Композиция материала запоминающего устройства, способ его изготовления, энергонезависимое запоминающее устройство, способ его изготовления, способ запоминания и воспроизведения двух независимых бит двоичных данных в одной ячейке памяти энергонезависимого запоминающего устройства

 

Использование: производство запоминающих устройств. Предложена композиция материалов, обладающая ферромагнитными, пьезоэлектрическими и электрооптическими свойствами. В предпочтительном варианте композиция материалов (310 и 350) содержит первый слой Pbi-x-y CdxSiy, второй слой Sei-zSz и третий слой Fe(i-w)Crw, где x, y, z и w - величины, находящиеся в диапазонах 0,09 x 0,11; 0,09 - y 0,11; 0,09 z 0,11 и 0,18 w 0,30. Кроме того, каждый из слоев содержит по меньшей мере один из элементов Ag, Bi, O и N. Также предложено энергонезависимое запоминающее устройство с произвольной выборкой, построенное с использованием предлагаемой композиции материалов. Это запоминающее устройство предназначено для запоминания двух независимых бит двоичной информации в одной ячейке памяти. Каждая ячейка содержит две ортогональные адресные шины, сформированные на противоположных поверхностях кремниевой подложки, причем над каждой из адресных шин (340 и 320) сформирована композиция материалов, соответствующая настоящему изобретению, а над каждой композицией материалов сформирован электрод. Данные запоминаются электромагнитным способом и воспроизводятся с помощью пьезоэлектрического напряжения. Технический результат - повышение быстродействия, низкое энергопотребление. 6 с.п. и 69 з.п.ф-лы, 12 ил.

Компьютерная технология требует наличия запоминающих устройств, обладающих большой емкостью и высоким быстродействием. Как правило, в современном компьютере применяют полупроводниковую память в качестве быстродействующей первичной памяти, а магнитные диски - в качестве вторичной памяти большой емкости.

До разработки полупроводниковых запоминающих устройств быстродействующую первичную память создавали, используя память на магнитных сердечниках. Память на магнитных сердечниках содержит матрицу кольцеобразных ферромагнитных сердечников. Каждая ячейка памяти на магнитных сердечниках включает в себя ферромагнитный сердечник, имеющий два или более проводов, проходящих через центр сердечника, и обмотку считывания, установленную вокруг сердечника.

Когда на провод, который проходит через сердечник, подают ток I, наводится магнитное поле, имеющее напряженность H магнитного поля, которая является функцией тока I. Магнитное поле, наведенное током, вызывает постоянное намагничивание сердечника, которое определяется магнитной индукцией B. Взаимосвязь между B и H обладает значительным гистерезисом, в результате чего график зависимости B от H, который известен как кривая намагничивания или петля гистерезиса в координатах B-H, является по существу квадратным.

Магнитная индукция B в сердечнике имеет два состояния - Br и -Br, которые соответствуют противоположным направлениям магнитного поля. Поэтому каждый сердечник может запоминать бит двоичных данных, связывая одно состояние с "1", а другое состояние - с "0". В качестве примера, состояние +B может быть связано с двоичной единицей, а состояние -Br - с двоичным нулем.

Двоичные данные записывают в ячейку памяти на магнитных сердечниках, подавая надлежащие токи на провода. Если суммарный ток, проходящий через сердечник, больше, чем критический ток Iс, магнитная индукция сердечника изменяет состояние с -Br на +Br. Аналогично, если ток меньше, чем - Ic, магнитная индукция переключается с +Br на -Br. Преимущественно, в матрице магнитных сердечников переключение происходит в результате совпадения сигналов в двух или более проводах. Таким образом, если магнитная индукция первоначально имела значение -B, соответствующее "0", двоичную единицу запоминает, прикладывая ток I > Ic/2 к каждому из двух проводов, так что суммарный ток, проходящий через сердечник, больше, чем +Ic, что заставляет магнитную индукцию изменять свое значение на +B.

Данные, запомненные в сердечнике, воспроизводят, считывая напряжение поперек обмотки, индуцируемое переключением между двумя магнитными состояниями, указанными выше. Полярность индуцируемого напряжения указывает магнитное состояние сердечника перед переключением.

Хотя память на магнитных сердечниках, упомянутая выше, является памятью с произвольной выборкой и энергонезависима, запоминающие устройства такого типа велики, потребляют большое количество энергии, работают с малым быстродействием, и их нельзя изготовить так, чтобы они имели большую плотность размещения информации. Чтобы преодолеть эти проблемы, были разработаны запоминающие устройства на тонких магнитных пленках. Запоминающее устройство на тонких магнитных пленках состоит из полосы тонкой ферромагнитной пленки, двух или более проводов для записи данных, сформированных на пленке, и обмотки вокруг пленки для считывания данных.

В запоминающем устройстве на тонких пленках магнитный момент М пленки отображает запомненную информацию. Сначала магнитный момент М ориентирован в плоскости пленки и имеет две дискретных ориентации или два состояния - М и -М, которые отображают двоичные единицу и нуль. Чтобы запомнить бит двоичных данных, подают токи на провод, выполненный на тонкой пленке. Эти токи индуцируют магнитное поле, которое достаточно для изменения направления магнитного момента М. Запомненную информацию воспроизводят, подавая токи на провода и определяя индуцируемое напряжение в обмотке. Как и в запоминающем устройстве на магнитных сердечниках, токи обычно выбирают так, что отдельный ток имеет недостаточную амплитуду, чтобы изменить магнитный момент пленки, поэтому для запоминания данных необходимы по меньшей мере два совпадающих тока.

С технологией запоминающих устройств на тонких пленках связаны серьезные недостатки. Во-первых, устройства на тонких пленках имеют структуру, открытую для магнитного потока, и, следовательно, петля гистерезиса у них смазана ввиду эффекта саморазмагничивания. Чтобы нивелировать этот эффект, пленку обычно делают прямоугольной, имеющей длину значительно больше ее ширины. Поскольку индуцируемое напряжение в обмотке вокруг пленки пропорционально площади поперечного сечения пленки, уменьшение толщины пленки также уменьшает индуцируемое напряжение. В результате этого на сигнал считывания негативно влияют помехи.

Во-вторых, в существующих магнитных пленках магнитный момент имеет предпочтительно направление в плоскости. Таким образом, устройство усложняется ввиду необходимости токов разной амплитуды для запоминания и поиска данных в выбранных ориентациях. Кроме того, устройства на тонких пленках недостаточно малы для достижения высокой плотности размещения информации.

По сравнению с запоминающими устройствами на магнитных сердечниках и тонких пленках полупроводниковое запоминающее устройство имеет более высокое быстродействие, потребляет меньше энергии и может иметь значительно большие плотности размещения информации. К типовым полупроводниковым запоминающим устройствам относятся динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (ДЗУПВ), статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (СЗУПВ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

ДЗУПВ позволяет получить относительно высокое быстродействие высокую плотность размещения информации, низкое энергопотребление и дает возможность как считывания, так и записи информации. Тем не менее, и ДЗУПВ, и СЗУПВ энергозависимы, т. е. теряют запомненную информацию при отключении энергопитания. Кроме того, ДЗУПВ требует постоянного обновления запомненных данных, что вызывает потребность в сложных схемах. Хотя СЗУПВ и не требует обновления данных, оно страдает высоким энергопотреблением и не обладает высокой плотностью размещения информации.

ПЗУ энергонезависимы, но запомненную в таком устройстве информацию нельзя обновить, т.е. нельзя без затруднений записать данные в ПЗУ.

