相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年1月8日提交的第10-2016-0002921號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體合并于此。

本公開的各種實施例涉及一種半導(dǎo)體存儲器，更具體地，涉及一種開關(guān)器件及包括該開關(guān)器件的電阻式隨機存取存儲器。

背景技術(shù)：

在存儲器件的單元區(qū)中已經(jīng)采用交叉點存儲陣列結(jié)構(gòu)。更具體地，交叉點存儲陣列結(jié)構(gòu)已經(jīng)被包括在諸如電阻式隨機存取存儲器(reram)、相變隨機存取存儲器(pcram)、磁隨機存取存儲器(mram)等的存儲器中作為具有柱子的單元結(jié)構(gòu)，柱子介于設(shè)置在不同的平面上的電極之間且彼此相交。

同時，在交叉點存儲陣列結(jié)構(gòu)中，由于相鄰單元之間出現(xiàn)的潛行電流(sneakcurrent)而在單元信息方面可能存在寫入錯誤或讀取錯誤。為了抑制這些錯誤，已經(jīng)在單元中采用了選擇器件。已經(jīng)提出諸如晶體管、二極管、隧道勢壘器件和雙向閾值開關(guān)的開關(guān)器件來作為選擇器件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)實施例，提供了一種開關(guān)器件。該開關(guān)器件包括設(shè)置在襯底之上的第一電極和第二電極以及設(shè)置在第一電極與第二電極之間的電解質(zhì)層。電解質(zhì)層包括儲蓄負(fù)電荷的第一層和儲蓄正電荷的第二層。

根據(jù)實施例，提供了一種開關(guān)器件。該開關(guān)器件包括順序地層疊在襯底之上的第一電極、電解質(zhì)層和第二電極。電解質(zhì)層包括儲蓄正電荷的薄膜。電解質(zhì)層接收因第一電極或第二電極的氧化而產(chǎn)生的金屬離子。該薄膜對金屬離子產(chǎn)生靜電排斥力。

根據(jù)實施例，提供了一種電阻式存儲器件。該電阻式存儲器件包括設(shè)置在襯底之上的選擇器件和可變電阻器件。選擇器件包括順序地設(shè)置在襯底之上的第一電極、電解質(zhì)層和第二電極。電解質(zhì)層包括儲蓄負(fù)電荷的第一層和儲蓄正電荷的第二層。

附圖說明

鑒于附圖及其詳細(xì)描述，本公開的各種實施例將變得更加明顯，在附圖中：

圖1是示意性地圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件的剖視圖；

圖2是示意性地圖示根據(jù)另一實施例的開關(guān)器件的剖視圖；

圖3a、圖4a、圖5a和圖6a是圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件的操作的示意圖；

圖3b、圖4b、圖5b和圖6b是圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件的操作期間的電解質(zhì)層的能帶的變化的示意圖；

圖7是圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件的電流-電壓特性的曲線圖；以及

圖8是示意性地圖示根據(jù)實施例的電阻式存儲器件的剖視圖。

具體實施方式

在下文中將參照附圖來更詳細(xì)地描述本公開，在附圖中示出了本發(fā)明的實施例。在附圖中，可以稍微增大組件的尺寸、寬度和/或厚度以清楚地呈現(xiàn)每個器件的組件。附圖是完全站在觀察者的角度來描述的，如果元件被稱作位于另一元件上，則可以被理解為該元件直接位于另一元件上，或者額外元件可以介于該元件與另一元件之間。在整個說明書中，相同的附圖標(biāo)記始終指代相同的元件。

此外，除非在上下文中另外清楚地使用，否則單數(shù)形式的表述應(yīng)當(dāng)被理解為包括復(fù)數(shù)形式。將理解的是，術(shù)語“包括”或“具有”意在說明特征、數(shù)量、步驟、操作、元件、部分或其組合的存在，而非用來排除一個或更多個其他特征、數(shù)量、步驟、操作、組件、部分或其組合的存在或添加可能性。

此說明書中描述的開關(guān)器件的閾值開關(guān)操作將被理解為：當(dāng)具有變化的絕對值的外部電壓被施加給開關(guān)器件時，開關(guān)器件如下所述地順序地實現(xiàn)導(dǎo)通態(tài)和關(guān)斷態(tài)。最初，隨著施加給開關(guān)器件的外部電壓的絕對值從初始態(tài)開始逐漸增大，在施加的外部電壓變得大于預(yù)定第一閾值電壓之后，開關(guān)器件的工作電流可以非線性地增大。這種現(xiàn)象可以被理解為開關(guān)器件導(dǎo)通。

