專利名稱：存儲設(shè)備、信息存儲方法、方法以及結(jié)構(gòu)化的材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲設(shè)備、一種信息存儲方法、一種方法、以及一種結(jié)構(gòu)化的材料。
背景技術(shù)：
微電子學(xué)的飛速發(fā)展常常以Moore’s規(guī)律為代表，其預(yù)測每個集成電路的晶體管數(shù)目將繼續(xù)保持每兩年增加一倍。這種成倍增加要求各個連續(xù)的下一代的集成電路中各個晶體管的物理尺寸減小。然而，達(dá)到這種縮減的難度越來越大，由于復(fù)雜性呈指數(shù)級的增長并且對開發(fā)新一代集成電路的時間要求，到了不能經(jīng)濟(jì)可行地繼續(xù)遵循Moore’s規(guī)律的程度。另一方面，與微處理器相反，對存儲芯片的巨大需求可證明這種對存儲設(shè)備的高開發(fā)成本。目前對發(fā)展更小的存儲設(shè)備(特別是形狀尺寸進(jìn)入納米規(guī)模的設(shè)備)的需求仍然很大。
現(xiàn)有的隨機(jī)存取存儲(如SRAM，DRAM)設(shè)備在一排存儲單元中存儲信息，每個單元存儲一個單一的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位。在一種典型的存儲設(shè)備中，通過對與包含該單元的那行陣列關(guān)聯(lián)的字線施加合適的電勢并測量與該單元關(guān)聯(lián)的位線的所得的電勢，可讀取存儲在具體單元中的數(shù)據(jù)位?，F(xiàn)有的存儲設(shè)備的難點(diǎn)之一是每個單元的物理尺寸的減小程度有限，對信息存儲的密度設(shè)置上限。例如，在基于晶體管的存儲設(shè)備中，盡管每個晶體管的門信號寬度極小(在現(xiàn)有技術(shù)中通常約為100nm)，但每個單元的總表面積或覆蓋區(qū)至少要大一個數(shù)量級。因此，需要一種存儲設(shè)備，其具有更簡單的結(jié)構(gòu)，可制造更高密度的單元。
因此，需要提供一種存儲單元，一種信息存儲方法，一種方法，和一種結(jié)構(gòu)化的材料，解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個難點(diǎn)，或至少提供一種有用的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，提供一種信息存儲的方法，包括在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以在所述一個或多個區(qū)域存儲信息。
本發(fā)明還提供一種方法，包括在松散的非晶體硅的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將所述一個或多個區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧蠟榫w的硅。
本發(fā)明還提供一種方法，包括在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以改變所述一個或多個區(qū)域的至少一種性能。
本發(fā)明還提供一種方法，包括在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以在各個所述一個或多個區(qū)域的至少一部分中誘導(dǎo)相變化。
本發(fā)明還提供一種方法，包括在松散的非晶體硅的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將各個所述一個或多個區(qū)域的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖环N晶體相。
本發(fā)明還提供一種方法，通過在基本上為硅的基材的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，來產(chǎn)生基本上為晶體和基本上為非晶體硅的區(qū)域。
本發(fā)明還提供一種方法，通過在基本上為硅的基材的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，來產(chǎn)生具有不同電性能和/或物理性能的區(qū)域。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，所述存儲單元按下述方式形成在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力以將所述一個或多個區(qū)域的電導(dǎo)率從第一電導(dǎo)率改變?yōu)榈诙妼?dǎo)率，以提供所述多個存儲單元。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，包括在一層基本上絕緣的松散的非晶體硅中的多個基本上導(dǎo)電的晶體硅區(qū)域。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，包括多個具有第一電導(dǎo)率的第一區(qū)域，多個具有第二電導(dǎo)率的第二區(qū)域，以及至少一個用于確定所述區(qū)域的電導(dǎo)率以確定以所述電導(dǎo)率表征的存儲的信息的導(dǎo)電探針。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，包括多個第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有由在所述的第一區(qū)域施加壓力和移去壓力產(chǎn)生的第一電導(dǎo)率；多個第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有第二電導(dǎo)率；與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域相鄰的導(dǎo)電字線(wordline)，以及與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域相鄰的導(dǎo)電位線(bitline)；其中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中選定的一個的電導(dǎo)率可通過訪問相應(yīng)的字線和相應(yīng)的位線來確定。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，包括在一層導(dǎo)電晶體硅中的多個基本上絕緣的非晶體硅區(qū)域，所述非晶體硅區(qū)域通過在所述導(dǎo)電晶體硅的層的相應(yīng)區(qū)域中施加壓力和移去壓力來形成。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，適于通過改變硅的電性能在所述設(shè)備的存儲單元中存儲信息。
本發(fā)明還提供一種存儲設(shè)備，包括至少一個刻壓頭，用于通過刻壓在所述設(shè)備的單元中存儲和/或刪除信息。
本發(fā)明還提供一種結(jié)構(gòu)化的材料，包括在一層松散的非晶體硅中的一個或多個基本上為晶體的區(qū)域。


