可编程存储器单元和操作方法技术

本发明专利技术介绍了一种存储器阵列，其包括多个可编程存储器单元、多条行线和多条列线。每一个上述可编程存储器单元连接到上述行线中的对应的行线和上述列线中的对应的列线。每一个上述可编程存储器单元包括有机存储器单元和主动开关元件。上述主动开关元件受上述列线控制且介于上述行线与上述有机存储器单元之间。在上述列线的控制下，上述主动开关元件将选择性地导通以使行线与上述有机存储器单元彼此连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出一种可编程存储器单元及其操作方法。特别是，本专利技术提出一种包含有机存储器单元和主动开关元件的可编程存储器单元，以及上述可编程存储器单元的操作方法。
技术介绍
由有机材料制成的有机存储器装置，具有优于以硅为主的存储器装置的优势，尤其在于延展性能和柔性的方面的特征。有机材料几乎可以铺在任何表面上，且这样使其可以在可形成软电子装置的柔性塑料基板上形成有机存储器阵列。可在硅处理完成的后段工艺中制造有机材料，大大简化了制造过程。由于金属倾向于对许多材料具有高活性，所以有机材料也可与金属电极兼容。由于制造过程的简便性和挠曲特性，有机材料在电子产品中已变得越来越重要。将来会开发出越来越多的印刷制造过程的应用以用于大规模生产基于有机材料的产品，明显减少了有机材料的制造成本。而信息的储存应用是现代电子技术中的重要技术。有机材料通过施加电场来区分电阻的特性可以用来形成有机储存装置。上述有机储存装置的优点包括耐挠曲度和低制造成本，上述优点可以应用到软电子装置且也可以成为柔性基板上的系统的关键元件。请参照图1，图中显示了常规有机储存装置的一部分，包括列线C1和C2、行线R1和R2，其位于交叉连接位置的有机储存单元M11、M12、M21和M22，也就是，每一个有机储存单元介于上述行线中的一条和上述列线中的一条的交叉互连接之间。在上述有机储存装置中，提出了一被动驱动结构，其中施加偏压来形成电场，以改变被动有机储存单元的电阻。通过施加此电场，有机储存单元的电阻将处于高电阻状态和处于低电阻状态。然而，在此被动结构中，所施加的电场将影响相邻的储存单元。电场耦合效应将导致有机储存单元的失效。其将限制有机储存单元的比例缩小，不适应于大规模集成电路。
技术实现思路
本专利技术提供一种存储器阵列，其包括多个可编程存储器单元、多条行线和多条列线。每一个上述可编程存储器单元包括有机储存单元和主动开关元件。通过加入主动切换元件，可控制上述有机储存单元以向其施加偏压，且有机储存单元的电阻可用于决定储存的信号位值。所提出的主动驱动结构可以避免对相邻有机储存单元的影响并且也可以避免引起有机储存单元失效的电场耦合。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1是说明传统有机储存装置的部分电路示意图。图2是说明有机储存材料的写入与读取的特性曲线图标，其中x轴上为所施加的偏压值，而y轴上则为传导电流。图3是说明本专利技术一较佳实施例的存储器阵列的部分电路示意图。图4A和图4B显示了图3中的存储器阵列的有机储存单元操作方法的电压波形示意图。图5显示了一个感测放大器，其感测从图3的有机储存单元流出的电流，以确定储存在有机储存单元中的信号位值。图6显示了本专利技术的另一个实施例的存储器阵列的部分电路示意图。图7显示了图6中的存储器阵列的有机储存单元操作方法的电压波形示意图。主要元件标记说明C1和C2列线R1和R2行线M11、M 12、M21和M22有机储存单元C1、C2和C3列线R1、R2和R3行线M11、M12、M13、M21、M22、M23、M31、M32和M33晶体管具体实施方式如果对有机材料施加电场，将改变有机材料的电阻。利用这一特性，有机材料可用作为可编程有机储存存储器的记忆单元，底下称为有机储存单元。通过施加合适的电场将信号位写入有机储存单元，也可以从中读出所储存的信号位。请参照图2，如果要将信号位“1”写入有机储存单元，如图2的“写入1”时期所示，那么向有机储存单元施加较高的偏压。如图2所示，如果偏压低于约2.5伏特(V)，有机材料的电阻值将慢慢变化，且当偏压高于约2.5V之后，有机材料的电阻值将明显降低且有机储存单元的传导电流相对应增大。传导电流将稳定在约10-6～10-5安培(A)的范围内，即使偏压增加到3～5V或更高。信号位“1”成功地写入有机储存单元中，因为有机储存单元的电阻处于低电阻的状态。偏压和传导电流之间的关系被描绘为曲线“A”，其中所施加的偏压显示在x轴上，而电流显示在y轴上。如果要将信号位“0”写入有机储存单元中，如图2的“写入0”时期所示，那么向有机储存单元施加负偏压。如图2所示，当施加偏压时，有机材料的电阻将迅速变化且有机储存单元的传导电流明显增大。当偏压低于约-2V之后，有机储存单元的传导电流将不发生变化，且如果偏压低于-2V或更低则将维持在稳定状态。信号位“0”成功地写入有机储存单元中，因为有机储存单元的电阻处于高电阻的状态。偏压和传导电流之间的关系被描绘为曲线“C”。如果要将写入有机储存单元中的信号位读出，如图2的“读取”时期所示，那么将施加到有机储存单元的偏压限制到一读取范围。如图2所示，例如，用于读出所储存的信号位的偏压在约0.5-2.5V的范围内。如果向有机储存单元施加在读取范围内的偏压，那么可以读出有机储存单元的电阻值，其代表信号位“0”或“1”。