在這之后，隨著施加給開關(guān)器件的外部電壓的絕對值從開關(guān)器件的導(dǎo)通態(tài)開始逐漸減小，在施加的外部電壓變得低于預(yù)定第二閾值電壓之后，開關(guān)器件的工作電流可以非線性地減小。這種現(xiàn)象可以被理解為開關(guān)器件關(guān)斷。這樣，執(zhí)行閾值開關(guān)操作的開關(guān)器件可以具有非線性工作特性。

圖1是示意性地圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件10的剖視圖。

參見圖1，開關(guān)器件10包括順序地設(shè)置在襯底101上的第一電極110、電解質(zhì)層120和第二電極130。在實施例中，襯底101可以由硅(si)或砷化鎵(gaas)形成，但實施例不局限于此。在另一實施例中，襯底101可以由能夠通過半導(dǎo)體工藝來處理的陶瓷、聚合物或金屬形成。襯底101可以包括形成在其中的集成電路。

第一電極110和第二電極130中的每個可以包括金屬、導(dǎo)電金屬氮化物、導(dǎo)電金屬氧化物等中的任意一種。第一電極110和第二電極130中的一個可以包括具有比另一個中的材料更強的氧化能力的材料。在實施例中，當(dāng)?shù)谝浑姌O110具有比第二電極130強的氧化能力時，第一電極110可以由銅(cu)、銀(ag)、釕(ru)、鈦(ti)、銥(ir)及其組合中的任意一種形成，而第二電極130可以由銥(ir)、鉑(pt)、釕(ru)、鎢(w)、氮化鈦(tin)、氮化鉭(tan)及其組合中的任意一種形成。

電解質(zhì)層120可以設(shè)置在第一電極110與第二電極130之間。電解質(zhì)層120可以從第一電極110和第二電極130中的比另一個具有更強的氧化能力的一個電極接收經(jīng)氧化的金屬離子。在實施例中，電解質(zhì)層120可以包括硅、氧化物或氮化物。在另一實施例中，電解質(zhì)層120可以包括金屬硒化物層、金屬硫化物層、氧化硅層或金屬氧化物層。電解質(zhì)層120可以包括以上材料中的一種的單層或者以上材料中的兩種或更多種的層疊結(jié)構(gòu)。在實施例中，氧化硅層可以具有不滿足化學(xué)計量比的非晶結(jié)構(gòu)。在實施例中，金屬氧化物層可以包括氧化銅、氧化鎳、氧化鈦、氧化錫、氧化鈷、氧化鋅、氧化鋁等中的任意一種，且可以具有不滿足化學(xué)計量比的組成。

電介質(zhì)層120可以包括諸如空位的內(nèi)部缺陷。在實施例中，空位可以是金屬空位、硅空位、氧空位、氮空位或其組合。電介質(zhì)層120中包含的金屬離子可以與從空位供應(yīng)的電子結(jié)合，從而可以轉(zhuǎn)變成金屬。此外，轉(zhuǎn)變來的金屬可以在電解質(zhì)層120中再次被氧化，從而可以轉(zhuǎn)變成金屬離子。通過此過程，在電解質(zhì)層120中可以產(chǎn)生金屬空位。

電解質(zhì)層120可以至少包括儲蓄負(fù)電荷的第一層和儲蓄正電荷的第二層。第一層可以用p型摻雜劑來摻雜，而第二層可以用n型摻雜劑來摻雜。在實施例中，電解質(zhì)層120可以具有這樣的結(jié)構(gòu)：第一層與第二層彼此結(jié)合。

更具體地，參見圖1，電解質(zhì)層120可以包括儲蓄負(fù)電荷的第一層121、儲蓄正電荷的第二層122和儲蓄負(fù)電荷的第三層123，第一層121、第二層122和第三層123順序地層疊在第一電極110上。在實施例中，可以如下地制造電解質(zhì)層120。

