热场控制电导率变化器件制造技术

提供热场控制电导率变化器件及其用途。在一些实施方式中，一种热控开关包括：金属绝缘体转变(MIT)材料；与该MIT材料电连接的第一和第二接线端；以及设置于所述MIT材料附近的加热元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热场控制电导率变化器件相关申请的交叉引用本申请要求申请号为62/809,434，申请日为2019年2月22日，名称为“热场控制电导率变化器件”的美国临时专利申请的优先权，并将该申请的内容整体援引于此。
本专利技术总体涉及计算机技术，尤其涉及计算机系统的开关元件。
技术介绍
某些材料存在两种导电状态。在一种状态下，此类材料具有金属导电特性。在另一种状态下，此类材料具有绝缘体导电特性。因此，这一类材料称为金属绝缘体转变(MIT)材料。目前，此类MIT材料为热门的研发课题，旨在发掘其实际应用。
技术实现思路
本专利技术的一个方面的特征总体在于一种热控开关，包括：MIT材料；与该MIT材料电连接的第一和第二接线端；以及设置于所述MIT材料附近的加热元件。所述热控开关的实施方式可包括以下特征当中的一项或多项。一些实施方式包括设置于所述MIT材料和加热元件之间的电绝缘体。在一些实施方式中，所述加热元件包括焦耳加热元件。一些实施方式包括与所述加热元件电连接的第三和第四接线端，其中，所述焦耳加热元件在电流通过该焦耳加热元件以及所述第三和第四接线端时产生热量。在一些实施方式中，所述焦耳加热元件包括以下当中的至少一者：纳米丝内的拘热构造；或纳米丝内的纳米孔。在一些实施方式中，所述MIT材料的状态可由所述第一和第二接线端感测，其中，所述状态包括金属状态和绝缘体状态。在一些实施方式中，所述MIT材料的状态可由所述第一和第二接线端改变，其中，所述状态包括金属状态和绝缘体状态。本专利技术的一个方面的特征总体在于一种存储器件，包括：存储器单元；以及与该存储器单元电连接的存储器单元选择器，其中，该存储器单元选择器包括：MIT材料；以及设置于该MIT材料附近的加热元件。所述存储器件的实施方式可包括以下特征当中的一项或多项。一些实施方式包括设于所述MIT材料和所述加热元件之间的电绝缘体。在一些实施方式中，所述加热元件包括焦耳加热元件。在一些实施方式中，所述焦耳加热元件包括以下当中的至少一者：纳米丝内的拘热构造；或纳米丝内的纳米孔。一些实施方式包括与所述加热元件电连接的第一和第二接线端，其中，所述焦耳加热元件在电流通过该焦耳加热元件以及所述第一和第二接线端时产生热量。一些实施方式包括：与所述MIT材料电连接的第一接线端；以及与所述存储器单元电连接的第二接线端，其中，所述MIT材料的状态可由所述第一和第二接线端改变，所述MIT材料的状态包括金属状态和绝缘体状态，所述存储器单元的状态可由所述第一和第二接线端改变和感测。一些实施方式包括设置于所述加热元件与所述第一接线端之间的电绝缘体。一些实施方式包括设置于所述加热元件与所述MIT材料、存储器单元、第一接线端以及第二接线端当中至少一者之间的一个或多个电绝缘体。本专利技术的一个方面的特征总体在于一种交叉点存储器阵列，包括：排成行和列的存储器元件阵列，其中，每一个存储器元件包括：存储器单元；以及与该存储器单元电连接的存储器单元选择器，其中，该存储器单元选择器包括：MIT材料；以及设置于该MIT材料附近的焦耳加热元件；多条第一金属线，每一条第一金属线与相应的列内的存储器元件的存储器单元电连接；以及多条第二金属线，每一条第二金属线与相应的行内的存储器元件的存储器单元电连接。所述交叉点存储器阵列的实施方式可包括以下特征当中的一项或多项。一些实施方式包括设置于所述存储器元件之间的多个隔热元件。在一些实施方式中，每一个所述存储器元件还包括：设置于所述焦耳加热元件与相应的第二金属线之间的电绝缘体。在一些实施方式中，每一个所述存储器元件还包括：设置于所述焦耳加热元件与所述MIT材料、存储器单元、相应第一金属线以及相应的第二金属线当中至少一者之间的一个或多个电绝缘体。在一些实施方式中，每一个所述焦耳加热元件包括以下当中的至少一者：纳米丝内拘热构造；或纳米丝内的纳米孔。附图说明作为本专利技术的一部分，附图示出了若干非限制性实施方式，并与说明书一道用于阐明所公开的原理。图1所示为根据本公开技术一种实施方式的组合体，该组合体含有带器件加热元件和器件冷却元件的器件。图2为若干种钒氧化物的金属绝缘体转变与温度关系图。图3为若干种VO2单晶c轴电阻率与温度倒数关系图。图4为VO2和NbO2低场电导率与温度关系图(其中，TaOx作为用于比较的非MIT材料)。图5为若干常见MIT材料的电阻率与温度关系图。图6所示为根据一种实施方式的热控开关。图7所示为根据另一实施方式的热控开关。图8所示为根据一种实施方式的交叉点存储器阵列的存储器元件。图9所示为根据另一实施方式的交叉点存储器阵列的存储器元件。图10所示为根据一种实施方式的三维垂直存储器阵列的存储器元件。图11所示为以图8存储器元件制成的交叉点存储器阵列的一部分。图12所示为以图9存储器元件制成的交叉点存储器阵列的一部分。图13所示为热场边缘效应。图14所示为纳米丝拘热技术。图15所示为纳米孔拘热技术。具体实施方式以下，将详细参考例示实施方式，这些实施方式的实施例如附图所示。下文描述将引用附图，其中，除非另有所陈，否则不同图中标注的相同标记代表相同或类似的元件。下述本专利技术例示实施方式中阐述的实现形式并不代表本专利技术的所有实现形式。相反，这些实现形式仅为本专利技术所涉及的各个方面中的系统和方法的示例。热控制为半导体器件及其他器件研发中的热门领域。在某些应用中，即使对于共用同一晶圆等物的不同器件，仍然需要这些器件或这些器件的不同部分在不同温度下操作。专利技术人意识到，这一问题可通过某些物理效应得到解决。图1所示为根据本公开技术一种实施方式的组合体，该组合体含有带器件加热元件和器件冷却元件的器件。参考图1，组合体100可包括电路板、晶圆等物102，并且包括器件104，106，108。器件104，106，108可实施为任何器件，例如，集成电路、晶体管、非易失性存储器件、可含于集成电路内的其他器件等等。在一些实施方式中，所述非易失性存储器件可包括电阻式随机存取存储器件、相变存储器件、自旋转移矩磁性随机存取存储器件等。在图1示例中，器件104，106，108可具有不同的热力学要求。在该例中，器件106需要与环境温度相等的操作温度，器件104需要高于环境温度的操作温度，器件108需要低于环境温度的操作温度。为了在对每一个器件的操作温度进行控制的同时不影响相邻器件的操作温度，可以在每一个器件内设置热控制器件。在图1示例中，器件104内可设置器件加热元件110，器件108内可设置器件冷却元件112。在一些实施方式中，器件加热元件110实施为焦耳加热元件。焦耳加热元件为一种在电流流过时产生热量的装置。在其他实施方式中，器件加热元件110也可通过其他物理效应实现。例如，其他器件加热元件可采用珀耳帖(Peltier)效应、光子效应、等离激元热转移或任何其他能够将热量转移或传递至器件104的效应。不同加热效应既可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热控开关，其特征在于，包括：/n金属绝缘体转变材料；/n与所述金属绝缘体转变材料电连接的第一接线端和第二接线端；以及/n设置于所述金属绝缘体转变材料附近的加热元件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190222 US 62/809,4341.一种热控开关，其特征在于，包括：
金属绝缘体转变材料；
与所述金属绝缘体转变材料电连接的第一接线端和第二接线端；以及
设置于所述金属绝缘体转变材料附近的加热元件。