当然，上述的写入读取范围皆为一实施例的情况，但本专利技术并不限于这些范围，在不同的工艺条件下所制造的有机储存单元，可根据实际的条件而有不同的对应范围，此仍属本专利技术的范畴。本专利技术提供一种存储器阵列，包括多个可编程存储器单元、多条行线和多条列线的。每一个上述可编程存储器单元连接到上述行线中的对应行线和上述列线中的对应列线。每一个上述可编程存储器单元包括有机储存单元和主动开关元件。上述主动开关元件由上述列线所控制，且置于上述行线与上述有机储存单元之间。在上述列线的控制下，主动开关元件将导通，以便将行线和有机储存单元彼此连接。通过加入上述主动开关元件，可控制有机储存单元以向其施加偏压，且可以用有机储存单元的电阻来储存信号位。所提出的主动驱动架构可以避免对相邻有机储存单元的影响，且也可以避免引起有机储存单元失效的电场耦合。请参照图3，其显示本专利技术的一个较佳实施例的存储器阵列的一部分。在上述存储器阵列中，列线C1、C2和C3通过主动开关元件交叉连接到行线R1、R2和R3，上述主动开关元件例如晶体管M11、M12、M13、M21、M22、M23、M31、M32和M33，其中每一个晶体管置于上述行线中的一条和上述列线中的一条的交叉互连接之间。在一选择实施例中，若需要，晶体管可以是NMOS晶体管或PMOS晶体管。在此实施例中，为方便说明，以NMOS晶体管作为一范例，但并不限于此。每一个上述晶体管也连接到其相应的有机储存单元。例如，晶体管M11介于列线C1和行线R1之间，且也连接到有机储存单元O11。每一个上述晶体管具有栅极端、第一源极/漏极端和第二源极/漏极端。上述栅极端连接到相应的列线，上述第一源极/漏极端连接到相应的行线，而上述第二源极/漏极端连接到有机储存单元的第一端子。例如，晶体管M11的栅极端连接到列线C1而上述源极/漏极端中的一个连接到行线R1，而另一源极/漏极端连接到有机储存单元O11。按照设计要求，将有机储存单元O11的另一端子连接到接地电极或共同电极。共同电极被应用到固定的直流(DC)电压电源或是交流(AC)电源皆可。图4A中介绍了本专利技术一实施例的具有晶体管控制的有机储存单元的操作方法的示意图。上述操作方法包括将“1”和“0”写入到有机储存单元中和从其读出“1”和“0”，分别表示为“写入1模式”、“写入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程存储器单元，其特征是包含：有机储存单元，用于储存多个对应的信号位，其中上述有机储存单元具有一端连接到共同电极；以及开关元件，其连接到上述有机储存单元中，与上述共同电极连接的端点的另一端连接，上述有机储存单元的上述信 号位是通过控制上述开关元件来编程或是读出所储存的位数据。

【技术特征摘要】
US 2005-11-9 11/271,5501.一种可编程存储器单元，其特征是包含有机储存单元，用于储存多个对应的信号位，其中上述有机储存单元具有一端连接到共同电极；以及开关元件，其连接到上述有机储存单元中，与上述共同电极连接的端点的另一端连接，上述有机储存单元的上述信号位是通过控制上述开关元件来编程或是读出所储存的位数据。2.根据权利要求1所述的可编程存储器单元，其特征是上述开关元件是晶体管，其中该晶体管对应于一个行信号且对应于一个列信号而编程或读出储存在上述有机储存单元中的上述信号位。3.根据权利要求2所述的可编程存储器单元，其特征是当对上述有机储存单元进列编程而储存具有逻辑高状态的信号位时，上述晶体管将导通，且其中对上述有机储存单元充电到逻辑高电压电位。4.根据权利要求3所述的可编程存储器单元，其特征是上述逻辑高电压电位是从上述晶体管的栅极端上的电压电位中减去第一预定电压电位所得的电压电位。5.根据权利要求4所述的可编程存储器单元，其特征是如果上述晶体管是NMOS晶体管，那么上述第一预定电压电位是上述晶体管的临界电压值电压电位。6.根据权利要求4所述的可编程存储器单元，其特征是如果上述晶体管是PMOS晶体管，那么上述第一预定电压电位是上述晶体管的漏极端与上述晶体管的源极端之间的电压差。7.根据权利要求2所述的可编程存储器单元，其特征是当对上述有机储存单元进列编程而储存具有逻辑低状态的信号位时，上述晶体管将导通，且其中对上述有机储存单元放电到逻辑低电压电位。8.根据权利要求7所述的可编程存储器单元，其特征是上述逻辑低电压电位是将上述晶体管的栅极端上的电压电位与第二预定电压电位相加所得的电压电位。9.根据权利要求8所述的可编程存储器单元，其特征是上述第二预定电压电位是上述晶体管的漏极端与上述晶体管的源极端之间的电压差。10.根据权利要求2所述的可编程存储器单元，其特征是当读出储存在上述有机储存单元中的信号位以供使用时，上述晶体管将会导通，且将上述有机储存单元充电到读取范围内的电压电位，并通过决定上述有机储存单元的电阻后，将可读出储存在上述有机储存单元中的信号位值。11.一种应用于有机存储器单元的操作方法，其特征是上述有机存储器单元是通过控制连接的开关元件来编程和读出所储存数据，上述操作方法包含编程上述有机存储器单元，其中包括将行信号和列信号施加到上述开关元件，用以对上述有机存储器单元中储存信号位；以及若是欲将上述所储存的信号位读出使用，上述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏耿立，许世玄，林展瑞，张维仁，贡振邦，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]