在第一電極110上順序地形成用p型摻雜劑來摻雜的第一層121、用n型摻雜劑來摻雜的第二層122和用p型摻雜劑來摻雜的第三層123。當(dāng)順序地層疊的第一層121至第三層123形成p-n結(jié)時，在第一層121與第二層122之間的結(jié)區(qū)中以及在第二層122與第三層123之間的結(jié)區(qū)中分別可以形成電子和空穴的耗盡層。電子或空穴的耗盡層可以分別儲蓄正電荷或負(fù)電荷。相應(yīng)地，在電子的耗盡層與空穴的耗盡層之間可以形成電場。

同時，電子和空穴的耗盡層的尺寸可以通過第一層121至第三層123中的摻雜劑的濃度來確定。在實施例中，可以通過控制第一層121至第三層123的摻雜濃度來在第一層121至第三層123的整個區(qū)域形成電子和空穴的耗盡層。相應(yīng)地，第一層121至第三層123的整個區(qū)域可以儲蓄正電荷或負(fù)電荷。

在實施例中，電解質(zhì)層120可以為非晶氧化硅層。在實施例中，可以通過用比硅原子具有更大數(shù)量的價電子的原子執(zhí)行摻雜工藝來用n型摻雜劑對非晶氧化硅層進(jìn)行摻雜。還可以通過用比硅原子具有更少數(shù)量的價電子的原子執(zhí)行摻雜工藝來用p型摻雜劑對非晶氧化硅層進(jìn)行摻雜。這樣，可以通過用不同的摻雜劑材料對構(gòu)成電解質(zhì)層120的非晶氧化硅層進(jìn)行摻雜來制造第一層121至第三層123。

同時，在一些其他實施例中，不同于上述實施例，可以用n型摻雜劑來僅對第二層122進(jìn)行摻雜，而不對第一層121和第三層123進(jìn)行摻雜。在這種情況下，通過電子從儲蓄有n型摻雜劑的第二層122向第一層121和第三層123的傳導(dǎo)，第二層122可以儲蓄正電荷。第一層121和第三層123中的接收傳導(dǎo)來的電子的層可以通過電子的傳導(dǎo)來儲蓄負(fù)電荷，或者第一層121和第三層123可以不儲蓄任何電荷。

同時，在一些其他實施例中，第一層121至第三層123中的至少一層可以用與其他層的材料不同的材料來制造。例如，當(dāng)?shù)谝粚?21是非晶氧化硅層時，第二層122和第三層123中的至少一層可以為由與非晶氧化硅層的材料不同的材料形成的電解質(zhì)層。

同時，在一些其他實施例中，在形成第一層121至第三層123時，可以在電解質(zhì)層120中的預(yù)定位置中分別形成包括固定空間電荷的薄膜來代替形成n型和p型摻雜層。在實施例中，可以通過控制薄膜制造工藝來形成具有固定負(fù)電荷的第一層121、具有固定正電荷的第二層122和具有固定負(fù)電荷的第三層123。

圖2是示意性地圖示根據(jù)另一實施例的開關(guān)器件20的剖視圖。

參見圖2，開關(guān)器件20包括順序地設(shè)置在襯底101上的第一電極110、電解質(zhì)層220和第二電極130。除了電解質(zhì)層220具有在其中儲蓄負(fù)電荷的第一層221與儲蓄正電荷的第二層222層疊的結(jié)構(gòu)之外，開關(guān)器件20的結(jié)構(gòu)與參照圖1所描述的開關(guān)器件10實質(zhì)上相同。

在實施例中，第一層221可以為用p型摻雜劑摻雜的薄膜，而第二層222可以為用n型摻雜劑摻雜的薄膜。在另一實施例中，第一層221可以為用n型摻雜劑摻雜的薄膜，而第二層222可以為用p型摻雜劑摻雜的薄膜。在第一層221和第二層222的結(jié)區(qū)中可以形成內(nèi)部電場?？梢酝ㄟ^控制第一層221和第二層222的摻雜濃度來在整個電解質(zhì)層220中形成內(nèi)部電場。

同時，在一些其他實施例中，不同于上述實施例，第二層222可以用n型摻雜劑來摻雜，而對第一層221不摻雜任何摻雜劑?？商娲?，第一層221可以用n型摻雜劑來摻雜，而對第二層222不摻雜任何摻雜劑。在這兩種情況中的任意一種情況下，可以出現(xiàn)從用n型摻雜劑摻雜的薄膜向其他未摻雜薄膜的電子傳導(dǎo)，從而在用n型摻雜劑摻雜的薄膜中可以產(chǎn)生正電荷。此時，未摻雜薄膜的至少一部分可以通過電子的傳導(dǎo)而儲蓄負(fù)電荷，或者可以不儲蓄任何電荷。