以下僅通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，其中圖1是顯示在晶體硅(Si-I)的刻壓過程中發(fā)生的相變的示意圖；圖2是顯示用于負(fù)載和卸載的穿透深度與施加到晶體硅(Si-I)上的負(fù)載的關(guān)系圖；圖3是顯示得自初始的Si-I的Raman光譜數(shù)據(jù)與刻壓的區(qū)域的關(guān)系圖；圖4是顯示晶體Si-I刻壓后的壓痕的暗視場截面?zhèn)鬏旊娮语@微鏡(XTEM)的影像；圖5是顯示松散的非晶體Si的制備的示意圖；圖6是顯示用于負(fù)載和卸載的穿透深度與施加到未退火的(非松散的)晶體硅上的負(fù)載的關(guān)系圖；圖7是顯示得自初始的非退火的a-Si的Raman光譜數(shù)據(jù)與非退火的和退火的a-Si中的刻壓區(qū)域的關(guān)系圖；圖8是顯示非松散的a-Si的刻壓區(qū)域的明視場XTEM影像的圖；圖9是顯示非松散的a-Si的刻壓的示意圖；圖10是顯示用于負(fù)載和卸載的穿透深度與施加到松散的a-Si上的負(fù)載的關(guān)系圖；圖11是顯示松散的a-Si的刻壓區(qū)域的XTEM顯微照片。
圖12是顯示在松散的a-Si的刻壓過程中形成的相的示意圖，示出了Si-XII/Si-III是如何形成并隨后轉(zhuǎn)變回非晶體相的；圖13是顯示用于用半徑為77nm的刻壓頭進(jìn)行負(fù)載和卸載的穿透深度與施加到晶體硅(Si-I)上的負(fù)載的關(guān)系圖；圖14是顯示通過對松散的非結(jié)晶硅進(jìn)行刻壓并接著進(jìn)行退火所產(chǎn)生的壓痕的XTEM影像，后者導(dǎo)致壓痕中的轉(zhuǎn)變的區(qū)域進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-I；圖15是顯示讀-寫存儲設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖；圖16是顯示只讀存儲設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)有技術(shù)的描述在晶體立方體硅(Si-I)中的相變在機(jī)械變形過程中，晶體立方體硅(也稱為Si-I，“常見”的硅相，以晶片的形式制造，用于制造微電子設(shè)備)經(jīng)歷了一系列的相轉(zhuǎn)變。高壓金剛石砧實(shí)驗(yàn)顯示，在壓力約為11Gpa下負(fù)載時，晶體金剛石立方體Si-I經(jīng)歷了一個相轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傩驭?Sn相(也稱為Si-II)，如在J.Z.Hu、L.D.Merkle、C.S.Menoni和I.L.Spain的Phys.Rev.(B 34，4679(1986))中所描述的，并且由于Si-II在低于約2GPa的壓力下是不穩(wěn)定的，Si-II在壓力釋放的過程中經(jīng)歷進(jìn)一步的轉(zhuǎn)變。
Si-I在稱為刻壓的方法中經(jīng)歷類似的一系列轉(zhuǎn)變，其中，通過增加施加的力將極硬的刻壓頭壓入材料的表面(稱為負(fù)載階段)，接著將該力減小(稱為卸載階段)并從目前發(fā)生變形或刻壓的表面移去刻壓頭。圖1概括了在Si-I的刻壓負(fù)載和卸載過程中發(fā)生的相轉(zhuǎn)變。如在金剛石砧實(shí)驗(yàn)中那樣，在壓力下，最初的Si-I相102轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-II相104，即，在負(fù)載過程中。在卸載時，根據(jù)卸載速度的不同，Si-II階段104經(jīng)歷額外的轉(zhuǎn)變，形成晶體相Si-XII/Si-III 106或非晶體相(a-Si)108。快速卸載導(dǎo)致a-Si 108的形成，而速卸載導(dǎo)致Si-XII/Si-III 106的形成，如圖1所示。
Si-I的刻壓實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，特別是隨后使用Raman光譜和截面?zhèn)鬏旊娮语@微鏡(XTEM)對刻壓區(qū)域的分析將在下文中進(jìn)行描述。
使用超微刻壓系統(tǒng)2000(UMIS))進(jìn)行刻壓，采用兩個半徑約5μm和約2μm的球形刻壓器中的一個，在常溫和常壓下進(jìn)行。UMIS和刻壓頭都采用熔融硅進(jìn)行仔細(xì)地校準(zhǔn)，刻壓頭的半徑也通過掃描電子顯微鏡獲得。
Si-I的刻壓在晶體Si-I的刻壓過程中對施加在刻壓頭上的力或負(fù)載以及相應(yīng)的在初始表面位置下方的刻壓頭的穿透深度的測量顯示出如前上所述的相轉(zhuǎn)變。圖2顯示了一種典型的施加的負(fù)載與用于Si-I的穿透深度200的關(guān)系圖(也稱為負(fù)載-穿透曲線)，其中使用半徑約2.0μm的球形刻壓頭，且最大負(fù)載為20mN。與之前報道的用球形刻壓頭進(jìn)行Si-I刻壓的性能一致，該曲線200在負(fù)載過程中顯示出“突躍(pop-in)”事件形狀202，在卸載階段顯示出“跳空(pop-out)”事件形狀204。(圖2中插入的圖206顯示負(fù)載對于穿透曲線200的一階導(dǎo)數(shù)，更清楚地表明了“突躍”事件的位置。)所述的突躍事件被認(rèn)為是在負(fù)載過程中從Si-I相向Si-II相轉(zhuǎn)變的結(jié)果，而所述跳空事件被認(rèn)為是表示在卸載過程中從Si-II至Si-XII/Si-III的相轉(zhuǎn)變。由于Si-II在常壓下是不穩(wěn)定的，其在卸載過程中隨著壓力的下降而轉(zhuǎn)變。如Gogotsi等在J.Mast.Res.(871，(2000))中所描述的，在卸載過程中，用于Si-I刻壓的負(fù)載-穿透曲線包括斜率改變或“轉(zhuǎn)彎”，從而代替了跳空事件，這說明發(fā)生Si-II至a-Si的相變化。因此，可通過檢查這些數(shù)據(jù)來找到相變化的強(qiáng)烈指示。然而，為了直接檢測在刻壓后存在的發(fā)生相轉(zhuǎn)變的材料，需要進(jìn)一步的定性技術(shù)。所以，采用Raman光譜和XTEM對刻壓的區(qū)域進(jìn)行定性。
在Si-I刻壓后的Raman光譜使用Raman來確定不同Si相的存在，特別是a-Si、Si-II和Si-XII/Si-III相的存在。用Renishaw 2000 Raman成像顯微鏡，使用氦-氖激光器的632.8nm激勵線記錄Raman光譜。使用半徑約1.0μm的激光聚束光點(diǎn)獲得光譜，該光束保持低強(qiáng)度以避免激光誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)變。
圖3顯示了獲自最初的Si-I的區(qū)域的Raman光譜300和獲自Si-I刻壓后的刻壓的區(qū)域的Raman光譜302。從最初的區(qū)域獲得的光譜300顯示，僅在520cm-1和300cm-1處有2個Raman帶。相反地，從壓痕獲得的Raman光譜302顯示，有4個額外的Raman帶304，它們已知為相Si-III和Si-XII的特征。
Si-I刻壓后的XETM分析制備刻壓的區(qū)域的XTEM樣品，以直接使轉(zhuǎn)變的區(qū)域成像。使用FEIxP200聚焦離子光束(FIB)系統(tǒng)來制備樣品，所述系統(tǒng)使用鎵(Ga)離子的聚焦光束以精確濺射去除周圍的材料，留下壓痕的電子透明區(qū)域，使用在加速電壓為300kV下操作的Philips CM 300來產(chǎn)生XTEM影像。
用半徑為2μm的球形刻壓器刻壓Si-I至最大負(fù)載力為20mN所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的XTEM影像顯示在圖4中。圖4的插入圖顯示了選擇的區(qū)域的衍射圖(SADP)406，該區(qū)域緊鄰殘留的壓痕的下方。在樣品的整個表面上的非晶體硅的層402由FIB樣品制備方法產(chǎn)生。圖4的暗視場XTEM影像使用Si-III/Si-VII衍射斑400產(chǎn)生，并在影像中突出多晶體高壓力相404。在SADP 406中大量的斑和漫射環(huán)證實(shí)了相轉(zhuǎn)變材料(Si-III/Si-XII和a-Si)的存在。在殘留的壓痕下方的轉(zhuǎn)變區(qū)域中的a-Si 408可清楚地視為一個灰色無形狀的區(qū)域。獨(dú)有a-Si的、作為最終相(與Si-XII/Si-III和a-Si的混合物相反，如圖4所示)的壓痕可通過快速卸載來形成。