В типовой запоминающей системе на магнитных дисках ферромагнитный материал, имеющий по существу квадратную петлю гистерезиса, нанесен на диск, а магнитная головка считывает информацию с диска и записывает ее на диск, когда он вращается, проходя мимо головки. Диск разделен на круговые дорожки. Каждая дорожка, кроме того, разделена на малые области, в которых магнитный момент имеет два состояния, отображающие двоичные величины. Внешнее магнитное поле, создаваемое головкой записи/считывания, изменяет магнитный момент в каждой малой области, чтобы запомнить некоторую двоичную величину в этой области. Таким образом, чтобы записать данные, магнитная головка намагничивает прилегающую к ней область материала вращающегося диска. Запомненные данные считываются в виде напряжения, индуцируемого в головке магнитным моментом малой области, когда она проходит мимо головки.

Запоминающие системы на магнитных дисках могут запоминать большие объемы данных, например 500 мегабайт или более. Однако, запоминающие системы на магнитных дисках не являются системами произвольной выборки, работают с низкой скоростью ввиду потребности в механическом движении и требуют наличия механических и электронных узлов.

Как должно быть очевидно, ни одна из вышеуказанных технологий запоминающих устройств не обеспечивает все отличительные признаки, которые желательны в системе запоминающих устройств. Таким образом, в настоящее время имеется потребность в разработке энергонезависимой, обладающей высоким быстродействием, обеспечивающей произвольную выборку, статической, наделенной возможностью обновления данных запоминающей системы.

Краткое изложение существа изобретения Настоящее изобретение относится к новой композиции материалов, которая обладает ферромагнитными, пьезоэлектрическими и электрооптическими свойствами и может быть использована в качестве запоминающей среды. Это изобретение относится к энергонезависимому запоминающему устройству с произвольной выборкой, построенному на основе предлагаемой композиции материалов. Также предлагается способ запоминания и воспроизведения двух независимых бит информации в одной ячейке памяти, соответствующей настоящему изобретению.

В предпочтительном варианте предлагаемая композиция материалов содержит слои Pb(1-x-y)CdxSiy, Se(1-z)Sz, и Fe(1-w)Crw где x, y, w и z обозначают пропорции элементов в соответствующих слоях. Эти величины предпочтительно находятся в следующем диапазоне: 0,09 x 0,11; 0,09 y 0,11; 0,09 z 0,11; и 0,22 w 0,26. В предпочтительном варианте слои композиции материалов могут также содержать следующие элементы: Bi, Ag, O и N. Эти элементы вводят путем электролиза в растворе, содержащем Bi2O3 и AgNO3.

В предлагаемом запоминающем устройстве две группы параллельных адресных шин расположены ортогонально на противоположных сторонах плоской подложки. Слои новой композиции материалов, как указано выше, расположены на обоих сторонах подложки над адресными шинами, причем наружными являются слои FeCr, и к наружному слою FeCr на каждой стороне подложки подсоединен электрод. В каждой точке пересечения адресных шин двух групп находится отдельная ячейка памяти.

Прикладывая надлежащие импульсы тока к двум адресным шинам, можно осуществить магнитное запоминание двух независимых бит информации в одной ячейке памяти. Эту информацию воспроизводят в виде пьезоэлектрического напряжения между электродами, которое генерируется в ответ на надлежащие импульсы тока, приложенные к двум адресным шинам.

В частности, чтобы запомнить и воспроизвести первый бит информации в ячейке памяти, подают на две ортогональные адресные шины два синхронизированных импульса тока, имеющие одинаковую амплитуду и полярность. Второй бит запоминают и воспроизводят в этой ячейке памяти, подают на те же две адресные шины два синхронизированных импульса той же амплитуды, но противоположной полярности. Импульсы тока, используемые для запоминания двоичной информации, таковы, что амплитуда одного импульса недостаточна для изменения состояния запомненной информации, но двух совпадающих импульсов достаточно для запоминания данных. Импульсы тока, используемые для воспроизведения запомненной двоичной информации, имеют амплитуды, недостаточные для изменения запомненной информации.

Такая ячейка памяти энергонезависима, обеспечивает произвольную выборку, является статической, работает с высоким быстродействием, потребляет мало энергии, приспособлена к считыванию и записи и может быть элементом матриц, обладающих высокой плотностью занесения информации.

Эти и другие технические задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения более полно освещены ниже в подробном описании.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: На фиг. 1 - сечение предпочтительного варианта предлагаемой композиции материалов; На фиг. 2 - кривая намагничивания (петля гистерезиса) обычного ферромагнитного материала; На фиг. 3 - по существу квадратная петля гистерезиса предлагаемой композиции материалов; На фиг. 4(a)-(j) - процесс генерирования пьезоэлектрического напряжения в композиции материалов; На фиг. 5(a) и (b) - поперечное сечение и вид сверху предпочтительного варианта предлагаемого запоминающего устройства; На фиг. 6(a) и (b) - процесс выбора носителей в запоминающем устройстве; На фиг. 7(а) и (b) - запоминание первого бита информации в запоминающее устройство; На фиг. 8(a) и (b) - процесс считывания запомненного первого бита информации;
На фиг. 9(a)и (b) - запоминание второго бита информация в запоминающее устройство;
На фиг. 10 - импульсы тока, используемые для воспроизведения второго бита информации, запомненного в запоминающем устройстве, и соответствующий выходной сигнал;
На фиг. 11 - сводный перечень предпочтительных способов запоминания и воспроизведения информации из запоминающего устройства;
На фиг. 12(a) и (b) - зависимость электрического тока от технологического времени в процессе электролиза, применяемого в качестве этапа изготовления композиции материалов.

Подробное описание
Настоящее изобретение относится к композиции материалов, обладающей ферромагнитными, электрооптическими и пьезоэлектрическими свойствами. Предложено также энергонезависимое запоминающее устройство с произвольной выборкой, в котором использована предлагаемая композиция материалов. Предпочтительно, запоминающее устройство способно запомнить два независимых бита информации.

Предпочтительная композиция материалов содержит слои: Pb(1-x-y)CdxSiy, Se(1-z)Sz, и Fe(1-w)Crw. Величины x, y, z и w предпочтительно находятся в диапазонах 0,09 x 0,11; 0,09 y 0,11; 0,09 z 0,11; и 0,22 w 0,26. Предпочтительно каждый слой также включает в себя один или более таких элементов как Bi, Ag, O и N.

Помимо этого, в слое Pb(1-x-y)CdxSiy можно использовать Ge вместо Si и/или Zn или Те можно использовать вместо Pb. Кроме того, другие проводящие элементы, такие как Au, Pt или Си, можно вводить в структуру слоя вместо Ag. Изобретение можно также осуществлять, используя такие концентрации Cr в Fe(1-w)Crw, что находится в диапазоне 0,18 - 0,30.

В частности, как показано на фиг. 1, предпочтительный вариант предлагаемой композиции материалов содержит слой 110 Pb0,80Cd0,10Si0,10, слой 120 Se0,90S0,10 и слой 130 Fe0,76Cr0,24. Слой Fe0,76Cr0,24 главным образом отвечает за ферромагнитные свойства композиции материалов, а слои Pb0,80Cd0,10Si0,10 и Se0,90S0,10 главным образом отвечают за ее электрооптические свойства. Все эти три слоя обладают пьезоэлектрическими свойствами.

В устройствах, описываемых ниже, эти слои последовательно сформированы на подложке 100, и каждый из слоев Pb0,80Cd0,10Si0,10, Se0,90S0,10 и Fe0,76Cr0,24 имеет толщину 0,5 мкм.

Физические свойства предлагаемой композиции материалов описаны ниже. Понимание этих свойств поможет понять работу запоминающего устройства, в котором применяется эта композиция материалов.