同時，在一些其他實施例中，第一層221與第二層222可以由不同的材料形成。在實施例中，當(dāng)?shù)谝粚?21是非晶氧化硅層時，第二層222可以為由與非晶氧化硅層中的材料不同的材料形成的電解質(zhì)層。

同時，在一些其他實施例中，在形成第一層221和第二層222時，可以在電解質(zhì)層220中的預(yù)定位置處分別形成具有固定空間電荷的薄膜，而非n型和p型摻雜層。

圖3a、圖4a、圖5a和圖6a是圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件的操作的示意圖。圖3b、圖4b、圖5b和圖6b是圖示根據(jù)實施例的開關(guān)器件的操作中的電解質(zhì)層的能帶的變化的示意圖。圖7是根據(jù)實施例的開關(guān)器件的電流-電壓(i-v)特性的曲線圖。

在下文中，將使用以上參照圖1而描述的開關(guān)器件10來描述開關(guān)器件的操作。在開關(guān)器件10中，第一電極110比第二電極130具有更強的氧化能力。在實施例中，第一電極110可以由銀(ag)形成，而第二電極130可以由鉑(pt)形成。電解質(zhì)層120可以為非晶氧化硅層。然而，實施例不局限于此。

圖3a和圖3b圖示了當(dāng)在第一電極110與第二電極130之間尚未施加外部電壓時開關(guān)器件10的初始狀態(tài)。圖7圖示了當(dāng)在第一電極110與第二電極130之間施加0v時的電流-電壓(i-v)特性。

參見圖3a，電解質(zhì)層120包括儲蓄負(fù)電荷的第一層121、儲蓄正電荷的第二層122和儲蓄負(fù)電荷的第三層123。參見圖3b，由于由正電荷和負(fù)電荷所引起的內(nèi)部電場的緣故，在第一層121至第三層123中能帶121e、122e和123e可以彎曲。

圖4a和圖4b圖示了正偏壓被施加給第一電極110而負(fù)偏壓被施加給第二電極130時的開關(guān)器件10。參見圖4b，響應(yīng)于施加的外部電壓，可以使第一層121至第三層123的能帶121e、122e和123e變形。

同時，第一電極110可以因施加的外部電壓而氧化。通過第一電極110的氧化而產(chǎn)生的銀離子可以移動至包括氧化硅層的電解質(zhì)層120中。銀離子可以通過形成在第一電極110與第二電極130之間的電場而布置在電解質(zhì)層120中。銀離子可以與從氧化硅層的空位供應(yīng)的電子結(jié)合，使得可以產(chǎn)生銀(ag)金屬400。銀(ag)金屬400可以通過形成在第一電極110與第二電極130之間的電場而生長成具有細(xì)絲形狀。隨著通過在第一電極110與第二電極130之間施加外部電壓而產(chǎn)生的電場增大從而變得大于第一層121至第三層123中形成的內(nèi)部電場，銀(ag)金屬400可以從第一層121開始生長而穿過第二層122到達(dá)第三層123。

參見圖7，隨著外部電壓從0v增大第一閾值電壓vth1，較低的電流在開關(guān)器件10中流動。當(dāng)外部電壓達(dá)到第一閾值電壓vth1時，銀(ag)金屬400可以在第一電極110至第三電極130之間形成導(dǎo)電橋，使得第一電極110經(jīng)由該導(dǎo)電橋而電耦接至第三電極130。在圖7中將此過程圖示為第一過程(1)。這樣，當(dāng)施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓達(dá)到第一閾值電壓vth1時，快速增大的第一電流ic1可以在開關(guān)器件10中流動。當(dāng)通過大于或等于第一閾值電壓vth1的外部電壓而使第一電流ic1在開關(guān)器件10中流動時，開關(guān)器件10可以被稱作處于“導(dǎo)通”態(tài)。在圖7中，測量的電流被限定為小于或等于第一電流ic1，這將開關(guān)器件10維持在導(dǎo)通態(tài)。

圖5a和圖5b圖示了當(dāng)施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓從開關(guān)器件10處于導(dǎo)通態(tài)的第一閾值電壓vth1減小時的開關(guān)器件10。即使在這種情況下，正偏壓仍被施加給第一電極110，負(fù)偏壓仍被施加給第二電極130。