在刻壓過程中的電子測量如J.E.Bradby、J.S.Williams、J.Wong-Leung、M.V.Swain和P.Munroe在J.Mat.Res.(16，1500(2001))中所描述的，在Si-I刻壓的過程中，原位電子測量證明，可檢測在負(fù)載時從Si-I至中間體金屬Si-II相的轉(zhuǎn)變，并且在卸載時Si-II經(jīng)歷進(jìn)一步的轉(zhuǎn)變形成導(dǎo)電性更低的相。
非晶體硅(a-Si)a-Si是一種不常見的相，因?yàn)槠潆S著制備和退火條件的不同呈現(xiàn)明顯不同的性能。具體地說，a-Si可以兩種狀態(tài)存在一種是“非松散”狀態(tài)(如已經(jīng)沉積的，或在室溫下通過離子形成后直接沉積)，另一種是“松散”狀態(tài)(通過在450℃使非松散的a-Si退火而形成)，并且這兩種狀態(tài)顯示出一系列的性能差異。發(fā)現(xiàn)已經(jīng)注入的(非松散的)a-Si比Si-I軟得多，但是發(fā)現(xiàn)退火的(松散的)a-Si具有與晶體態(tài)的Si-I的機(jī)械性能非常類似的機(jī)械性能。這些差異的產(chǎn)生原因尚不清楚。
如圖5所示，非松散的a-Si的連續(xù)層可通過在液氮溫度下使用1.7MV串連加速器將晶體Si-I 502和600keV Si離子進(jìn)行離子注入來制備。在注入后，可將樣品在450℃、在氬氣氛中退火30分鐘，使非松散的a-Si 504轉(zhuǎn)變至“松散的”a-Si506。松散的和非松散的非晶體層的厚度都通過用2MeV氦離子的Rutherford背向散射(RBS)測得為約650nm，證明退火過程不足以使a-Si層重結(jié)晶，因此該層仍然保持非晶體的。因此，這兩種狀態(tài)都是硅的非晶體狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式基于以下新發(fā)現(xiàn)。在下面描述的實(shí)驗(yàn)中，a-Si被用作起始材料，用以證明在刻壓過程中發(fā)生的任何相轉(zhuǎn)變的情況。如前所述，Si-II的快速卸載導(dǎo)致產(chǎn)生最后相a-Si。因此，為了檢測晶體相的形成，小心操作以避免卸載速率過快。
非松散的a-Si的刻壓如圖6所示，刻壓非松散的a-Si的負(fù)載-穿透曲線600明顯沒有形狀，具體為沒有觀察到突躍或跳空事件，表明在刻壓過程中沒有發(fā)生相轉(zhuǎn)變。
刻壓非松散的a-Si后的Raman光譜如圖7所示，獲自非松散的a-Si的刻壓的區(qū)域的Raman光譜706看上去與獲自初始(即，非刻壓的)a-Si的Raman光譜708相同，包括在480cm-1處的與a-Si相關(guān)的寬峰。具體地說，沒有晶體相的Raman帶特征。
刻壓非松散的a-Si后的XTEM圖8是非松散的a-Si中壓痕的XTEM影像。獲自直接位于殘留壓痕印下的SADP 802證實(shí)了沒有晶體相存在，這表明在非松散的a-Si的刻壓過程中沒有發(fā)生相轉(zhuǎn)變。這一發(fā)現(xiàn)也被原位電測量所支持。
非松散的a-Si 902的刻壓的示意圖顯示在圖9中。非松散的a-Si在負(fù)載過程中經(jīng)歷了簡單的流動，但沒有經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變。
松散的a-Si的刻壓如圖10所示，松散的a-Si的負(fù)載-穿透曲線1000與晶體Si-I樣品的負(fù)載-穿透曲線200(顯示在圖2中)具有相同的走勢，在負(fù)載過程中產(chǎn)生突躍事件，在卸載過程中產(chǎn)生跳空事件。
松散的a-Si刻壓后的Raman光譜如圖7所示，獲自松散的a-Si中的壓痕的Raman光譜702包括4個額外的與Si-XII和Si-III相相關(guān)的Raman帶700。這4個額外的帶700與圖3中所示的在Si-I刻壓后呈現(xiàn)的4個Raman帶304相同。圖7也顯示了在480cm-1處的與周圍的a-Si相關(guān)的寬峰704。由于Raman光譜對于a-Si的兩種狀態(tài)之間的差異是不敏感的，因此獲自初始的松散的和初始的非松散的a-Si的Raman光譜看上去相同。
松散的a-Si刻壓后的XETM如圖11所示，對松散的a-Si中殘留的壓痕的XTEM分析清楚地證明，已發(fā)生了相轉(zhuǎn)變。圖11的暗視場影像是由來自Si-III/Si-XII的位于方框內(nèi)的衍射斑點(diǎn)1102(顯示在衍射圖1104中)產(chǎn)生的。
如前所述，與非松散的a-Si相反，松散的a-Si在刻壓負(fù)載和卸載過程中經(jīng)歷了相轉(zhuǎn)變。如圖12所示，在負(fù)載時，松散的a-Si 1202轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賁i-II相1204。原位電測量證實(shí)了其轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電相。在卸載時，Si-II相1204根據(jù)壓力釋放的速率而經(jīng)歷進(jìn)一步的轉(zhuǎn)變。速卸載導(dǎo)致形成Si-XII/Si-III 1206，而快速卸載導(dǎo)致形成a-Si。不清楚在卸載時形成的a-Si是松散還是非松散狀態(tài)的，但是如下文中所示，這看上去不會影響其在后續(xù)的再刻壓中轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-II的能力。
Si-XII/Si-III與a-Si相比的電性能原位電測量表明，硅相Si-XII/Si-III的導(dǎo)電性明顯比a-Si更強(qiáng)，a-Si實(shí)質(zhì)上是一種絕緣體，無論其處于松散的狀態(tài)還是非松散的狀態(tài)。
Si-XII/Si-III的刻壓(再刻壓)包含壓力誘導(dǎo)的相Si-XII/Si-III和/或a-Si的壓痕的再刻壓顯示，這些相在負(fù)載時(在大約相同的臨界壓力，約11GPa)也經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變至Si-II，在卸載時根據(jù)卸載速度的不同再次轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-XII/Si-III或轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Si。可以認(rèn)為，在再刻壓時這些相的轉(zhuǎn)變的主要作用因素是它們受刻壓器的限制并被Si-I和/或松散的a-Si所包圍。在這種條件下，除了轉(zhuǎn)變以外沒有別的途徑來解除由刻壓產(chǎn)生的壓力。
在納米規(guī)模的相轉(zhuǎn)變圖13顯示了使用具有僅77nm半徑的刻壓頭的刻壓器進(jìn)行Si-I刻壓的負(fù)載-穿透曲線1300。該曲線1300顯示，在約100μN(yùn)的負(fù)載時，最大穿透深度約30nm。在負(fù)載時的突躍事件1301是從Si-I至金屬Si-II相的相變的所特有的，如前所述。虛線1302是彈性卸載期望的理論卸載曲線。測量數(shù)據(jù)1300與用于彈性卸載的理論卸載曲線1302的明顯偏離表明，在納米規(guī)模刻壓后的卸載過程中發(fā)生了進(jìn)一步的相轉(zhuǎn)變。這表明形成了用于速卸載的Si-III/Si-XII，或用于快速卸載的非晶體Si，如上文中采用微米尺寸刻壓器刻壓時所描述的。
