負(fù)微分電阻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了關(guān)于負(fù)微分電阻(NDR)的設(shè)備和方法。NDR裝置包括一對(duì)間隔開(kāi)的電極和布置在其間的至少兩種不同的材料。所述兩種材料中的一種以負(fù)的熱膨脹為特征，而另一種以正的熱膨脹為特征。兩種材料進(jìn)一步以不同的電阻率為特征。所述NDR裝置以包括負(fù)微分電阻范圍的非線性電阻曲線為特征。所述NDR裝置沿根據(jù)跨越所述一對(duì)電極而施加的電壓的曲線運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】負(fù)微分電阻裝置
【背景技術(shù)】
[0001]新類型的電子裝置憑借它們的新或獨(dú)特的運(yùn)行特性而受到探求。本教導(dǎo)說(shuō)明了上述關(guān)注。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0002]現(xiàn)將參照附圖，通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明該實(shí)施方式，其中:
[0003]圖1A描述了根據(jù)本教導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例的NDR裝置的等視軸圖；
[0004]圖1B描述了圖1A的NDR裝置的虛線視圖的等視軸圖；
[0005]圖2描述了根據(jù)本教導(dǎo)的另一個(gè)實(shí)施例的電壓-相對(duì)于-電流的響應(yīng)曲線；
[0006]圖3A為根據(jù)本教導(dǎo)的實(shí)施例的NDR裝置在第一運(yùn)行狀態(tài)的塊圖解視圖；
[0007]圖3B為圖3A的NDR裝置在第二運(yùn)行狀態(tài)的塊圖解視圖；
[0008]圖4A為根據(jù)本教導(dǎo)的另一個(gè)NDR裝置在第一運(yùn)行狀態(tài)的塊圖解視圖；
[0009]圖4B為圖4A的NDR裝置在第二運(yùn)行狀態(tài)的塊圖解視圖；
[0010]圖5描述了根據(jù)本教導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例的裝置的方塊圖；
[0011]圖6為描述根據(jù)本教導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖；
[0012]圖7描述了根據(jù)本教導(dǎo)的另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備的方塊圖；
[0013]圖8描述了根據(jù)本教導(dǎo)的實(shí)施例的陣列的類等視軸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]提供了關(guān)于負(fù)微分電阻(NDR)的方法和設(shè)備。NDR裝置包括一對(duì)彼此隔開(kāi)的導(dǎo)電電極。兩種不同的材料布置在上述電極之間。選擇上述兩種材料中的一種以包括負(fù)的熱膨脹，而另一種材料以正的熱膨脹為特征。具有負(fù)的熱膨脹的材料還以相對(duì)于具有正的熱膨脹的材料更低的電阻率為特征。
[0015]NDR裝置整個(gè)來(lái)說(shuō)以包括負(fù)微分電阻范圍的非線性電阻曲線為特征。根據(jù)跨越一對(duì)電極所施加的電壓(或所穿過(guò)的電流)，NDR裝置沿上述曲線運(yùn)行。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，裝置包括第一電極和與第一電極間隔開(kāi)的第二電極。該裝置還包括布置在第一電極和第二電極之間并接觸第一電極和第二電極的第一材料。第一材料以第一電阻率為特征。該裝置還包括布置在第一電極和第二電極之間第二材料，第二材料以負(fù)的熱膨脹和小于第一電阻率的第二電阻率為特征。該裝置以非線性變化的作為所施加電壓的函數(shù)的電阻曲線為特征。
[0017]在另一個(gè)實(shí)施例中，方法包括通過(guò)第一施加電壓在第一電阻運(yùn)行負(fù)微分電阻(NDR)裝置的步驟。NDR裝置具有分別布置在第一電極和第二電極之間的第一材料和第二材料，第二材料具有負(fù)的熱膨脹特征。該方法還包括通過(guò)第二施加電壓在第二電阻運(yùn)行NDR裝置的步驟。第二電阻大于第一電阻，且第二施加電壓大于第一施加電壓。
[0018]第一個(gè)說(shuō)明的裝置
[0019]現(xiàn)參照描述裝置100的等視軸圖的圖1A和圖1B。為了理解，以虛線視圖說(shuō)明圖IB的裝置100。裝置100是說(shuō)明性的而本質(zhì)上并非限制性的。因此，本教導(dǎo)預(yù)期其它裝置、設(shè)備和系統(tǒng)。為了文中的目的，裝置100還被稱為負(fù)微分電阻(NDR)裝置100。
[0020]裝置100包括電極或高電導(dǎo)率(導(dǎo)體)層102。電極102可由任何合適的導(dǎo)電材料形成，或包括任何合適的導(dǎo)電材料。電極102材料的非限制性實(shí)施例包括銅、鋁、銀、金、鉬、鈀、氮化鈦(TiN)、金屬材料、摻雜的半導(dǎo)體等。還可使用其它合適的材料。配置電極102以限定末端區(qū)域104。
[0021]配置電極102以電連接裝置100與另一個(gè)或另一些實(shí)體，例如另一個(gè)NDR裝置、電子線路、控制器、數(shù)據(jù)或電信號(hào)母線等。為了與其它裝置或?qū)嶓w連接，電極102可包括一個(gè)或多個(gè)各自從裝置100引出的擴(kuò)展(未顯示)。此外，末端區(qū)域104以正方形截面形狀為特征。然而，本教導(dǎo)預(yù)期其它NDR裝置以其它各自的截面形狀，例如圓形、橢圓形、卵形、長(zhǎng)方形、三角形、六邊形等為特征。
[0022]裝置100包括另一個(gè)電極或高電導(dǎo)率(導(dǎo)體)層108。電極106可由任何合適的導(dǎo)電材料形成，或包括任何合適的導(dǎo)電材料，所述任何合適的導(dǎo)電材料包括但不限于上述用于電極102的那些材料。配置電極106以限定形狀和尺寸基本上等于末端區(qū)域104的末端區(qū)域108。還可使用相對(duì)于相反端的電極分別在尺寸、形狀或構(gòu)成上變化的其它電極。因而，預(yù)期具有電極對(duì)非對(duì)稱性的NDR裝置。