В качестве предпосылки отметим, что ферромагнитный материал обладает постоянным магнитным полем в отсутствие внешнего магнитного поля. Такие материалы можно описать, представив их в виде большого количества малых магнитов, известных под названием магнитных диполей. Внешнее магнитное поле, приложенное к ферромагнитному материалу, ориентирует магнитные диполи внутри материала в направлении приложенного поля, так что суммарное магнитное поле в материале представляет собой сумму внешнего поля и поля, генерируемого ориентированными магнитными диполями. Когда влияние внешнего магнитного поля прерывается, ориентация магнитных диполей не изменяется, в результате чего в материале имеется постоянное магнитное поле. На этом свойстве ферромагнитных материалов основано магнитное запоминание информации.

На фиг. 2 изображена примерная кривая намагничивания типичного ферромагнитного материала. Кривую намагничивания также называют петлей гистерезиса в координатах B-H. Ось y на этом чертеже отображает ось магнитной индукции B, характеризующей все магнитное поле в материале, а ось x отображает напряженность H внешнего магнитного поля. Таким образом, петля гистерезиса в координатах B-H отображает изменение магнитной индукции B в зависимости от изменения напряженности H магнитного поля.

Рассмотрим петлю гистерезиса, изображенную на фиг. 2, подробнее. Предположим, что сначала ориентации магнитных диполей ферромагнитного материала направлены упорядочено во всех направлениях, а суммарная величина B в отсутствие внешнего магнитного поля равна нулю (точка "a" на кривой). Когда к ферромагнитному материалу прикладывают внешнее магнитное поле, величина B постепенно увеличивается с увеличением H до тех пор, пока не достигнет точки, в которой магнитная индукция B начинает насыщаться (точка "b" на кривой). Другими словами, когда H достигает некоторой величины, B остается по существу на уровне B0 даже, если H увеличивается. Если после насыщения внешнее магнитное поле уменьшается до H=0, индукция B магнитного поля не возвращается в точку "a" (B=0). Вместо этого, величина B остается примерно на уровне B=B0 (точка "c" на кривой).

В точке "c" направление внешнего магнитного поля H изменяется на противоположное. На уровне примерно H=-Hc внешнее магнитное поле изменяет полярность поля B, и в точке "e" поле насыщается при противоположной полярности B=-B0.

Увеличение напряженности H поля вызывает изменение B из точки "e" на кривой в точку "b", как показано на фиг. 2.

На фиг. 3 изображена петля гистерезиса предлагаемой композиции материалов. Как и на фиг. 2, ось x отображает напряженность H внешнего магнитного поля, а ось y - магнитную индукцию B. Важно отметить, что у предлагаемой композиции материалов форма петли гистерезиса по существу квадратная с углом между осью y и петлей гистерезиса при B=0 менее 1o. Поскольку кривая намагничивания по существу квадратная, магнитная индукция B почти неизменно находится в одном из двух дискретных устойчивых состояний: +B0 или -B0. Поэтому новая композиция материалов пригодна для запоминания двоичной информации.

Предлагаемая композиция материалов также обладает пьезоэлектрическими свойствами. Вообще говоря, если механическое давление на пьезоэлектрический материал понижается, генерируется пьезоэлектрическое напряжение. В настоящем изобретении, если механическое давление на композицию материалов понижается в направлении, по существу перпендикулярном плоскости слоев в композиции материалов, генерируется пьезоэлектрическое напряжение поперек слоев. В настоящем изобретении изменение механического напряжения осуществляется за счет изменения магнитных состояний композиции материалов.

Примерная структура, обладающая пьезоэлектрическими свойствами и соответствующая настоящему изобретению, изображена на фиг. 4(a). Пояснение ее работы проводится со ссылками на фиг.4(b)-(j).

На фиг. 4(a) изображена структура 190, содержащая два слоя предлагаемой композиции материалов. В частности, структура содержит первый слой 200 FeCr, первый слой 210 SeS, первый слой 220 PbCdSi, второй слой 230 PbCdSi, второй слой 240 SeS и второй слой 250 FeCr. Кроме того, через середину структуры проходит провод 260, параллельный слоям.

Как показано на фиг.4(b), электрический ток, поданный на провод 260 в направлении "в страницу", генерирует по существу круговое магнитное поле, обозначенное окружностью Br, в направлении против часовой стрелки, как показано стрелкой. Стрелки 270 показывают направления магнитных диполей в слоях 200, 250 FeCr под влиянием этого внешнего поля. Если мы разделим структуру на два участка 275, 280, которые симметричны относительно вертикальной оси 265, перпендикулярной проводу 260, как показано на фиг. 4(b), расположение диполей на участках 275, 280 будет эквивалентно двум магнитам одинаковой силы, имеющим северные и южные полюса, обозначенные стрелками 282 и 284 на фиг. 4(c). Длина каждой стрелки отображает амплитуду магнитной индукции B соответствующего магнита. Ввиду наличия притяжения между южным полюсом S и северным N каждого магнита, запоминающая среда механически сжимается в направлении, перпендикулярном слоям структуры.

Петля гистерезиса магнитной индукции Br изображена на фиг. 4(d). Как указывалось ранее, петля гистерезиса по существу является квадратной, имея два дискретных устойчивых магнитных состояния +B0 и -B0.

Кроме того, магнитное поле имеет критическую магнитную напряженность Hc, которая определяется как амплитуда напряженности магнитного поля, которая вызывает переключение между +B0 и -B0. Следовательно, если H больше Hc, магнитная индукция Br будет иметь величину +B0. Если H меньше Hc, Br будет иметь величину -B0.

Предположим, что сначала под влиянием приложенного внешнего поля магнитное состояние описывается точкой "a" на кривой, изображенной на фиг. 4(d), где индукция равна +B0. Чтобы изменить магнитное состояние запоминающей среды с +B0 на -B0, надо уменьшить ток, пропускаемый по проводу 260, чтобы уменьшить напряженность H магнитного поля. Когда ток равен нулю, магнитная напряженность H тоже равна нулю (точка "b" на петле гистерезиса). Как уже отмечалось, ввиду своих ферромагнитных свойств, даже без внешнего поля магнитное состояние запоминающей среды остается на уровне B0, т.е. информация, представленная магнитной индукцией B0, сохраняется.

Когда направление тока изменяют на противоположное напряженность магнитного поля продолжает снижаться. В точке "c" магнитная индукция B достигает величины Bc, которая меньше B0. В этой точке момент диполей уменьшен, как показано на фиг. 4(e), за счет того, что диполи начинают переориентироваться в противоположном направлении. Поэтому механическое давление на слои, вызванное притягиванием слоев 200, 250 FeC, снижено. Изменение давления на слои вызывает генерирование пьезоэлектрического напряжения, перпендикулярного слоям и направленного поперек слоев. В точке "d", где H=-Hc и магнитная индукция B равна нулю, давление, приложенное к слоям, минимально, так как диполи ориентированы в разных направлениях. В этой точке индуцируемое пьезоэлектрическое напряжение достигает своей максимальной величины ввиду максимального изменения давления на слои.

Поскольку H продолжает уменьшаться до уровня ниже -Hc, магнитное состояние переключается из точки "d" в точку "e", а потом - в точку "f", где достигает второго устойчивого состояния B=-B0. На фиг. 4(f) показано, что в точке "f" полюса магнитов поменялись местами. Следовательно, в точке "f" механическое давление на слой возвращается к своей первоначальной величине, уменьшая пьезоэлектрическое напряжение. Увеличение проходящего в противоположном направлении тока в дальнейшем (на участке от точки "f" до точки "g") не должно увеличивать амплитуду момента диполей и, следовательно, не должно увеличивать механическое давление на слои.