退火方法將松散的非晶體Si樣品中的相轉(zhuǎn)化的Si-XII/III材料區(qū)域至超過200℃并且最高加熱到450℃持續(xù)30分鐘，導(dǎo)致Si-XII/III相進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-I狀態(tài)。明顯地，在包含Si-XII/III的轉(zhuǎn)變的區(qū)域中的非晶體Si也轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-I。然而，當(dāng)加熱至溫度高達(dá)450℃30分鐘時，在刻壓的區(qū)域周圍的a-Si(即，沒有經(jīng)過任何刻壓相變的a-Si)沒有發(fā)生相變至Si-I。圖15顯示了在c-Si 1403上的松散的a-Si 1401的膜中壓痕的XTEM影像。在刻壓后，XTEM分析(未顯示)證實(shí)，a-Si 膜1401的刻壓的部分已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-XII/III相。然后，將樣品加熱到450℃5分鐘，這導(dǎo)致Si-XII/III相轉(zhuǎn)變至Si-I相1402，如由圖14的XTEM影像中明亮的表面區(qū)域1402所示的。在膜1401周圍(未刻壓的)的a-Si保持未轉(zhuǎn)變。
優(yōu)選的實(shí)施方式上述結(jié)果令人驚訝地證明，松散的a-Si可通過刻壓轉(zhuǎn)變?yōu)榫w相。因此，與Si-I相似，松散的a-Si在負(fù)載時轉(zhuǎn)變至Si-II相，并在卸載時進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，根據(jù)卸載速度的不同形成Si-XII和Si-III，或a-Si。這意味著可以通過以受控的方式使Si(可以是Si-I或a-Si)機(jī)械地變形，從晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變至非晶體結(jié)構(gòu)，再回到晶體結(jié)構(gòu)，如圖12所示。因此，可以由松散的a-Si開始并采用速卸載進(jìn)行刻壓，用Si-XII/Si-III終止，或采用快速卸載、回到a-Si。
由于硅的電導(dǎo)率取決于硅是晶體還是非晶體，因此可通過在刻壓過程中控制卸載的速度，可控地(和可再生地)產(chǎn)生(導(dǎo)電的)晶體硅或(絕緣的)非晶體硅的區(qū)域。通過對預(yù)先刻壓的區(qū)域進(jìn)行再刻壓，所述區(qū)域可反復(fù)地從一種導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N導(dǎo)電狀態(tài)。
通過施加和移去壓力，可控地和反復(fù)地使特定的區(qū)域在非晶體相以及一種或多種晶體相之間發(fā)生轉(zhuǎn)變的能力可用于提供各種有用的結(jié)構(gòu)和設(shè)備。具體地說，一個矩形或其它形狀的所述區(qū)域的陣列可用于為基于陣列的永久性電子存儲設(shè)備提供存儲單元，其中，存儲的信息的位由每個區(qū)域的電導(dǎo)率來表示。由于已經(jīng)在納米規(guī)模區(qū)域的刻壓過程中觀察到了相轉(zhuǎn)變，可通過該技術(shù)提供超高密度的記憶存儲設(shè)備。
比如，以下寫入和刪除行為是可能的1.寫入負(fù)載松散的a-Si并速卸載形成Si-XII/Si-III；2.刪除負(fù)載Si-XII/Si-III并快速卸載形成a-Si。
MEMS-完整的讀取/寫入/刪除探針圖15是所述存儲設(shè)備的示意圖，其中，硅片1502具有一個松散的非晶體硅的表面層1504。如前所述，該層1504可按下述形成首先通過沉積或離子注入形成非松散的非晶體層，然后使用低溫退火步驟(如在流通的氮?dú)獯嬖谙?，?50℃退火30分鐘)使非晶體層松散。使用金屬后觸頭1506提供與晶片1502的背部的電接觸?？虊侯^1508用于通過在松散的非晶體硅層1504的選定的位置上形成由Si-III/Si-XII晶體相組成的晶體區(qū)域1510，來“寫入”二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位。通過控制刻壓頭1508的卸載速度(如通過確定用于半徑為4.2μm的球形刻壓器頭的卸載速度低于3mNs-1)，在慢速卸載過程中刻壓的區(qū)域從相對電絕緣的非晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?dǎo)電的晶體相。在硅的刻壓過程中的原位電測量證明，由刻壓產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變的晶體和非晶體相的電阻率相差約1個數(shù)量級。
使用合適的轉(zhuǎn)換方法(未顯示)如基于靜電梳齒驅(qū)動、磁驅(qū)動器、壓電構(gòu)件和/或形狀記憶合金如TiN的微機(jī)電驅(qū)動器，通過電源1516電連接到晶片1502的后觸頭1506的導(dǎo)電探針1514能在晶片1502的表面上移動。當(dāng)探針1514位于晶體(轉(zhuǎn)變的)區(qū)域1510的位置之上時，通過電源1516產(chǎn)生的電流可容易地流過導(dǎo)電的晶體區(qū)域1510到下面的硅1502中，特別是如果轉(zhuǎn)變的導(dǎo)電的晶體區(qū)域的厚度至少相當(dāng)于、最好是等于或大于非晶體層1504的厚度時。
相反地，當(dāng)探針1514位于非晶體(未轉(zhuǎn)變的或通過快速卸載再轉(zhuǎn)變的)區(qū)域1512之上時，電流不能容易地流經(jīng)相對絕緣的非晶體區(qū)域1512。這樣，通過檢測表面層1504的電導(dǎo)率差異，探針1514之下的區(qū)域的狀態(tài)可用類似于用于隧道掃描顯微鏡(STM)或電子力顯微鏡(AFM)的方式的方式來測定。此外，通過表征一個二進(jìn)制狀態(tài)作為絕緣非晶體區(qū)域1512和互補(bǔ)的二進(jìn)制狀態(tài)作為晶體導(dǎo)電區(qū)域1510，可通過在預(yù)定的分布位置(或存儲單元)(例如如圖所示的規(guī)則陣列)內(nèi)控制非晶體區(qū)域1512和晶體區(qū)域1510的空間分布來存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
在另一個可選擇的實(shí)施方式中，各個轉(zhuǎn)變的導(dǎo)電區(qū)域的厚度和對應(yīng)的電阻率通過控制施加在刻壓頭上的最大壓力確定。通過從固定數(shù)目的可選的電阻率值中選擇所需的電阻率值，各個區(qū)域都能用作多位存儲。例如，通過控制施加在單個納米規(guī)模區(qū)域上的壓力以從八個可能電阻率值中選出該區(qū)域的電阻率，三個位的信息被有效地存儲在該區(qū)域中。
在一個實(shí)施例中，使用微機(jī)電驅(qū)動器使單個的導(dǎo)電探針1514在表面層1504上移動。在另一個可選的實(shí)施方式中，使用線性、長方形或其它形狀的導(dǎo)電探針或電路(未顯示)的陣列，使得很多區(qū)域可以被同時讀出。如果探針陣列中的導(dǎo)電探針的數(shù)量與存儲單元的數(shù)量相同，那么導(dǎo)電探針陣列相對于硅晶片1502固定。可選擇地，如果導(dǎo)電探針陣列的尺寸小于單元陣列的尺寸，那么導(dǎo)電探針陣列將被安裝驅(qū)動器組件中，并相對于晶片1502的表面移動，使得所有的存儲單元都可以被讀取。這些探針在使用前需要清潔并需保存在相對無塵的環(huán)境中。