[0023]裝置100還包括第一材料110。第一材料110包含在兩個(gè)相應(yīng)的板狀部分中，每個(gè)板狀部分布置在電極102和106之間，并接觸電極102和106。第一材料110以電阻率為特征。第一材料110可被氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或二氧化鉿(IV) (HfO2)所限定，或包括氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或二氧化鉿(IV) (HfO2) ο還可使用其它合適的材料。
[0024]裝置100進(jìn)一步包括第二材料112。第二材料112作為布置在第一材料(部分)110之間的一個(gè)板狀部分被包含，并與第一材料(部分)110接觸。第二材料112以電阻率相對(duì)小于第一材料110的電阻率為特征。即，第二材料112比第一材料110每單位截面面積更導(dǎo)電。第二材料112可由鎢酸鋯(ZrW2O8)或鎢酸鉿(HfW2O8)所限定，或包括鎢酸鋯(ZrW2O8)或鎢酸鉿(HfW2O8)15還可使用其它合適的材料。
[0025]第一材料110還以正的熱膨脹為特征。因此，第一材料(板或部分)110在加熱時(shí)體積膨脹。這樣，第一材料Iio在溫度變化的過(guò)程中通常與電極102和106以及第二材料112接觸。
[0026]第二材料112還以負(fù)的熱膨脹為特征。因此，第二材料112在如上述被加熱時(shí)，體積收縮。第二材料112在一些基準(zhǔn)溫度時(shí)與電極102和106中的至少一個(gè)或兩個(gè)接觸(幾乎接觸)。在超過(guò)一些閾值的大于基準(zhǔn)溫度時(shí)加熱或熱電加溫第二材料112引起第二材料112退出(或被拉離)與電極102和108中的一個(gè)或兩個(gè)的接觸。下面提供了關(guān)于第一材料110和第二材料112各自的膨脹和收縮特征的進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]下表I包括NDR裝置100的說(shuō)明性的和非限制性的特征。本教導(dǎo)還預(yù)期具有各自變化的尺寸、特征或構(gòu)成的其它NDR裝置。應(yīng)注意的是在表I中，“ μ m”等于I X 10 _6米，且“nm”等于1X10 _9米。
[0028]表1:NDR裝置100的說(shuō)明
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 第一電極； 與所述第一電極間隔開(kāi)的第二電極； 第一材料，所述第一材料布置在所述第一電極和所述第二電極之間并接觸所述第一電極和所述第二電極，所述第一材料以第一電阻率為特征；和 第二材料，所述第二材料布置在所述第一電極和所述第二電極之間，所述第二材料以負(fù)的熱膨脹和比所述第一電阻率更小的第二電阻率為特征，所述裝置以非線性變化的作為施加電壓的函數(shù)的電阻曲線為特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置的所述電阻曲線進(jìn)一步以第一施加電壓和大于所述第一施加電壓的第二施加電壓之間的負(fù)微分電阻為特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述第一材料以正的熱膨脹為特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述第一材料包括至少A1203、SiO2或Hf02。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述第二材料包括至少ZrW2O8或HfW208。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，當(dāng)大約零電流流經(jīng)所述裝置時(shí)，第二材料大致與所述第一電極和所述第二電極各自的區(qū)域接觸；當(dāng)大于閾值的電流流經(jīng)所述裝置時(shí)，所述第二材料收縮且所述第一材料膨脹，使·得所述第二材料從所述第一電極或所述第二電極中的至少一個(gè)被拉離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述第一材料在所述第二材料的至少一些的周圍布置，并與所述第二材料的至少一些接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述第一電極和所述第二電極被第一導(dǎo)電交叉條和第二導(dǎo)電交叉條的各自部分所限定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述第一材料和所述第二材料結(jié)合以限定聚集體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，至少所述第一電極或所述第二電極由金屬、金屬材料或摻雜的半導(dǎo)體材料形成。
11.一種方法，包括: 通過(guò)第一施加電壓在第一電阻運(yùn)行負(fù)微分電阻(NDR)裝置，所述NDR裝置具有各自布置在第一電極和第二電極之間的第一材料和第二材料，所述第二材料具有負(fù)的熱膨脹特征；和 通過(guò)第二施加電壓在第二電阻運(yùn)行所述NDR裝置，所述第二電阻大于所述第一電阻，且所述第二施加電壓大于所述第一施加電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述第二材料至少部分地被所述第一材料包圍，所述第一材料以第一電阻率為特征，所述第二材料以比所述第一電阻率更小的第二電阻率為特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)第三施加電壓在第三電阻運(yùn)行所述NDR裝置，所述第三電阻大于所述第一電阻并小于所述第二電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)電子電路使所述NDR裝置的當(dāng)前電阻與數(shù)據(jù)值相關(guān)聯(lián)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)電子電路使所述NDR裝置的當(dāng)前電阻與邏輯運(yùn)算相關(guān)聯(lián)。 ·
【文檔編號(hào)】H01C7/02GK103430246SQ201180069275
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月1日
【發(fā)明者】楊建華, 張民賢, R·斯坦利·威廉姆斯 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)