當(dāng)施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓減小至低于第二閾值電壓vth2時，形成在第一層121至第三層123中的內(nèi)部電場可以變得比通過外部電壓而形成的電場強。在實施例中，構(gòu)成導(dǎo)電橋的銀金屬400中的一些可以再次被氧化而在電解質(zhì)層120中形成銀離子400c。在再次氧化的銀離子400c與第二層122的正電荷之間，電排斥力可以起作用。結(jié)果，銀離子400c由于電排斥力而從第二層122向外移動，從而第二層122中的導(dǎo)電橋的至少一部分可以斷開。此時，開關(guān)器件10可以被稱作處于“關(guān)斷”態(tài)。在圖7中將此過程圖示為第二過程(2)。

參見圖7，當(dāng)施加給開關(guān)器件10的外部電壓減小至小于第二閾值電壓vth2時，隨著外部電壓達(dá)到0v，在開關(guān)器件10中流動的電流可以從第一電流ic1減小至0。

圖6a和圖6b圖示了當(dāng)負(fù)偏壓被施加給第一電極110而正偏壓被施加給第二電極130時的開關(guān)器件10。如圖6b中所示，響應(yīng)于施加的外部電壓，可以使第一層121至第三層123的能帶121e-123e變形。

參見圖6a，隨著施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓沿負(fù)方向增大，從第二層122向外移出的銀離子400c可以由于通過外部電壓而形成的電場來回到第二層122。銀離子400c可以通過接收由第二層122中的空位提供的電子而轉(zhuǎn)變成銀金屬400。第二層122中轉(zhuǎn)變的銀金屬400可以恢復(fù)導(dǎo)電橋。在圖7中將此過程圖示為第三過程(3)。

參見圖7，隨著外部電壓的絕對值沿負(fù)方向從0v增大至第三閾值電壓vth3，較低的電流在開關(guān)器件10中流動。第三閾值電壓vth3可以具有與第一閾值電壓vth1的絕對值相對應(yīng)的絕對值。當(dāng)外部電壓達(dá)到第三閾值電壓vth3時，快速增大的第二電流ic2可以在開關(guān)器件10中流動。當(dāng)?shù)诙娏鱥c2在具有大于或等于第三閾值電壓vth3的絕對值的絕對值的外部電壓處而在開關(guān)器件10中流動時，開關(guān)器件10可以被稱作處于“導(dǎo)通”態(tài)。

參見圖7，當(dāng)施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓的絕對值減小至小于第四閾值電壓vth4的絕對值以及達(dá)到0v時，形成在第一層121至第三層123中的內(nèi)部電場可以變得比通過外部電壓而形成的電場強，其中，第四閾值電壓vth4可以具有與第二閾值電壓vth2的絕對值相對應(yīng)的絕對值。在實施例中，構(gòu)成導(dǎo)電橋的銀金屬400中的一些可以再次被氧化而在電解質(zhì)層120中形成銀離子400c。電排斥力可以在第二層122的正電荷與再次氧化的銀離子400c之間起作用。結(jié)果，銀離子400c可以通過電排斥力而向第二層122外部移動，而第二層122中的導(dǎo)電橋可以再次斷開。在圖7中將此過程圖示為第四過程(4)。此時，開關(guān)器件10可以被稱作處于“關(guān)斷”態(tài)。

如上所述，當(dāng)施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓的絕對值增大至大于或等于第一閾值電壓vth1或第三閾值電壓vth3的絕對值時，開關(guān)器件可以通過導(dǎo)電橋的產(chǎn)生而表現(xiàn)出導(dǎo)通特性。另一方面，當(dāng)施加在第一電極110與第二電極130之間的外部電壓的絕對值從導(dǎo)通態(tài)減小至小于第二閾值電壓vth2或第四閾值電壓vth4的絕對值時，開關(guān)器件通過導(dǎo)電橋的斷開而表現(xiàn)出關(guān)斷特性。電流-電壓(i-v)開關(guān)特性表示開關(guān)器件根據(jù)外部電壓的絕對值而執(zhí)行閾值開關(guān)操作。此外，如圖7中所示，開關(guān)器件可以表現(xiàn)出這樣的特性：在開關(guān)器件中流動的電流基于第一閾值電壓vth1或第三閾值電壓vth3而非線性地增大或減小。相應(yīng)地，根據(jù)本公開的實施例的開關(guān)器件可以實施更可靠的導(dǎo)通-關(guān)斷特性。

