基于电场可编程的存储设备制造技术

在这里公开的是包括键接于电活性结构部分上的聚合物的电场可编程的膜。还在这里公开的是制造电场可编程的膜的方法，包括在基片上沉积包括聚合物和以共价键键接于该聚合物上的电活性结构部分的组合物。也在这里公开的是数据处理机，它包括：执行指令的处理器的和包括电场可编程的膜的存储设备，其中该电场可编程的膜包括以共价键键接于电活性结构部分上的聚合物，和进一步其中该存储设备与处理器实现电和／或光学连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景本公开物涉及基于电场可编程的膜的电子存储设备。电子存储和切换(switching)设备目前是从无机材料如晶体硅制造的。虽然这些设备已经在技术上和商业上取得成功，但是它们具有许多缺点，其中包括复杂的体系结构和高生产成本。就易失性半导体存储设备而言，该电路必须不断地供应电流以便保持该存储信息。这导致了生热和高功率消耗。非易失性的半导体设备避免了这一问题但是由于在电路设计上的较高复杂性而具有降低的数据存储容量，进而导致较高的生产成本。替代的电子存储和切换设备使用双稳元件，它通过将电流或其它类型的输入施加于该设备而在高阻抗状态和低阻抗状态之间转变。有机和无机薄膜半导体材料都可用于电子存储和切换设备，例如无定形的氧族元素化物半导体有机电荷转移配合物的薄膜如铜-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(Cu-TCNQ)薄膜，和有机基体中的某些无机氧化物。这些材料已经建议作为非易失性的存储器的潜在替代者。许多不同的体系结构已经用于以半导电材料为基础的电子存储和切换设备。这些体系结构反映了对于不同任务专门化的趋势。例如，在单个平面如薄膜中存储位置的矩阵寻址是获得大量的可访问的存储位置而同时利用合理数量的电寻址的线的简单和有效途径。因此，对于在两个给定的方向上具有n条线的正方网格，存储位置的数量是n2。这一原理已经用于许多的固态半导体存储器。在此类系统中，各存储位置具有与外部连通(communication)的专用电子电路。该连通是经由存储位置来实现的，它是由2n条线的任何两条的交点决定的。这种交点一般指网格交点并可具有易失性或非易失性存储元件。该网格交点能够进一步包括隔离设备如隔离二极管以便能够在目标的和非目标的存储位置之间以减少的串扰进行寻址。该网格交点已经由G.Moore，Electronics，9月28日，(1970)，56页进行详细描述。几种易失性和非易失存储元件已经在使用各种双稳材料的网格交点上实现。然而，许多目前已知的双稳膜是由蒸发方法制造的不均匀的多层复合结构，它是昂贵的并且可能难以控制。另外，这些双稳膜无法提供制造具有从共形的到平面的外形结构的膜的机会。使用聚合物基质和颗粒物质制造的双稳膜一般是不均匀的和因此不适合于制造亚微米和纳米尺寸的电子存储和切换设备。一些其它双稳膜能够由标准工业方法可控地制造，但是它们的操作需要在网格交点的高温熔化和退火。此类膜一般遭遇热管理问题，具有高功率消耗需求，并且在“导电性”和“非导电性”状态之间获得仅仅小的分化度。此外，因为该膜是高温下操作，难以设计可以允许高密度存储保存的堆叠式设备结构。因此，在现有技术中仍然需要可用作在电子存储和切换设备中的子系统的改进型电场可编程的双稳膜，其中这类膜能够用于各种基片和以各种可确定的外形结构来生产。此外，还需求包括电场可编程的双稳膜的电子存储和切换设备，它能够比已知设备更容易和廉价地制造，在低导电性和高导电性状态之间提供更有用的分化，具有减少的功率和热需求，和能够以各种构型堆叠来制造高密度的电子设备。本专利技术概述在这里公开的是包括键接于电活性结构部分上的聚合物的电场可编程的膜。还在这里公开的是包括具有以共价键键接于交联聚合物上的电子给体和/或电子受体和/或给体-受体复合物的交联聚合物的电场可编程的膜。也在这里公开的是包括聚合物和以共价键键接于该聚合物上的电活性结构部分的电场可编程的膜，其中聚合物是甲基丙烯酸9-蒽甲基酯/甲基丙烯酸2-羟乙基酯/甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基酯三元共聚物，甲基丙烯酸喹啉-8-基酯/甲基丙烯酸2-羟乙基酯共聚物，甲基丙烯酸9-蒽甲基酯/甲基丙烯酸2-羟乙基酯共聚物，甲基丙烯酸喹啉-8-基酯/甲基丙烯酸2-羟乙基酯/甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基酯三元共聚物，甲基丙烯酸9-蒽甲基酯，甲基丙烯酸喹啉-8-基酯，或包括至少一种上述聚合物的结合物；和其中该电活性结构部分包括萘，蒽，菲，并四苯，并五苯，苯并菲，三蝶烯，芴酮，酞菁，四苯并卟吩，2-氨基-1H-咪唑-4，5-二甲腈，咔唑，二茂铁，二苯并氧族杂环戊二烯(dibenzocha lcophene)，吩噻嗪，四硫富瓦烯，双芳基偶氮基，香豆素，吖啶，吩嗪，喹啉，异喹啉，五氟苯胺，蒽醌，四氰基蒽醌二甲烷，四氰基醌二甲烷，或包括至少一种上述电活性结构部分的结合物。