為刪除存儲單元的內(nèi)容，通過用刻壓器1508進(jìn)行再刻壓，然后快速卸載，使轉(zhuǎn)變的(晶體的)區(qū)域1510再轉(zhuǎn)變回非晶體狀態(tài)，如圖12所示。因此，通過重新負(fù)載一個含有Si-XII/Si-III的存儲單元，該單元可被轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g相Si-II。從該相快速卸載將導(dǎo)致進(jìn)一步的相轉(zhuǎn)變，再轉(zhuǎn)變回a-Si相。
在一個實(shí)施方式中，存儲設(shè)備是讀寫設(shè)備，刻壓器1508是該存儲設(shè)備中的一個主要的部分。該刻壓器1508和導(dǎo)電探針1504可安裝在相同的驅(qū)動器組件上。
可選擇地，比Si-I堅(jiān)硬的單個導(dǎo)電探針/刻壓器可提供刻壓器1508和導(dǎo)電探針1514的功能。因?yàn)榭虊侯^1508的接觸區(qū)域具有10nm大小數(shù)量級的直徑，所以在μN(yùn)量級的刻壓力足夠提供將非晶體硅轉(zhuǎn)變?yōu)榫w相所需的約11GPa的壓力。
可選擇地，如果存儲設(shè)備是只讀設(shè)備，那么刻壓器1508僅需存儲二進(jìn)制(或多位)的數(shù)據(jù)(如在加工過程中)，并且不必作為該存儲設(shè)備的一部分。在這種情況下可使用一個外部的刻壓器。
存儲單元的橫向尺寸根據(jù)需要可以較小，受刻壓器1508和導(dǎo)電探針1514的物理?xiàng)l件限制，以及單元之間的電干擾制約。由于常規(guī)使用10納米的AFM(和STM)刻壓頭，單元的尺寸可由刻壓器1508而不是導(dǎo)電探針1514的物理?xiàng)l件限制。因而，當(dāng)刻壓器1508的刻壓頭也具有納米規(guī)模時，可制得納米規(guī)模的存儲單元。例如，圖13顯示了使用刻壓頭半徑僅為77nm的刻壓器刻壓Si-I的負(fù)載-卸載曲線1300。
固態(tài)裝置-ROM在另一個可選擇的實(shí)施方式中，導(dǎo)電晶體區(qū)域1602形成在位于絕緣基材1606(如藍(lán)寶石)上的松散的非晶體硅層1604中的選定的位置上，如圖16所示。因此，松散的非晶體層1604的表面可以認(rèn)為是包括了位置1602、1608的矩形陣列，包含通過用緩釋放刻壓而形成的導(dǎo)電位置1602，以及未進(jìn)行刻壓的絕緣位置1608。然后，在所有位置1602和1608上形成一組延伸的平行導(dǎo)體1610。盡管圖16中僅顯示3排平行的導(dǎo)體1610用于說明，但是可理解為在實(shí)踐中，類似于導(dǎo)體1610的其它導(dǎo)體將形成在所有的位置1602和1608上。在松散的非晶體硅層1604之下有另外一組延伸的與最上層導(dǎo)體1608垂直的平行導(dǎo)體1612，在其上形成所有的位置1602和1608。這些導(dǎo)體組中的一組，如上面的導(dǎo)體1610，被用作位線，在下文中稱作位線1610。其它組的導(dǎo)電帶，如嵌埋的導(dǎo)體1612，被用作字線，下文中稱作字線1612。
因此，選定的存儲單元1614可通過將偏壓(bias)施加在對應(yīng)字線1616上，并沿蓋位置1614的對應(yīng)位線測量電流的流動被找到，這在圖16中沒有示出來說明。如果限定選定的單元1614的區(qū)域已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硅，而不是沒有轉(zhuǎn)變或保持非晶體，那么電流將明顯變大(一般大一個數(shù)量級)。
圖16的結(jié)構(gòu)可由以下方法制造(i)選一塊藍(lán)寶石上有硅的晶片，其硅表面層具有較低的電阻率(＜0.0.1Ω-cm)。利用離子注入及光刻法(如掩模離子注入)使得下至下層藍(lán)寶石的硅表面層中的一系列平行延伸的帶或非晶化，以形成絕緣，接著在下面的步驟(ii)中利用剩余的晶體硅限定導(dǎo)電嵌埋帶1612；(ii)移除注入的掩模并進(jìn)行第二次較淺的注入，以使硅層的表面部分完全非晶化，由此限定非晶表面層1604；也同樣非晶化步驟(i)中限定的各個導(dǎo)電帶的表面，由此形成被用作字線的嵌埋導(dǎo)電1612；(iii)在450℃下，在流動的氮?dú)庵惺顾鼍嘶?0分鐘，使a-Si表面層1604松散；(iv)然后，對選定的局部區(qū)域1602進(jìn)行刻壓以形成局部導(dǎo)電區(qū)域1602，由此在蓋字線1612的非晶體層1604中存儲數(shù)據(jù)；(v)進(jìn)行晶片退火，以使所述刻壓的導(dǎo)電區(qū)域轉(zhuǎn)變至具有較高導(dǎo)電性的Si-I；(vi)然后，用光刻法和金屬沉積來形成位于局部化的晶體區(qū)域1602上的導(dǎo)電位線1610以及余下的非晶體區(qū)域1608。
明顯地，為了最容易地區(qū)別轉(zhuǎn)變和未轉(zhuǎn)變的區(qū)域的電導(dǎo)率，優(yōu)選的是轉(zhuǎn)變的導(dǎo)電晶體區(qū)域的垂直厚度或深度等于或大于非晶體層1604的厚度。這取決于刻壓器的物理尺寸和刻壓時施加的力，由此決定了這些層的厚度。
如上所述，單位信息可以通過將電絕緣的區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電區(qū)域來寫入。該位通過測量所述區(qū)域的電導(dǎo)率來讀出，并且在圖15的實(shí)施方式中，該位可通過將導(dǎo)電區(qū)域再轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣區(qū)域來刪除，在這種情況下是通過用約11Gpa的壓力再負(fù)載所述轉(zhuǎn)變的區(qū)域并迅速地卸載來實(shí)現(xiàn)的。圖16的實(shí)施方式是一個只讀裝置，通過使用所示的字線1612和位線1610的排列找到各個單元而被讀出。
在另一個可選的實(shí)施方式中，電荷存儲在通過刻壓制得的上述晶體硅區(qū)域的陣列的選定的單元中。該裝置以類似于MOS結(jié)構(gòu)的方式操作，例如，活性晶體單元由絕緣材料如非晶體的硅或二氧化硅包封(上或下)。
在另一個實(shí)施方式中，存儲陣列裝置基于在導(dǎo)電晶體硅層中電絕緣的非晶體硅的分離的區(qū)域之間的電導(dǎo)率的差異。通過使用快速卸載進(jìn)行刻壓，該絕緣的非晶體硅區(qū)域最初在晶體Si-I層中形成。一經(jīng)形成，通過使用慢速卸載進(jìn)行再刻壓，非晶體區(qū)域可再轉(zhuǎn)變，形成一個或多個導(dǎo)電晶體相。
盡管上述存儲設(shè)備基于非晶體相與一個或多個晶體相之間的轉(zhuǎn)變，明顯地，任何可由壓力誘導(dǎo)以改變單元材料的電導(dǎo)率的相轉(zhuǎn)變都是可選擇使用的，并且進(jìn)行相轉(zhuǎn)變的材料不必是硅，可以是能夠進(jìn)行該轉(zhuǎn)變的任何基體或材料。這種基體可以是單質(zhì)體(elemental substance)或化合物。