圖8是示意性地圖示根據(jù)實施例的電阻式隨機存取存儲器件(在下文中稱作“電阻式存儲器件”)30的剖視圖。在圖8中，與圖1中相同的附圖標(biāo)記可以指與圖1中相同的元件。

參見圖8，電阻式存儲器件30可以包括設(shè)置在襯底801上的選擇器件31和可變電阻器件32。選擇器件31和可變電阻器件32可以構(gòu)成電阻式存儲器件30的單位單元。電阻式存儲器件30可以具有包括多個單位單元的陣列結(jié)構(gòu)。

可變電阻器件32可以起到非易失性存儲元件的作用。選擇元件31可以耦接至可變電阻器件32，且可以防止電阻式存儲器件30的多個單位單元之間因潛行電流而產(chǎn)生信息錯誤。

襯底801可以由硅(si)、砷化鎵(gaas)等中的任意一種形成，但實施例不局限于此。襯底801可以由能夠通過半導(dǎo)體工藝來處理的材料(諸如陶瓷、聚合物或金屬)形成。襯底801可以包括形成在其中的集成電路。

選擇器件31可以采用根據(jù)實施例的上述開關(guān)器件10和20中的任意一種。選擇器件31可以包括第一電極110、電解質(zhì)層120和第二電極130。在實施例中，電解質(zhì)層120可以包括非晶硅、氧化物或氮化物。在另一個實施例中，電解質(zhì)120可以包括金屬硒化物層、金屬硫化物層、氧化硅層或金屬氧化物層。電解質(zhì)層120可以包括單層或以上材料的兩種或更多種的層疊結(jié)構(gòu)。氧化硅層可以具有不滿足化學(xué)計量比的非晶相。金屬氧化物層可以包括氧化銅、氧化鎳、氧化鈦、氧化錫、氧化鈷、氧化鋅、氧化鋁等中的任意一種。

參見圖8，電解質(zhì)層120可以包括儲蓄負(fù)電荷的第一層121、儲蓄正電荷的第二層122和儲蓄負(fù)電荷的第三層123，第一層121、第二層122和第三層123順序地層疊。在實施例中，電解質(zhì)層120可以如下地形成?？梢栽诘谝浑姌O110上順序地形成用p型摻雜劑摻雜的第一層121、用n型摻雜劑摻雜的第二層122和用p型摻雜劑摻雜的第三層123。當(dāng)?shù)谝粚?21、第二層122和第三層123在其間形成pn結(jié)時，在第一層121、第二層122和第三層123的結(jié)區(qū)中可以形成電子和空穴的耗盡層。電子的耗盡層和空穴的耗盡層中的每個可以儲蓄正電荷或負(fù)電荷。相應(yīng)地，在電子的耗盡層與空穴的耗盡層之間可以形成電場。在實施例中，可以通過控制第一層121、第二層122和第三層123的摻雜濃度來在第一層121至第三層123的整個區(qū)域形成電子和空穴的耗盡層。第一層121至第三層123的整個區(qū)域可以儲蓄正電荷或負(fù)電荷。

在一些其他實施例中，不同于上述實施例，第二層122可以用n型摻雜劑來摻雜，而對第一層121和第三層123不摻雜任何摻雜劑。在這種情況下，第二層122可以通過電子從用n型摻雜劑摻雜的第二層122向第一層121和第三層123的傳導(dǎo)來儲蓄正電荷。此時，第一層121和第三層123的至少一部分可以通過電子的傳導(dǎo)來儲蓄負(fù)電荷?？商娲?，第一層121和第三層123中的任意層可以不儲蓄任何電荷。

同時，在一些其他實施例中，第一層121至第三層123中的至少一層可以由與其他層的材料不同的材料形成。例如，當(dāng)?shù)谝粚?21是非晶氧化硅層時，第二層122和第三層123中的至少一種可以不是非晶氧化硅層，而可以是由與上述材料不同的材料制成的層。

在一些其他實施例中，當(dāng)形成第一層121至第三層123來代替單獨形成n型和p型摻雜層時，可以在電解質(zhì)層120的預(yù)定位置中形成包括固定空間電荷的薄膜。此外，在一些其他實施例中，不同于圖8中所示出的，電解質(zhì)層120可以僅包括儲蓄負(fù)電荷的第一層和儲蓄正電荷的第二層，如圖2中所示。