На фиг. 4(g) отображено пьезоэлектрическое напряжение, которое соответствует различным токам петли гистерезиса, отображенной на фиг. 4(d), при изменении индукции B0 до -B0. На фиг. 4(h) проиллюстрировано изменение во времени пьезоэлектрического напряжения, генерируемого в ответ на импульс тока. Пьезоэлектрическое напряжение представляет собой импульс пьезоэлектрического напряжения, который задерживается с момента подачи импульса тока. Импульс тока, поданный на провод, имеет амплитуду -I, которая достаточна для переключения из состояния B0 в состояние -B0.

Аналогично, переключение из магнитного состояния -B0 в магнитное состояние +B0 генерирует импульс отрицательного пьезоэлектрического напряжения.

Как показано на фиг. 4(d), для переключения из одного магнитного состояния в другое требуется ток, который генерирует поле, имеющее амплитуду больше Hc. Однако, если подать ток, имеющий амплитуду меньше той, которая вызывает изменение B до величины, обозначенной точкой "c" на фиг. 4(e), магнитное состояние неустойчиво. В таком случае магнитная индукция B склонна к колебаниям между величинами B0 (точка "b") и Bc (точка "c"). На фиг. 4(i) изображен импульс пьезоэлектрического напряжения, генерируемый в ответ на такое колебание. Амплитуда V2 этого импульса пьезоэлектрического напряжения меньше, чем амплитуда импульса, генерируемого в результате переключения из состояния +B0 в состояние -B0 (фиг. 4(g)).

На фиг. 4(j) изображен импульс тока I, который заставляет B принимать значение Bc. Пьезоэлектрический импульс, генерируемый в ответ на этот ток, изображен в нижней части чертежа. Заштрихованная площадь отражает колебания между двумя состояниями (Bc и +B0), которые можно наблюдать на осциллографе. Как указано ниже, пьезоэлектрическое напряжение, генерируемое в ответ на ток, который возмущает магнитное состояние, но не вызывает переключение магнитных состояний, можно использовать для считывания информации, запомненной магнитным способом.

На фиг. 5(a) проиллюстрированы поперечное сечение (не в масштабе) и вид сверху предпочтительного варианта части запоминающего устройства 290, соответствующего настоящему изобретению. Запоминающее устройство содержит кремниевую плоскую подложку 330, на одной поверхности которой сформированы первые адресные шины 320, а на противоположной поверхности подложки - вторые адресные шины 340, ортогональные первым адресным шинам. Первая группа 310 и вторая группа 320 слоев материалов, соответствующих настоящему изобретению, расположены на противоположных сторонах подложки над адресными шинами. Электроды 300, 360 подсоединены к слоям 310, 350 соответственно композиции материалов.

Первые и вторые адресные шины представляют собой серебряные полосы толщиной приблизительно 1 мкм. В качестве примера отметим, что промежуток между двумя соседними адресными шинами составляет приблизительно 9 - 20 мкм, в зависимости от желаемой плотности размещения информации в запоминающем устройстве. Например, в одном из вариантов промежуток равен 9,5 мкм, а в другом варианте этот промежуток равен 19 мкм. Каждая группа слоев материалов 310, 350 содержит слой Pb0,80Cd0,10Si0,10, слой Se0,90S0,10 и слой Fe0,76Cr0,24, сформированные последовательно над одной из групп адресных шин 320, 340 на кремниевой подложке, причем наружными являются слои FeCr. Кроме того, каждый из слоев предпочтительно имеет толщину 0,5 мкм, так что каждая группа предпочтительно имеет толщину 1,5 мкм. Каждый слой однородно насыщен Bi, Ag, O и N. Предпочтительно, подложка имеет толщину 40 мкм, а электроды представляют собой слои серебра толщиной 1 мкм.

Изготовление такого устройства начинают с осаждения слоев металла (предпочтительно серебра) толщиной 1 мкм на плоскую кремниевую подложку толщиной 40 мкм. В качестве альтернативы можно использовать подложки, сделанные из других материалов, таких как BaF2, вместо кремниевой подложки. Можно также использовать другие подложки из изолирующих материалов. Осаждение проводят обычным способом, таким как термическое испарение в вакууме, электронно-лучевое напыление или напыление. Затем на осажденные слои серебра наносят рисунок методом фотолитографии и травят эти слои с образованием ряда металлических полос, каждая их которых имеет толщину 2 мкм. Ряд полос на одной стороне кремниевой подложки ортогонален полосам на противоположной стороне. Полосы на обеих сторонах подложки образуют пересекающуюся структуру.

Затем последовательно осаждают слои Pb0,80Cd0,10Si0,10, Se0,90S0,10 и Fe0,76Cr0,24. Перед осаждением готовят компоненты слоев, смешивая должные количества порошка каждого требуемого элемента. Количество порошка каждого элемента соответствует желаемой пропорции этого элемента в соответствующем слое. Например, для осаждения слоя Pb0,80Cd0,10Si0,10 порошки Pb, Cd и Si смешивают, смесь прессуют и формуют с образованием подходящего источника материалов для избранного способа осаждения. Источники материалов для осаждения слоев Se0,90S0,10 и Fe0,76Cr0,24 готовят аналогичным образом.

Затем последовательно осаждают слои Pb0,80Cd0,10Si0,10, Se0,90S0,10 и Fe0,76Cr0,24 на обеих сторонах подложки. Осаждение можно осуществить известными способами. Например, в предпочтительном варианте используют способ плазменного напыления для создания слоистой структуры. После осаждения каждого слоя путем напыления температура слоя быстро (т.е. за время около 1,5 с) поднимается до величины примерно 500oC, а затем опускается примерно до комнатной температуры для осаждения следующего сдоя. Как правило, напыление осуществляют в вакууме, используя газ Ar. Как указано выше, каждый из слоев Pb0,80Cd0,10Si0,10, Se0,90S0,10 и Fe0,76Cr0,24 имеют толщину примерно 0,5 мкм, образуя две структуры толщиной примерно 1,5 мкм каждая на противоположных поверхностях подложки, причем наружными являются два слоя FeCr.

Затем в слои вводят элементы Bi, Ag, O и путем осуществления процесса электролиза, в котором используют нагретый электролит, содержащий Bi2O3 и AgNO3. Электролит готовят, нагревая высокочистую воду до 97oC в контейнере из нержавеющей стали с перемешивающим устройством, расположенным на дне контейнера. Затем добавляют порошки Bi2O3 и AgNO3 в нагретую воду, чтобы получить электролит. Предпочтительно, чтобы электролит был насыщен AgNO3. Предпочтительно пропорция по массе добавляемых порошков такова: примерно 40% Bi2O3 и 60% AgNO3. Количества этих порошков можно изменять, чтобы достичь желаемого тока в электролите. После добавления порошков электролит поддерживают при температуре 97oC и непрерывно перемешивают. Предпочтительно, можно много подложек погружать одновременно в раствор, в котором проводят электролиз. Например, можно одновременно обрабатывать 100 подложек размером 1 см х 1 см. В этом случае металлические полосы всех подложек следует подсоединить к одному электроду.

Весь процесс электролиза занимает 45 суток. Каждые сутки повторяется один и тот же технологический цикл. В первые 10 часов цикла прикладывают электрический потенциал +60В к подложкам, а в следующие 14 часов прикладывают потенциал -60В к подложкам. Контейнер из нержавеющей стали всегда выдерживают при нулевом потенциале. Кроме того, через каждые 12 часов процесса электролиза положения подложек в контейнере меняют, чтобы обеспечить однородную обработку. В течение всего процесса электролит непрерывно перемешивают.