2.如权利要求1所述的热控开关，其特征在于，还包括：
设置于所述金属绝缘体转变材料和所述加热元件之间的电绝缘体。


3.如权利要求1所述的热控开关，其特征在于，所述加热元件包括：焦耳加热元件。


4.如权利要求3所述的热控开关，其特征在于，还包括：
与所述加热元件电连接的第三接线端和第四接线端，
其中，所述焦耳加热元件在电流通过所述焦耳加热元件以及所述第三接线端和所述第四接线端时产生热量。


5.如权利要求3所述的热控开关，其特征在于，所述焦耳加热元件包括以下当中的至少一者：
纳米丝内的拘热构造；或
纳米丝内的纳米孔。


6.如权利要求1所述的热控开关，其特征在于：
所述金属绝缘体转变材料的状态可由所述第一接线端和所述第二接线端感测，其中，所述状态包括金属状态和绝缘体状态。


7.如权利要求1所述的热控开关，其特征在于：
所述金属绝缘体转变材料的状态可由所述第一接线端和所述第二接线端改变，其中，所述状态包括金属状态和绝缘体状态。


8.一种存储器件，其特征在于，包括：
存储器单元；以及
与所述存储器单元电连接的存储器单元选择器，其中，所述存储器单元选择器包括：
金属绝缘体转变材料；以及
设置于所述金属绝缘体转变材料附近的加热元件。


9.如权利要求8所述的存储器件，其特征在于，还包括：
设置于所述金属绝缘体转变材料和所述加热元件之间的电绝缘体。


10.如权利要求8所述的存储器件，其特征在于，所述加热元件包括：焦耳加热元件。


11.如权利要求10所述的存储器件，其特征在于，所述焦耳加热元件包括以下当中的至少一者：
纳米丝内的拘热构造；或
纳米丝内的纳米孔。


12.如权利要求10所述的存储器件，其特征在于，还包括：
与所述焦耳加热元件电连接的第一接线端和第二接线端，
其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，吕志超，
申请(专利权)人：合肥睿科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34