如以上經(jīng)由本公開的實施例所描述的，選擇器件31可以表現(xiàn)出這樣的特性：在選擇器件31中流動的電流基于閾值電壓和外部電壓而非線性地增大或減小，以及可以表現(xiàn)出閾值開關(guān)操作特性。第一電極110和第二電極130中的一個可以比另一個具有更強的氧化能力。在實施例中，當(dāng)?shù)谝浑姌O110比第二電極130具有更強的氧化能力時，第一電極110可以包括銅(cu)、銀(ag)、釕(ru)、鈦(ti)、銥(ir)及其組合中的任意一種。第二電極130可以包括銥(ir)、鉑(pt)、鎢(w)、氮化鈦(ti)、氮化鉭(tan)及其組合中的任意一種。

擴(kuò)散阻擋物層810可以設(shè)置在選擇器件31與可變電阻器件32之間。在實施例中，擴(kuò)散阻擋物層810可以設(shè)置在選擇器件31的第二電極130上。擴(kuò)散阻擋物層810可以抑制選擇器件31與可變電阻器件32之間的材料的擴(kuò)散。在一些其他實施例中，當(dāng)構(gòu)成選擇器件31和可變電阻器件32的材料的熱穩(wěn)定性或化學(xué)穩(wěn)定性得到保證時，可以省略擴(kuò)散阻擋物層810。

可變電阻器件32可以設(shè)置在擴(kuò)散阻擋物層810上。可變電阻器件32可以包括第一存儲器電極820、阻變存儲器層830和第二存儲器電極840。在實施例中，阻變存儲器層830可以包括諸如氧化鈦(tio2-x)、氧化鋁(al2o3)、氧化鎳(niox)、氧化銅(cuxo)、氧化鋯(zro2)、氧化錳(mno2)、氧化鉿(hfo2)、氧化鎢(wo3)、氧化鉭(ta2o5-x)、氧化鈮(nb2o5)、氧化鐵(fe3o4)等的金屬氧化物。在另一實施例中，阻變存儲器層830可以包括諸如pcmo(pr0.7ca0.3mno3)、lcmo(la1-xcaxmno3)、bscfo(ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-δ)、ybco(yba2cu3o7-x)、(ba,sr)tio3(cr,nb-摻雜)、srzro3(cr,v-摻雜)、(la,sr)mno3、sr1-xlaxtio3、la1-xsrxfeo3、la1-xsrxcoo3、srfeo2.7、lacoo3、rusr2gdcu2o3、yba2cu3o7等的鈣鈦礦材料。在又一實施例中，阻變存儲器層830可以包括諸如gexse1-x(ag,cu,te-摻雜)的硒化物系列材料或諸如ag2s、cu2s、cds、zns等的金屬硫化物。

可變電阻器件32的第一存儲器電極820和第二存儲器電極840中的每個可以包括金屬、氮化物、導(dǎo)電氧化物等。第一存儲器電極820和第二存儲器電極840中的每個可以包括從金(au)、鉑(pt)、銅(cu)、銀(ag)、釕(ru)、鈦(ti)、銥(ir)、鎢(w)、氮化鈦(tin)、氮化鉭(tan)及其組合中選擇的一種。

在一些實施例中，可以省略擴(kuò)散阻擋物層810和第一存儲器電極820，作為替代，選擇器件31的第二電極130可以起到可變電阻器件32的第一存儲器電極820的作用。

如上所述，根據(jù)實施例，電阻式存儲器件表現(xiàn)出這樣的電壓-電流特性：工作電流基于閾值電壓和外部電壓而非線性地增大或減小，且電阻式存儲器件可以包括具有高的導(dǎo)通-關(guān)斷電流比的選擇器件。選擇器件可以包括至少具有儲蓄正電荷的薄膜的電解質(zhì)層，且可以根據(jù)施加給其的外部電壓而產(chǎn)生或破壞導(dǎo)電橋。相應(yīng)地，選擇器件可以實現(xiàn)更可靠的非存儲開關(guān)特性。

以上已經(jīng)出于說明的目的而公開了本公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不脫離所附權(quán)利要求中所公開的本公開的范圍和精神的情況下，可以作出各種修改、添加和替代。