场效应硫属化物装置制造方法及图纸

包括硫属化物材料的多端子场装置。该装置包括第一端子、第二端子和场效应端子。向场效应端子施加的门极信号可调制流过第一和第二端子之间的硫属化物材料的电流，和／或改变该第一和第二端子之间的硫属化物材料的保持电压或电流。该装置可用作电路和网络中的互连装置，用以调控在电路或网络元件之间流动的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及调控电流的电子装置。更具体来说，本专利技术涉及具有类晶体管(transistor-like)特性的硫属化物装置(Chalcogenidedevice)。更具体来说，本专利技术属于多端子的硫属化物装置，其中在门极端子处施加的电信号可调制该装置的源极端子和漏极端子之间的电流。
技术介绍
当前的电子装置建立在常规的硅技术基础上。利用硅技术，人们可以制造出生产现代计算机和消费电子品所需的电子元件(如晶体管、二极管、开关、存储器、集成电路和处理器)。硅基电子设备在市场上已经取得了显著的成功，并且其提供了许多便利，大大方便了日常生活。在过去的数十年中，硅基电子装置的发展在生产过程使装置小型化方面具有大幅进步。对于许多代的硅技术来说，多年来小型化趋势忠实遵循着摩尔定律。随着装置形体尺寸的减小，在给定面积的硅片上比以往集成更多的装置并且在计算机和电子产品中获得提高的性能和速度已成为可能。由于在计算能力和功能方面的进一步改进是基于目前硅技术进一步提高的基础之上的，因而近来许多人预测硅基电子装置将继续小型化。越来越多的人相信计算机工业正迅速地接近硅的性能极限。当前制造技术中的形体尺寸(feature size)在0.18微米，预计将来其能够减小到大约0.10微米。然而，形体尺寸的进一步减小被认为将带来问题，因为在0.10微米以下会导致硅的根本性质发生改变。更确切地说，当硅装置的尺寸减小到数十纳米以下时，硅就进入了量子体系状态并且不再按照支配宏观物质的经典物理学那样运作。在量子体系中，能态是量子化的而并非连续的，并且诸如隧道效应的现象导致了电子横跨许多装置发生离域。隧道效应的结果包括当电子从一个装置逃逸到邻近的装置中时发生的电流泄露以及当一个装置的状态影响了邻近装置的状态时装置独立性的降低。除了硅性质的根本改变之外，硅装置尺寸的进一步减小还会引起难以克服的技术难题。人们需要创新的制造方法例如光刻法以便获得更小的形体尺寸。硅技术中的另外两个缺点已经得到确认。首先，随着形体尺寸的减小，安装和操作新制造的装置的成本会成指数规律地增加。例如，以当前0.18微米的形体尺寸，建立一套新的半导体生产装置的成本已超过十亿美元。随着装置变得更小型并且对杂质和加工污染物更加敏感，该成本只会增加。其次，人们越来越认识到硅基计算机的功能具有内在的局限性，因为某些计算仍然在很大程度上不遵循现代计算机的解决方案。实例包括因式分解、并行计算、模式识别和联想记忆。类似地，凭人类和其它生物有机体的意愿和直觉执行的许多任务对传统的计算机来说执行起来很困难、繁琐并经常是不可能的。对未来计算技术的设想表明需要具有新功能的新型计算机来处理比以往更加深奥的应用问题。人们需要适应性强并且灵活、而且能根据推理和智能进行工作的新型计算机。需要不受限于传统计算机的僵化、强力解决问题的方法的计算机。取而代之，需要能够对不断变化的情形作出反应并能够辨别多个来源的信息以提供合理的输出结果，甚至在面对看似矛盾的情况时也能如此运算的计算机。达到智能计算机和装置所需的功能超出了以硅技术为基础的常规计算机的当前和计划执行能力。因此，需要一种新型和革命性的计算模式，至少部分基于新型的非硅质计算介质，其包括通用计算机和特定任务计算装置。为实现该目标，需要非硅基电子装置和元件的发展和互联策略，并且使这些装置和元件与常规的硅具有接口。专利技术概述本专利技术提供了能用于构建比当前的硅基常规计算机具有更多功能的新型计算机和计算装置的电子装置。该装置不是基于硅，而是基于能够在电阻性状态和导电性状态之间可逆变换的硫属化物相变材料。通过向该相变材料提供能量达到或超过阈值能量的量，就可以实现状态之间的变换。从外部能源向硫属化物材料的电阻性状态施加至少阈值量的能量，造成了至少部分材料转换成为导电性状态。只要向该材料提供最小量的外部能量，该导电性状态就会持续下去。一旦外部能量终止，该材料则回到电阻性状态。本装置包括三个或更多个端子用以将该装置与其它的装置、电路元件或外部能源或接收器相连接。该端子可包括用于接收来自外部装置或电源的电能或信号并将其提供给硫属化物材料的输入端，以及用于从该硫属化物材料向外部装置传递电能或信号的输出端。本装置可包括一个或多个输入端子以及一个或多个输出端子。该硫属化物材料通过其导电性决定了向一个端子提供的信号向该装置的另一个端子发送、传达或以其它方式引起信号的程度。本装置包括了大量的硫属化物材料以及三个或更多个与其电连接的端子。