Во время процесса отслеживают амплитуду тока, протекающего в растворе электролита. На фиг. 12(a) показан ток I в амперах в электролите во время первых сорока суток процесса. Сутки указаны вдоль горизонтальной оси "t". На фиг. 12(b) отображены величины тока I в течение последних пяти суток. Ток I указан в миллиамперах.

В конце сорок пятых суток электрод отсоединяют от подложки, а подложки извлекают из раствора электролита. В этот момент ионы перечисленных выше элементов уже достаточно проникли в слоистую структуру. Отметим, что в другом варианте можно применять способы ионной имплантации для введения этих элементов в слоистую структуру.

Затем композицию материалов на обоих сторонах подложки полируют до тех пор, пока поверхности не станут по существу гладкими. После этого на поверхностях каждой подложки осаждают слой серебра толщиной примерно 1 мкм, чтобы сформировать электроды 300, 360.

По завершении этой процедуры новая двумерная матрица запоминающих устройств готова. Область около каждого пересечения ортогональных адресных шин 320, 340 представляет собой ячейку памяти.

В частности, как показано на фиг. 5(a) и (b), группа металлических полос на нижней поверхности кремниевой подложки образует первую группу адресных шин (обозначенных как шина X), а группа металлических полос на верхней поверхности подложки образует вторую группу адресных шин (обозначенных как шина Y). Когда два электрических тока Ii и Ij одновременно подают на заданную шину Xi шин X и шину Yj шин Y соответственно, выбирается запоминающее устройство (ij) на пересечении линий Xi и Yj. Выбирая надлежащим образом амплитуды и полярности токов Ii и Ij, можно запоминать или воспроизводить информацию из запоминающего устройства (ij). Таким образом, матрица запоминающих устройств, соответствующих настоящему изобретению, является матрицей с произвольной выборкой.

Способ запоминания информации в ячейке будет очевиден из фиг.6(a), 6(b), 7(a), 7(b), 8(a), 8(b), 9(a) и 9(b), 10 и 11. Фиг.6(a) и (b) отображают виды сверху одной ячейки запоминающего устройства.

Ортогональные адресные шины 325, 345 делят ячейку на четыре четверти 370, 375, 380 и 385, как показано на фиг.6(a). Как указывается ниже, первый бит информации запоминается магнитным способом в четвертях 370 и 380, а второй бит информации запоминается магнитным способом в четвертях 375 и 385. Для простоты четверти 370 и 380, где запоминается первый бит информации, вместе называются носителем "a", а четверти 375 и 385, где запоминается второй бит, вместе называются носителем "b".

Чтобы запомнить бит информации в одном из двух носителей запоминающего устройства, подают два электрических тока, имеющих заданные амплитуды и полярности на первую и вторую адресные шины 325, 345. Информацию воспроизводят из одного из двух носителей, подавая два электрических тока на адресные шины и измеряя пьезоэлектрическое напряжение, генерируемое между верхним и нижним электродами.

Ток, поданный на первую адресную шину, представлен как Ii, а ток, поданный на вторую адресную шину, представлен как Ij. Направления Ii и Ij указаны стрелками, входящими в адресные шины. В предпочтительном варианте токи Ii и Ij имеют одну и ту же амплитуду I0. Каждый ток генерирует индуцируемое круговое магнитное поле вокруг адресных шин, как показано стрелками 390 и 395.

Направления магнитных полей Bi и Bj, индуцируемых токами Ii и Ij в каждой четверти, показаны на фиг.6(a) и 6(b). Точка () означает, что поле имеет направление "вверх", а крестик (x) означает, что поле направлено в противоположном направлении или "вниз".

Как показано на фиг.6(a), в четвертях 385 и 375 (носитель "b") Bi и Bj имеют противоположные направления и таким образом взаимоисключают друг друга. По этой причине токи, показанные на фиг.6(a), не влияют на информацию, запомненную в носителе "b". С другой стороны, в четвертях 370 и 380 (носитель "a") поля Bi и Bj индуцируются в одном и том же направлении. Поэтому такие поля усиливают друг друга и, следовательно, могут изменить запомненную информацию.

Таким образом, два тока, имеющие одинаковые полярности и амплитуды и проходящие по адресным шинам, влияют только на магнитное состояние носителя "a" и тем самым выбирают этот носитель. Точно так же два отрицательных импульса тоже могут выбирать и могут запоминать данные в носителе "a". Отметим также, что амплитуды токов, которые выбирают носитель "a", не должны обязательно быть равными при условии, что их совместное воздействие не изменяет магнитное состояние в носителе "b".

На фиг.6(b) проиллюстрирован процесс выбора носителя "b". Два тока, имеющие противоположные полярности: Ii = +I0 и Ij = -I0, подают соответственно на первую и вторую адресные шины. Как показано с помощью вышеупомянутых обозначений точками и крестиками в носителе "a", поля, генерируемые этими токами, взаимоисключают друг друга, не оказывая влияния на магнитные состояния. Однако, в носителе "b" поля, генерируемые этими токами, усиливают друг друга, так что выбирается носитель "b".

Аналогично, два тока Ii = -I0 и Ij = +I0, двух адресных шин тоже выбирают носитель "b". Таким образом, два тока одинаковой амплитуды, но противоположной полярности, выбирают носитель "b" для запоминания или воспроизведения информации.

Чтобы запомнить информацию, амплитуды двух токов, действующих вместе, должны быть достаточно велики, чтобы переключать намагничивание носителя между магнитными состояниями B0 и -B0. Кроме того, амплитуды двух токов, действующих вместе, должны быть достаточно малы, чтобы один ток сам не мог изменить магнитное состояние носителя. Это необходимо, чтобы гарантировать, что только один носитель в матрице запоминающих устройств выбран сигналом по адресной шине.

Чтобы воспроизвести информацию, амплитуды двух токов, действующих вместе, должны быть достаточно малы, чтобы индуцируемое поле не было достаточно сильным, чтобы изменить магнитное состояние носителя. Тем не менее, сложенные амплитуды должны быть достаточно велики, чтобы возмущать магнитное состояние носителя и вследствие этого генерировать пьезоэлектрическое напряжение поперек запоминающей среды. Как указывалось выше, направление этого пьезоэлектрического напряжения отображает двоичные данные, запомненные в носителе.

В качестве примера на фиг.7(a) отображен способ записи двоичной единицы в носитель "a" с помощью синхронных импульсов тока по двум адресным шинам. Сначала все ячейки памяти предполагаются находящимися в нулевом состоянии, которое соответствует магнитной индукции -B0. Чтобы записать двоичную единицу, два синхронизированных импульса тока Ii = +20 мкА и Ij = +20 мкА подают на две адресные шины соответственно. Это вызывает генерирование магнитного поля H, которое намагничивает слои FeC композиционного материала. Магнитная индукция Ba этих слоев показана на фиг.7(а) в виде замкнутой петли со стрелкой. Для структуры, показанной на фиг.5 и имеющей вышеуказанные размеры, амплитуда тока Ic, необходимая для генерирования критической напряженности Hc поля, требуемой для переключения между двумя дискретными состояниями, составляет примерно 35 мкА. В той ячейке, в которой два импульса совпадают, два тока величиной +20 мкА создают поле H, которое в ином случае можно было бы генерировать, подавая ток величиной 40 мкА. Поскольку этот ток больше Ic, магнитная индукция становится равной B0, так что запоминается двоичная единица. Как пояснялось ранее, после окончания прохождения импульсов магнитная индукция в ячейке Ba остается равной B0, так что в носителе "a" сохраняется двоичная единица.

Как показано на фиг.7(b), чтобы запомнить двоичный нуль в носитель "a", два синхронизированных импульса тока Ii = -20 мкА и Ij = -20 мкА прикладывают к двум адресным шинам, соответственно. Поскольку сумма этих токов составляет - 40 мкА, что меньше чем -I, импульсы тока переключают магнитное состояние с +B0 на -B0.