在本文中描述的存儲設(shè)備中，通過刻壓形成的存儲單元的物理尺寸取決于刻壓頭的大小。盡管前述的納米規(guī)模的存儲單元提供了具有極高存儲密度的存儲設(shè)備，但毫米規(guī)模的存儲單元可用于提供存儲密度較低的存儲設(shè)備，而其可用更低的成本制造出來。這種裝置在不必須要求大信息量存儲的低成本的應(yīng)用(如智能卡或火車票)中是需要的。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式已在上文中描述了存儲設(shè)備，但是明顯地，通過在這些區(qū)域施加和去除壓力來改變基體的一個或多個區(qū)域中的一種或多種電性能和/或物理性能的能力不限于在存儲設(shè)備中的應(yīng)用，而是可以在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)實(shí)施。具體地說，可控地和可重復(fù)地改變至少一種電性能和/或物理性能，使之從第一個值改變?yōu)榈诙€值并回到第一個值的能力是特別有利的。然而，這里描述的方法也可僅在制造過程中被施加到基體上以制造出包括一個或多個局部區(qū)域的固定結(jié)構(gòu)，所述局部區(qū)域具有一種或多種與這些區(qū)域周圍的基體的性能不同的性能(可以包括或不包括電性能)。在本文中將這種裝置稱作結(jié)構(gòu)化的材料。例如，所述結(jié)構(gòu)化的材料可以是由至少一種相同基體的第二相包圍的至少一種基體的第一相的區(qū)域的陣列(可能是納米規(guī)模的)，如由非晶體相包圍的晶體區(qū)域的陣列，反之亦然。當(dāng)不同相之間基體的電和物理性能不同時，可以想見，這樣一種結(jié)構(gòu)化的材料可用在不同的用途(包括傳感器)中。
因此，盡管上文中描述了相轉(zhuǎn)變的優(yōu)選的實(shí)施方式，但是明顯地，可由在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和去除壓力導(dǎo)致的任何性能改變都可用于形成結(jié)構(gòu)化的材料或存儲信息。例如，可使用可選擇的實(shí)施方式來制造具有一個用于特定性能(不必是電性能)的值的結(jié)構(gòu)化的材料，其特定的區(qū)域具有一個或多個用于該性能的不同的值。所述特定的區(qū)域可以是納米規(guī)模的。因此，該基體可以是能通過施加或去除壓力發(fā)生所述性能變化的任何基體。該基體可以是單質(zhì)或混合物。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離參照附圖在本文中所描述的本發(fā)明的范圍的前提下，許多改變是顯而易見的。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種信息存儲方法，包括在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力；通過移去所述壓力在所述的一個或多個區(qū)域中存儲信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個或多個區(qū)域提供用于存儲設(shè)備的一個或多個存儲單元。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，各個所述存儲單元的尺寸是納米規(guī)模級的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括測量所述一個多個區(qū)域的性能，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述性能包括電導(dǎo)率或電阻率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力包括將所述一個或多個區(qū)域從至少一種第一相轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖环N第二相。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一種第一相包括非晶體相，所述至少一種第二相包括至少一種晶體相。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述非晶體相是松散的非晶體相。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述基體基本上是硅。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括加熱所述一個或多個區(qū)域，以在所述一個或多個區(qū)域中誘導(dǎo)進(jìn)一步的相變。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述加熱將所述至少一種晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼?dǎo)率更大的晶體相。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力包括控制施加和移去壓力中的至少一種，以確定存儲在所述的一個或多個區(qū)域中的信息。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述存儲信息的步驟包括控制所述壓力移去的速率，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括選擇施加到各個所述一個或多個區(qū)域的壓力，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述壓力選自許多預(yù)定的壓力，以在各個所述一個或多個區(qū)域中提供多位信息存儲。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力將所述一個或多個區(qū)域的電導(dǎo)率從第一電導(dǎo)率改變?yōu)榈诙妼?dǎo)率，并且所述方法還包括在所述一個或多個區(qū)域施加和移去壓力，以將所述一個或多個區(qū)域的電導(dǎo)率從第二電導(dǎo)率改變?yōu)榈谌妼?dǎo)率。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第三電導(dǎo)率基本上等于所述第一電導(dǎo)率。
18.一種方法，包括在松散的非晶體硅的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將各個所述一個或多個區(qū)域的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖环N晶體相。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括步驟加熱所述一個或多個區(qū)域，以將至少一種晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)一步的晶體相。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述的進(jìn)一步的晶體相比所述至少一種晶體相具有更大的電導(dǎo)率。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，包括加熱所述一個或多個區(qū)域，以將在所述一個或多個區(qū)域中的至少一種晶體相和非晶體硅轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)一步的晶體相。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，包括控制施加到所述一個或多個區(qū)域的壓力，以確定在所述一個或多個區(qū)域中至少一種晶體相的至少一種尺寸。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述施加到各個區(qū)域的壓力選自許多預(yù)定的壓力。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，包括控制在所述一個或多個區(qū)域的進(jìn)一步施加壓力和移去壓力，以在所述一個或多個區(qū)域改變至少一種晶體相的至少一種尺寸。