还在这里公开的是制造电场可编程的膜的方法，包括在基片上沉积包括聚合物和以共价键键接于该聚合物上的电活性结构部分的组合物。也在这里公开的是数据处理机，它包括执行指令的处理器和包括电场可编程的膜的存储设备，其中该电场可编程的膜包括以共价键键接于电活性结构部分上的聚合物，和进一步其中该存储设备与处理器实现电连通。附图的描述附图说明图1描绘了电场可编程的膜的示意图；图2(a)描绘了具有连续的电场可编程的膜的交点阵列数据存储设备的剖视图；图2(b)描绘了具有多个像素化的电场可编程的膜元件的交点阵列数据存储设备的剖视图；图3(a)描绘了包括电场可编程的膜元件的交点阵列设备的示意图；图3(b)描绘了包括电场可编程的膜元件的交点阵列设备的示意图；图4描绘了在基片上的堆叠数据存储设备的部分分解的剖视图；图5描绘了在基片上的堆叠数据存储设备的部分分解的剖视图；图6描绘了包括基片和三个设备层的另一个堆叠数据存储设备的部分分解的剖视图；和图7提供了数据存储设备的剖视的、接触的7(a)视图和分解的7(b)视图，其中存储元件被结型二极管隔离。本专利技术的详细叙述在一个实施方案中，用于电场可编程的膜中的聚合物键接于电子给体和/或电子受体和/或电子给体-受体复合物。在另一个实施方案中，用于电场可编程的膜中的聚合物是可交联的并键接于电子给体和/或电子受体和/或任选的电子给体-受体复合物。术语可交联的意思指聚合物链具有大于2的平均官能度和如果需要的话能够键接于彼此。用于电场可编程的膜的聚合物可具有2到1000的介电常数。在一个实施方案中，聚合物具有足够的耐化学性和耐热性以经受一些加工，这些加工包括金属，蚀刻阻隔层，种子层，金属前体，光刻胶和防反射涂层的沉积。还希望聚合物为电场可编程的膜在“关”状态下赋予低水平的导电性和允许有足够高浓度的电子给体和电子受体以便能够在“开”状态下有足够高的导电性，这样在“关”状态和“开”状态之间的差别容易地辨别。聚合物的导电性是小于或等于约10-12ohm-1cm-1。希望在“开”状态下的电流与在“关”状态下的电流的比率是大于或等于5，其中大于或等于100是一个例子，和大于或等于500是另一个例子。大于5的开/关比率允许电场可编程的膜的“开”和“关”状态容易地辨别而大于100的开/关比率允许该“开”和“关”状态更容易地辨别和大于500的开/关比率允许该“开”和“关”状态最容易被辨别。开/关比率可以进行工程设计以符合该设备的要求。例如，具有高阻抗读出放大器和需要较高速度操作的设备需要较大的开/关比率，而在具有较低速度要求的设备中较小的开/关比率是可接受的。如上所述，能够使用具有2到1,000的介电常数的聚合物。基体材料的介电常数(由κ表示)能够进行选择，以使得“开”和“关”切换电压经过工程设计来符合该应用的具体要求。在上述范围内，具有小于或等于约4的介电常数的聚合物是一个例子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
电场可编程的膜，包括：键接到电活性结构部分上的聚合物。

【技术特征摘要】
US 2004-3-24 60/556,2461.电场可编程的膜，包括键接到电活性结构部分上的聚合物。2.权利要求1的电场可编程的膜，其中该电活性结构部分是电子给体和/或电子受体和/或给体-受体复合物。3.权利要求1的电场可编程的膜，其中该电活性结构部分是芘，萘，蒽，菲，并四苯，并五苯，苯并菲，三蝶烯，芴酮，酞菁，四苯并卟吩，2-氨基-1H-咪唑-4，5-二甲腈，咔唑，二茂铁，二苯并氧族杂环戊二烯，吩噻嗪，四硫富瓦烯，双芳基偶氮基，香豆素，吖啶，吩嗪，喹啉，异喹啉，五氟苯胺，蒽醌，四氰基蒽醌二甲烷，四氰基醌二甲烷，或包括至少一种上述电活性结构部分的结合物。4.权利要求1的电场可编程的膜，其中该电活性结构部分是官能团，分子，纳米颗粒或颗粒。5.权利要求1的电场可编程的膜，其中该电活性结构部分是纳米颗粒，后者包括金属，金属氧化物，准金属原子，半导体原子，或包括至少一种上述物质的结合物。6.权利要求1的电场可编程的膜，其中聚合物具有2到1000的介电常数。7.权利要求1或2的电场可编程的膜，其中聚合物是聚缩醛，聚(甲基)丙烯酸类或聚丙烯酸类，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚酯，聚酰胺，聚酰胺酰亚胺，聚烯烃，聚芳族化合物，聚芳砜，聚醚砜，聚苯硫醚，聚砜，聚酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚四氟乙烯，聚苯并环丁烯，聚醚酮，聚醚醚酮，聚醚酮酮，聚苯并噁唑，聚噁二唑，聚苯并噻嗪并吩噻嗪，聚苯并噻唑，聚吡嗪喹喔啉，聚均苯四酰亚胺，聚喹喔啉，聚苯并咪唑，聚氧代吲哚，聚氧代异吲哚啉，聚二氧代异吲哚啉，聚三嗪，聚哒嗪，聚哌嗪，聚吡啶，聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜路嘉，C卡特勒，CR斯兹曼达，E卡金，DA格朗贝克，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]