Переключение между +B0 и -B0 генерирует импульс пьезоэлектрического напряжения между первым и вторым электродами после задержки t с момента подачи импульса тока. Пьезоэлектрический импульс является положительным для переключения с +B0 на -B0 и отрицательным для переключения с -B0 на +B0. Если магнитное состояние не изменяется, пьезоэлектрический импульс не генерируется. Поэтому генерируемые импульсы пьезоэлектрического напряжения можно использовать для того, чтобы удостовериться, что бит двоичных данных запомнен.

Чтобы считать информацию, запомненную в носителе "a" памяти, два синхронизированных импульса тока, Ii = -15 мкА и Ij = -15 мкА подают на две адресные шины. Поскольку критический ток Ic = -35 мкА, сумма -30 мкА этих токов не переключит магнитные состояния из +B0 в -B0. Однако этот ток достаточен для возмущения магнитного состояния без совершения переключения. Как показано на фиг.8(a), в предположении, что в носителе запомнена двоичная единица, поданные импульсы тока изменяют Ba от величины, соответствующей такой точке, как "a" на кривой намагничивания, до величины, соответствующей точке "b" на кривой. Ввиду наличия обсуждающихся ранее пьезоэлектрических свойств ячейки, это изменение магнитной индукции генерирует положительное пьезоэлектрическое напряжение величиной приблизительно +15В, указывающее, что в носителе запомнена единица.

Если в носителе "a" запомнен нуль, импульсы поданного тока будут изменять Ba от величины, соответствующей точке "c", до величины, соответствующей точке "b" на кривой. Однако, в этом случае магнитная индукция носителя "a" остается на уровне Ba = -B0, так что пьезоэлектрическое напряжение не гарантируется, указывая, что запомнен нуль. Информация, запомненная в устройстве, не изменяется во время процесса считывания, поскольку I меньше Ic.

Этот процесс воспроизведения данных во времени проиллюстрирован на фиг. 8(b). Задержка между импульсом пьезоэлектрического напряжения и синхронизированными импульсами тока составляет примерно 0,75 нс.

Запоминание и воспроизведение данных в случае носителя "b" аналогично. Как показано на фиг.9(a), два синхронизированных импульса тока Ii = -20 мкА и Ij = -20 мкА прикладывают к адресной шине, чтобы запомнить единицу в носителе "b". Как указано выше, такие импульсы тока не влияют на носитель "a". В момент, когда импульсы совпадают, индуцируется поле, которое эквивалентно полю, индуцируемому током 40 мкА. Поскольку этот ток больше Ic = 35 мкА, в носителе "b" запоминается единица. Как показано на фиг. 10, импульсы тока Ii = +20 мкА и Ij = -20 мкА приложены, чтобы запомнить нуль в носителе "b".

Переключение единицы на нуль в носителе "b" генерирует импульс отрицательного пьезоэлектрического напряжения между электродами через время задержки t, а переключение с нуля на единицу генерирует импульс положительного пьезоэлектрического напряжения. Если состояние не изменяется, пьезоэлектрическое напряжение не генерируется.

Данные, запомненные в носителе "b", воспроизводят аналогично способу, описанному в связи с носителем "a". Как показано на фиг.10, чтобы воспроизвести данные, запомненные в носителе "b", подают два синхронизированных импульса тока Ii = +15 мкА и Ij = -15 мкА. Сложенные амплитуды этих импульсов не дают величину, достаточно большую, чтобы переключить магнитное состояние в носителе "b". Если запомнен нуль, импульсы тока не должны изменять магнитную индукцию B0 носителя "b", и пьезоэлектрическое напряжение между электродами не гарантируется. Если запомнена единица, импульсы поданного тока должны возмущать магнитное состояние B0 = B0, но не должны изменять его, генерируя импульс положительного пьезоэлектрического напряжения после задержки на время t. Таким образом, для носителя "b" отсутствие импульса пьезоэлектрического напряжения означает, что запомнен нуль, а наличие положительного пьезоэлектрического напряжения означает, что запомнена единица.

На фиг. 11 отображена сводка вышеупомянутых способов запоминания и воспроизведения данных из носителей "a" и "b" запоминающего устройства.

Можно также применять другие способы запоминания и воспроизведения информации из предлагаемого запоминающего устройства. Например, два синхронизированных тока Ii = +15 мкА и Ij = +15 мкА можно использовать для воспроизведения информации с носителя "a". Аналогично два синхронизированных тока Ii = -15 мкА и Ij = +15 мкА можно использовать для воспроизведения данных из носителя "b". Можно также использовать способ считывания со стиранием информации. Например, можно подать два синхронизированных импульса тока, Ii = +20 мкА и Ij = +20 мкА, которые записывают единицу в носитель "a", и пьезоэлектрическое напряжение, генерируемое в ответ на эти импульсы, должно идентифицировать запомненные данные, тем самым осуществляя воспроизведение данных из носителя "a" со стиранием.

Одно из преимуществ предложенного запоминающего устройства заключается в его низком энергопотреблении по сравнению с известными энергонезависимыми магнитными запоминающими устройствами. Поскольку запоминающая среда, используемая в этом устройстве, очень чувствительна к магнитному полю, генерируемому движущими токами, она может быстро переключаться между состояниями нуля и единицы при относительно малых движущих токах - порядка 20 мкА на каждой шине. Следовательно, энергопотребление при запоминании и воспроизведении мало. В одном варианте устройство потребляет примерно 3,410-10 Вт на считывание и 610-10 Вт на запоминание бита данных.

Отметим также, что воспроизведение информации в виде пьезоэлектрического напряжения, генерируемого между чувствительными электродами, происходит значительно быстрее, чем генерирование индуцируемого электромагнитного напряжения, как в известных магнитных запоминающих устройствах.

Обычно задержка между импульсами тока и соответствующим пьезоэлектрическим напряжением находится в диапазоне субнаносекунд. Переключение из состояния единицы в состояние нуля обычно занимает несколько наносекунд.

Таким образом, описано запоминающее устройство, которое является устройством с произвольной выборкой, энергонезависимо и работает в статическом режиме. Это запоминающее устройство позволяет работать с высоким быстродействием, низким энергопотреблением и может запоминать информацию с высокой плотностью ее размещения.

Ниже приведены пункты формулы изобретения, которые следует считать охватывающими все эквивалентные структуры и способы. Таким образом, объем изобретения ограничивается не вышеизложенным примерным описанием, а только нижеследующей формулой изобретения.


Формула изобретения

1. Композиция материалов, содержащая первый слой материала M(1-x-y)CdxRy, где М - элемент, выбранный из группы, состоящей из Pb, Zn и Te, а R - элемент, выбранный из группы, состоящей из Si и Ge, причем x и y - величины, находящиеся в диапазоне 0 x 0, 1, 0 y 1 и 0 (x + y) 1; второй слой Se(1 - z)Sz, сформированный на первом слое, причем z - величина, находящаяся в диапазоне 0 z 1; и третий слой Fe(1 - w)Crw, сформированный на втором слое, причем w - величина, находящаяся в диапазоне 0 w 1.

2. Композиция материалов по п.1, отличающаяся тем, что первый слой включает в себя по меньшей мере один из следующих элементов: Bi, O, N и элемент, выбранный из группы, состоящей из Ag, Au, Pt и Cu.

3. Композиция материалов по п.2, отличающаяся тем, что второй слой включает в себя по меньшей мере один из следующих элементов: Bi, O, N и элемент, выбранный из группы, состоящей из Ag, Au, Pt и Cu.