25.一種方法，包括對在松散的非晶體硅基質(zhì)中的晶體硅的一個或多個區(qū)域施加和移去壓力，以將各個所述一個或多個區(qū)域的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w相。
26.一種制造結(jié)構(gòu)化的基體的方法，包括對基體的許多相互間隔的區(qū)域施加壓力；通過移去所述壓力，改變所述許多區(qū)域的至少一種材料的性能。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述的至少一種材料的性能包括電性能。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述改變的步驟包括控制所述壓力的移去，以確定至少一種材料的性能的改變。
29.一種制造結(jié)構(gòu)化的基體的方法，包括對基體的許多相互間隔的區(qū)域施加壓力；通過移去所述壓力，在各個所述許多相互間隔的區(qū)域的至少一部分中誘導(dǎo)相變。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述的誘導(dǎo)相變的步驟包括控制所述壓力的移去，以確定所述相變。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述基體是硅。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，包括加熱所述一個或多個區(qū)域，以在所述一個或多個區(qū)域誘導(dǎo)進(jìn)一步的相變。
33.一種設(shè)備，具有用于實(shí)施權(quán)利要求1-32中任一項(xiàng)的元件。
34.一種結(jié)構(gòu)，通過實(shí)施權(quán)利要求1-32中任一項(xiàng)的步驟制造。
35.一種存儲設(shè)備，包括許多存儲單元，所述存儲單元按下述形成在基體的各個區(qū)域施加壓力，并通過從所述區(qū)域移去所述壓力來改變所述區(qū)域的電導(dǎo)率，以提供所述許多存儲單元。
36.如權(quán)利要求35所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述存儲單元的尺寸是納米規(guī)模級的。
37.一種存儲設(shè)備，包括在一層基本上絕緣的松散的非晶體硅中的許多存儲單元，所述存儲單元包含基本上導(dǎo)電的晶體硅的區(qū)域。
38.一種存儲設(shè)備，包括至少一個轉(zhuǎn)變探針，用于在基體的選定的區(qū)域施加壓力和移去壓力，以在選定的區(qū)域中存儲信息，所述存儲設(shè)備適于控制所述壓力的移去，以確定存儲在所述選定的區(qū)域中的信息。
39.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備適于控制所述壓力的施加和移去，以確定存儲在選定的區(qū)域中的信息。
40.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備適于重復(fù)地在所述區(qū)域中選定的區(qū)域施加壓力和移去壓力，以修改或刪除存儲在所述區(qū)域中選定的區(qū)域中的信息。
41.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述基體最初是晶體硅和松散的非晶體硅中的一種。
42.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述施加和移去壓力導(dǎo)致所述基體的相變。
43.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，包括至少一種用于確定所述基體的選定的區(qū)域的電導(dǎo)率的導(dǎo)電探針，以確定存儲在所述選定的區(qū)域中的信息。
44.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述至少一種轉(zhuǎn)變探針中的至少一種適于確定所述基體的選定的區(qū)域的電導(dǎo)率，以確定存儲在所述選定的區(qū)域中的信息。
45.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述的存儲設(shè)備適于控制壓力從所述區(qū)域中選定的區(qū)域的移去，以確定選定的區(qū)域的電導(dǎo)率，由此確定存儲在所述區(qū)域中的信息。
46.如權(quán)利要求39所述的存儲設(shè)備，其特征在于，包括用于移動所述至少一種導(dǎo)電探針以訪問所述設(shè)備的選定的區(qū)域的可移動的載體。
47.如權(quán)利要求38所述的存儲設(shè)備，其特征在于，包括用于移動所述至少一種轉(zhuǎn)變探針以訪問所述選定的區(qū)域的可移動的載體。
48.一種存儲設(shè)備，包括許多第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有由在所述第一區(qū)域施加壓力和移去壓力產(chǎn)生的第一電導(dǎo)率；許多第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有第二電導(dǎo)率；與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域相鄰的傳導(dǎo)字線；以及與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域相鄰的傳導(dǎo)位線；其中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中選定的一個區(qū)域的電導(dǎo)率可通過訪問相應(yīng)的字線和相應(yīng)的位線來確定。
49.一種存儲設(shè)備，包括在一層導(dǎo)電的晶體硅中的許多基本上絕緣的非晶體硅的區(qū)域，所述的非晶體硅的區(qū)域通過在所述導(dǎo)電晶體硅層的相應(yīng)區(qū)域施加壓力和移去壓力而形成。
50.一種存儲設(shè)備，包括至少一個刻壓頭，用于通過存儲介質(zhì)的刻壓在所述的存儲介質(zhì)中產(chǎn)生相變，從而在所述的設(shè)備的單元中存儲和/或刪除信息。
51.一種結(jié)構(gòu)化的材料，包括在一層松散的非晶體硅中的一種或多種基本上為晶體的區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種信息存儲方法，包括在基體的一個或多個區(qū)域中施加壓力和移去壓力，以在所述一個或多個區(qū)域中存儲信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個或多個區(qū)域提供用于存儲設(shè)備的一個或多個存儲單元。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，各個所述存儲單元的尺寸是納米規(guī)模級的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括測量所述一個多個區(qū)域的性能，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述性能包括電導(dǎo)率或電阻率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力包括將所述一個或多個區(qū)域從至少一種第一相轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖环N第二相。