，所述相变层的材料包括二氧化钒；S2，控制所述加热层加热所述相变层，使该相变层保持在相变温度，此时向该相变层输入电信号，使该相变层发生相变，从而写入数据；S3，向所述相变层输入另一电信号，使该相变层不发生相变，测量电路中的电流大小，得出该相变层的电阻，根据电阻值的大小从而读取数据；S4，控制所述加热层停止加热所述相变层，从而擦除该相变层的数据。

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其包括以下步骤：提供一相变存储器，该相变存储器包括：至少一加热层及至少一相变层，该相变层与所述加热层对应设置，该加热层加热所述相变层，使该相变层达到相变温度，所述相变层的材料包括二氧化钒；S2，控制所述加热层加热所述相变层，使该相变层保持在相变温度，此时向该相变层输入电信号，使该相变层发生相变，从而写入数据；S3，向所述相变层输入另一电信号，使该相变层不发生相变，测量电路中的电流大小，得出该相变层的电阻，根据电阻值的大小从而读取数据；S4，控制所述加热层停止加热所述相变层，从而擦除该相变层的数据。2.如权利要求1所述相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其特征在于，向所述相变层输入多次电信号时，该相变层的总电阻值发生多次变化，每个电阻值对应一个数据，从而实现多个数据写入。3.如权利要求2所述相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其特征在于，所述相变层在发生金属-绝缘体相变的过程中同时存在金属相与绝缘体相，当给所述相变层输入多个电信号时金属畴与绝缘体畴的比例发生变化，导致该相变层的总电阻变化。4.如权利要求1所述相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其特征在于，所述加热层为一碳纳米管结构。5.如权利要求4所述相变存储器写入、读取、擦除数据的方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括碳纳米管膜、碳纳米管线或碳纳米管膜与碳纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯纪伟，袁之泉，刘锴，柳鹏，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11