4. Композиция материалов по п.3, отличающаяся тем, что третий слой включает в себя по меньшей мере один из следующих элементов: Bi, O, N и элемент, выбранный из группы, состоящей из Ag, Au, Pt и Cr.

5. Композиция материалов по п.1, отличающаяся тем, что величина х находится в диапазоне 0,09 x 0,11.

6. Композиция материалов по п.5, отличающаяся тем, что величина y находится в диапазоне 0,09 y 0,11.

7. Композиция материалов по п.6, отличающаяся тем, что величина z находится в диапазоне 0,09 z 0,11.

8. Композиция материалов по п.7, отличающаяся тем, что величина w находится в диапазоне 0,18 w 0,30.

9. Композиция материалов по п.8, отличающаяся тем, что величина w находится в диапазоне 0,22 w 0,26.

10. Композиция материалов по п.1, отличающаяся тем, что величина х по существу равна 0,10.

11. Композиция материалов по п.10, отличающаяся тем, что величина y по существу равна 0,10.

12. Композиция материалов по п.11, отличающаяся тем, что величина z по существу равна 0,10.

13. Композиция материалов по п.12, отличающаяся тем, что величина w по существу равна 0,24.

14. Композиция материалов по п.13, отличающаяся тем, что первый слой по существу имеет толщину 0,5 мкм.

15. Композиция материалов по п.14, отличающаяся тем, что второй слой по существу имеет толщину 0,5 мкм.

16. Композиция материалов по п.15, отличающаяся тем, что третий слой по существу имеет толщину 0,5 мкм.

17. Способ изготовления композиции материалов, обладающей ферромагнитными, электрооптическими и пьезоэлектрическими свойствами, предусматривающий формирование первого слоя материала, имеющего состав M(1 - x - y)CdxRy, где М - элемент, выбранный из группы, состоящей из Pb, Zn и Te, а R - элемент, выбранный из группы, состоящей из Si и Ge, причем x и y - величины, находящиеся в диапазоне 0 x 1, 0 y 1 и 0 (x + y) 1; формирование второго слоя Se(1 - z) Sz на первом слое, причем z - величина, находящаяся в диапазоне 0 z 1; и формирование третьего слоя Fe(1 - w)Crw на втором слое, причем w - величина, находящаяся в диапазоне 0 w 1.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно включает введение по меньшей мере одного из элементов: Bi, O, N и элемент, выбранный из группы, состоящей из Ag, Au, Pt и Cu, в первый, второй и третий слои.

19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что дополнительно включает добавление по меньшей мере одного из элементов Bi, O, N или Ag в первый, второй и третий слои.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что введение по меньшей мере одного из элементов Bi, O, N, Ag включает погружение композиции материалов в электролит, содержащий Bi2O3 и AgNo3, и проведение электролиза.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что электролит насыщен AgNO3.

22. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно включает непрерывное перемешивание электролита.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что дополнительно включает нагрев электролита.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно включает поддержание электролита при температуре, по существу равной 97o.

25. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно включает приложение отрицательного электрического потенциала к композиции материалов относительно электролита.

26. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно включает попеременное приложение положительного и отрицательного электрических потенциалов к композиции материалов относительно электролита.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что в течение 24 ч отрицательный потенциал прикладывают в основном в течение 14 ч, а положительный потенциал прикладывают в основном в течение 10 ч.

28. Способ по п.20, отличающийся тем, что электролиз проводят в основном за 45 суток.

29. Способ по п.17, отличающийся тем, что величина х находится в диапазоне 0,09 x 0,11.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что величина y находится в диапазоне 0,09 y 0,11.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что величина z находится в диапазоне 0,09 z 0,11.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что величина w находится в диапазоне 0,22 w 0,26.

33. Способ по п.17, отличающийся тем, что величина х по существу равна 0,10.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что величина y по существу равна 0,10.

35. Способ по п.34, отличающийся тем, что величина z по существу равна 0,10.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что величина w по существу равна 0,24.

37. Энергонезависимое запоминающее устройство с произвольной выборкой, содержащее подложку, имеющую первую и вторую поверхности; первую адресную шину, сформированную на первой поверхности подложки; вторую адресную шину, сформированную на второй поверхности подложки; первую композицию материалов, обладающую ферромагнитными и пьезоэлектрическими свойствами, сформированную на первой адресной шине и первой поверхности подложки, и вторую композицию материалов, обладающую ферромагнитными и пьезоэлектрическими свойствами, сформированную на второй адресной шине и второй поверхности подложки.

38. Устройство по п.37, отличающееся тем, что вторая адресная шина по существу ортогональна первой адресной шине.

39. Устройство по п. 37, отличающееся тем, что дополнительно содержит первый электрод, сформированный на первой композиции материалов, и второй электрод, сформированный на второй композиции материалов.

40. Устройство по п.37, отличающееся тем, что первая и вторая композиции материалов по существу идентичны.

41. Устройство по п.40, отличающееся тем, что первая и вторая композиции материалов содержат три последовательно сформированных слоя, причем наружные слои обладают ферромагнитными свойствами.

42. Устройство по п.41, отличающееся тем, что каждая из первой и второй композиций материалов содержит слой Se(1 - z)Sz, расположенный между слоем M(1 - x - y)CdxRy, где М - элемент, выбранный из группы, состоящей из Pb, Zn и Te, а R - элемент, выбранный из группы, состоящей из Si и Ge, и слоем Fe(1 - w)Crw, причем x, y, z, w - величины, находящиеся в диапазоне 0 x 1, 0 y 1 и 0 (x + y) 1, 0 z 1 и 0 w 1.

43. Устройство по п.42, отличающееся тем, что слои Pb(1 - x - y)CdxSiy, Se(1 - z)Sz и Fe(1 - w)Crw включают по меньшей мере один из элементов: Bi, O, N и элемент, выбранный из группы, состоящей из Ag, Au, Pt и Cu.

44. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что x, y, z, w - величины, находящиеся в диапазонах 0,09 x 0,11, 0,09 у 0,11, 0,09 z 0,11 и 0,18 w 0,30.

45. Устройство по п.44, отличающееся тем, что w - величина, находящаяся в диапазоне 0,22 w 0,26.

46. Устройство по п. 44, отличающееся тем, что величина х по существу равна 0,10, величина у по существу равна 0,10, величина z по существу равна 0,10 и величина w по существу равна 0,24.

47. Устройство по п.41, отличающееся тем, что подложка является изолятором.

48. Устройство по п.41, отличающееся тем, что подложка является кремниевой подложкой.

49. Устройство по п. 41, отличающееся тем, что подложка является подложкой из BaF2.

50. Устройство по п.41, отличающееся тем, что первая и вторая адресные шины выполнены из проводящего материала.

51. Устройство по п.50, отличающееся тем, что проводящим материалом является серебро.

52. Устройство по п. 51, отличающееся тем, что адресные шины являются металлическими полосами.

53. Способ изготовления энергонезависимого запоминающего устройства с произвольной выборкой, предусматривающий формирование первой адресной шины на первой поверхности подложки; формирование второй адресной шины на второй стороне подложки; формирование первой композиции материалов на первой адресной шине и первой поверхности подложки, причем первая композиция материалов обладает ферромагнитными и пьезоэлектрическими свойствами; формирование второй композиции материалов на второй адресной шине и второй поверхности подложки, причем вторая композиция материалов обладает ферромагнитными и пьезоэлектрическими свойствами.

54. Способ по п.53, отличающийся тем, что дополнительно включает формирование первого электрода на первой композиции материалов и формирование второго электрода на второй композиции материалов.

55. Способ по п.53, отличающийся тем, что вторая адресная шина по существу ортогональна первой адресной шине.