在本专利技术的优选实施方案中，通过向门极端子施加电信号来控制源极端子和漏极端子之间流过的电流，其中源极端子和漏极端子都与硫属化物材料电连接，门极端子也与硫属化物材料电连接。源极和漏极之间通过的电流流过处于导电性状态的硫属化物材料部分，而门极信号通过调制处于导电性状态的硫属化物材料的比例从而调制总的电流。通过提高处于导电性状态的硫属化物材料的比例，从源极向漏极流过的电流会增加，反之亦然。因此本装置提供了在非硅质材料中的晶体管样电流放大性能。在一个实施方案中，提供了具有三个或更多个端子，包括门极端子的场效应硫属化物装置，其电连接着硫属化物材料，其中向门极端子提供的电信号影响通过两个非门极端子之间的硫属化物材料的电流。在另一个实施方案中，提供了具有三个或更多个端子，包括门极端子的场效应硫属化物装置，其电连接着硫属化物材料，其中向门极端子提供的光学信号影响通过两个非门极端子之间的硫属化物材料的电流。本装置可与其它的装置或电路元件连接形成网络。在网络中，本装置可用作互连装置以调控在网络中的装置或电路元件之间流动的电流。附图简述附图说明图1.硫属化物材料的I-V特征。图2.根据本专利技术的三端子场效应硫属化物装置的实施方案的示意图。专利技术详述本专利技术提供了基于硫属化物材料的场效应电子装置。硫属化物材料的特性先前已经讨论过，其中包括转换效应，例如在OTS(双向阈值开关)装置中所采用的那些特性。OTS曾记载在美国专利No.5543737、5694146和5757446中，其公开内容在此引入参考，以及一些期刊论文中，包括S.R.Ovshinsky的“Reversible ElectricalSwitching Phenomena in Disordered Structures”，Physical ReviewLetters，第21卷，1450-1453页(1969)；S.R.Ovshinsky和H.Fritzsche“Amorphous Semiconductors for Switching，Memory，and ImangingApplications”，IEEE Transactions on Electron Devices，第ED-20卷，91-105页(1973)；其公开内容在此引入参考。图1中示意性地说明了本装置中包括的硫属化物材料的电转换和电流特征，其表示的是硫属化物材料的I-V(电流-电压)特征。在图1中所描绘的硫属化物特征可以简化考虑成一种简单的两端子装置构造，其中两个间隔设置的电极与硫属化物材料接触，电流I对应于通过这两个电极之间的电流。本专利技术的多端子装置中的成对端子具有类似的特征。图1的I-V曲线表明通过硫属化物材料的电流作为由电极向该材料所施加电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应装置，包括：硫属化物材料；与所述硫属化物材料连接的第一端子；与所述硫属化物材料连接的第二端子；以及与所述硫属化物材料连接的场效应端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-4-30 10/426,3211.一种场效应装置，包括硫属化物材料；与所述硫属化物材料连接的第一端子；与所述硫属化物材料连接的第二端子；以及与所述硫属化物材料连接的场效应端子。2.权利要求1所述的装置，其中所述硫属化物材料处于导电性状态。3.权利要求2所述的装置，其中所述硫属化物材料的所述导电性状态通过向所述第一和第二端子之间施加电压而形成。4.权利要求2所述的装置，其中所述硫属化物材料的所述导电性状态包括导电性纤维。5.权利要求4所述的装置，其中向所述场效应端子提供的门极信号改变所述纤维的宽度或横截面。6.权利要求1所述的装置，其中向所述场效应端子提供的门极信号改变所述硫属化物材料的保持电流或保持电压。7.权利要求1所述的装置，其中向所述场效应端子提供的门极信号调制通过所述硫属化物材料的电流。8.权利要求7所述的装置，其中所述门极信号生成从所述场效应端子发出的电场，所述电场影响对通过所述硫属化物材料的电流的所述调制。9.权利要求7所述的装置，其中所述门极信号以电压或电流的形式提供。10.权利要求7所述的装置，其中所述门极信号以光学信号的形式提供。11.权利要求7所述的装置，其中所述门极信号增加或减少了来自于所述场效应端子的电荷。12.权利要求7所述的装置，其中所述门极信号为交变或脉冲信号。13.权利要求1所述的装置，其中所述硫属化物材料包括选自S、Se和Te的元素。14.权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR奥夫欣斯基，
申请(专利权)人：能源变换设备有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]