56. Способ по п.53, отличающийся тем, что формирование каждой из первой и второй композиций материалов дополнительно включает формирование первого слоя материала, имеющего состав Me(1 - x - y)CdxRy, где М - элемент, выбранный из группы, состоящей из Pb, Zn и Te, а R - элемент, выбранный из группы, состоящей из Si и Ge, и слоем Fe(1 - w)Crw, причем x и y - величины, находящиеся в диапазонах 0 x 1, 0 y 1 и 0 (x + y) 1; формирование второго слоя Se(1 - z)Sz на первом слое, причем z - величина, находящаяся в диапазоне 0 z 1, и формирование третьего слоя Fe(1 - w)Crw на втором слое, причем w - величина, находящаяся в диапазоне 0 w 1.

57. Способ по п.56, отличающийся тем, что x, y, z и w находятся в диапазонах 0,09 x 0,11, 0,09 у 0,11, 0,09 z 0,11 и 0,22 w 0,26.

58. Способ по п.57, отличающийся тем, что величина х по существу равна 0,10, величина у по существу равна 0,10, величина z по существу равна 0,10 и величина w по существу равна 0,24.

59. Способ по п.56, отличающийся тем, что формирование адресных шин дополнительно включает осаждение проводящих слоев на поверхности подложки и травление проводящих слоев.

60. Способ запоминания двух независимых бит двоичных данных в одной ячейке памяти энергонезависимого запоминающего устройства с произвольной выборкой, причем обращение к каждой такой ячейки осуществляют по первой и второй адресным шинам, предусматривающий подачу двух электрических токов, имеющих одинаковые полярности, на первую и вторую адресные шины соответственно для запоминания первого бита двоичных данных в ячейке памяти и подачу двух электрических токов, имеющих противоположные полярности, на первую и вторую адресные шины соответственно для запоминания второго бита двоичной информации в ячейке памяти.

61. Способ по п.60, отличающийся тем, что токи, подаваемые для запоминания первого бита данных, имеют по существу одинаковые амплитуды.

62. Способ по п.61, отличающийся тем, что токи, подаваемые для запоминания второго бита данных, имеют по существу одинаковые амплитуды.

63. Способ по п.62, отличающийся тем, что амплитуды электрических токов, подаваемых для запоминания первого и второго битов данных, таковы, что одного тока недостаточно для изменения двоичной величины запомненных данных.

64. Способ по п.63, отличающийся тем, что каждый ток, подаваемый для запоминания первого бита данных, по существу равен 20 мкА.

65. Способ по п.64, отличающийся тем, что каждый ток, поданный для запоминания второго бита данных, по существу равен 20 мкА.

66. Способ по п.62, отличающийся тем, что дополнительно включает выявление пьезоэлектрического напряжения, показывающего, что двоичные данные запомнены в ячейке.

67. Способ по п.60, отличающийся тем, что подача двух электрических токов для запоминания первого бита данных включает запоминание первой двоичной величины путем подачи двух электрических токов, оба из которых имеют первую полярность и одну и ту же амплитуду, на первую и вторую адресные шины соответственно и запоминание второй двоичной величины путем подачи двух электрических токов, имеющих вторую полярность, которая противоположна первой полярности, и одну и ту же амплитуду, на первую и вторую адресные шины соответственно.

68. Способ по п.67, отличающийся тем, что два электрических тока для запоминания первого бита данных подают в виде двух синхронизированных импульсов электрического тока, имеющих одинаковые полярности.

69. Способ по п.67, отличающийся тем, что подача двух электрических токов для запоминания второго бита данных включает запоминание первой двоичной величины путем подачи двух электрических токов, имеющих первую и вторую полярности и одинаковые амплитуды, на первую и вторую адресные шины соответственно и запоминание второй двоичной величины путем подачи двух электрических токов, имеющих вторую и первую полярности и одинаковые амплитуды, на первую и вторую шины соответственно.

70. Способ по п.69, отличающийся тем, что два электрических тока для запоминания второго бита данных подают в виде двух синхронизированных импульсов электрического тока, имеющих противоположные полярности.

71. Способ воспроизведения первого и второго независимых битов данных, запомненных в одной ячейке памяти энергонезависимого запоминающего устройства с произвольной выборкой, причем обращение к каждой такой ячейке осуществляют по первой и второй адресным шинам, предусматривающий подачу двух электрических токов, имеющих одну и ту же полярность, к первой и второй адресным шинам соответственно для воспроизведения первого бита данных, причем амплитуда токов по существу одинакова, а сложенные амплитуды токов недостаточны для изменения двоичной величины запомненных данных, и подачу двух электрических токов, имеющих противоположные полярности, на первую и вторую адресные шины соответственно для воспроизведения второго бита данных, причем амплитуды токов по существу одинаковы, а сложенные амплитуды токов недостаточны для изменения двоичной величины запомненных данных.

72. Способ по п.71, отличающийся тем, что дополнительно включает считывание пьезоэлектрического напряжения, генерируемого в ответ на поданные токи.

73. Способ по п.72, отличающийся тем, что амплитуды двух электрических токов, поданных для воспроизведения первого или второго битов данных, по существу равны 15 мкА.

74. Способ по п.72, отличающийся тем, что два электрических тока подают для воспроизведения первого бита данных в виде двух синхронизированных импульсов электрического тока, имеющих одинаковые амплитуды и полярности.

75. Способ по п.74, отличающийся тем, что два электрических тока подают для воспроизведения первого бита данных в виде двух синхронизированных импульсов электрического тока, имеющих одинаковые амплитуды и полярности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пьезокерамическим запоминающим устройствам , и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для контроля однородности сегнетоэлектрических пластин при изготовлении носителей информации

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в сегнетоэлектрических накопителях информации

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пьезокерамическим запоминающим устройствам, и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах вычислительных машин

Изобретение относится к вычис, 1ительной технике и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации запоминающих устройств

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в полупостоянных запоминающих устройствах вычислительных машин

Изобретение относится к элементам автоматики и вычислительной техники, в частности к магнитным тонкопленочным запоминающим и переключаемым элементам

Изобретение относится к устройствам памяти, реализуемым с помощью методов микро- и нанотехнологии

Изобретение относится к устройствам памяти, реализуемым с помощью методов микро- и нанотехнологии

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания постоянных (ПЗУ) и репрограммируемых (РПЗУ) запоминающих устройств повышенной информационной емкости на основе МДП-структур

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для создания ЭРПЗУ с повышенной информационной плотностью на основе МОНОП-транзисторов, в частности, перепрограммируемых инжекцией горячих носителей заряда

Изобретение относится к электронике и предназначено для использования в интегральных микросхемах оперативных запоминающих устройств, Задачей изобретения является достижение конструктивной обусловленности длительности формируемых импульсов записи реальными процессами переключения элементов памяти и распространения сигналов в тракте записи информации запоминающего устройства

Изобретение относится к области элементов автоматики и вычислительной техники, в частности к магнитным тонкопленочным запоминающим и переключаемым элементам

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах и системах, предназначенных для обработки многомерных массивов данных

Изобретение относится к интегральным полупроводниковым схемам типа базовой пластины, содержащим ячейки памяти, расположенные рядами и колонками и предназначенные только для чтения

Изобретение относится к информатике и вычислительной технике и может быть использовано в магнитооптических запоминающих устройствах внешней памяти электронно-вычислительных машин и бытовых приборах

Композиция материала запоминающего устройства, способ его изготовления, энергонезависимое запоминающее устройство, способ его изготовления, способ запоминания и воспроизведения двух независимых бит двоичных данных в одной ячейке памяти энергонезависимого запоминающего устройства

Наверх