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一種第一相包括非晶體相，所述至少一種第二相包括至少一種晶體相。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述非晶體相是松散的非晶體相。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述基體基本上是硅。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括加熱所述一個或多個區(qū)域，以在所述一個或多個區(qū)域中誘導(dǎo)進(jìn)一步的相變。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述加熱將所述至少一種晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼?dǎo)率更大的晶體相。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力的步驟包括控制施加和移去壓力中的至少一個，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力包括控制所述移去壓力的速率，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括選擇施加到各個所述一個或多個區(qū)域的壓力，以確定存儲在所述一個或多個區(qū)域中的信息。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述壓力選自許多預(yù)定的壓力，以在各個所述一個或多個區(qū)域中提供多位信息存儲。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加和移去壓力將所述一個或多個區(qū)域的電導(dǎo)率從第一電導(dǎo)率改變?yōu)榈诙妼?dǎo)率，并且所述方法還包括在所述一個或多個區(qū)域施加和移去壓力，以將所述一個或多個區(qū)域的電導(dǎo)率從第二電導(dǎo)率改變?yōu)榈谌妼?dǎo)率。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第三電導(dǎo)率基本上等于所述第一電導(dǎo)率。
18.一種方法，包括在松散的非晶體硅的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將所述一個或多個區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧蠟榫w的硅。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括步驟加熱所述一個或多個區(qū)域，以將所述基本上是晶體的硅轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)一步的晶體相。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)一步的晶體相比所述基本上是晶體的硅具有更大的電導(dǎo)率。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括步驟在所述一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將所述一個或多個區(qū)域中基本上是晶體的硅轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧鲜欠蔷w的硅。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，包括控制施加到所述一個或多個區(qū)域的壓力，以確定所述一個或多個基本上為晶體的硅區(qū)域的至少一種尺寸。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述施加到各個區(qū)域的壓力選自許多預(yù)定的壓力。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，包括控制在所述一個或多個區(qū)域上的壓力的進(jìn)一步施加和移去，以改變所述基本上是晶體的硅區(qū)域的至少一種尺寸。
25.一種方法，包括對基體的一個或多個區(qū)域施加或移去壓力，以轉(zhuǎn)變所述一個或多個區(qū)域的至少一種性能。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少一種性能包括電性能。
27.一種方法，包括在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以在各個所述一個或多個區(qū)域的至少一部分中誘導(dǎo)相變。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，包括加熱所述一個或多個區(qū)域，以在所述一個或多個區(qū)域誘導(dǎo)進(jìn)一步的相變。
29.一種方法，包括在松散的非晶體硅的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將各個所述一個或多個區(qū)域的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖环N晶體相。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，包括加熱所述一個或多個區(qū)域，以將所述至少一種晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)一步的晶體相。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，包括加熱所述的一個或多個區(qū)域，以將所述一個或多個區(qū)域中至少一種晶體相和任何未轉(zhuǎn)變的非晶體硅轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)一步的晶體相。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，在所述的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將所述至少一種晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w相。
33.一種制造基本上是晶體和基本上是非晶體硅的區(qū)域的方法，通過在基本上是硅的基材的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力。
34.一種制造具有不同電和/或物理性能的區(qū)域的方法，通過在基本上是硅的基材的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力。
35.一種設(shè)備，具有用于實(shí)施權(quán)利要求1-34中任一項(xiàng)的步驟的元件。
36.一種結(jié)構(gòu)，通過實(shí)施權(quán)利要求1-34中任一項(xiàng)的步驟制造。
37.一種存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，所述存儲單元按下述形成在基體的一個或多個區(qū)域施加壓力和移去壓力，以將所述一個或多個區(qū)域的電導(dǎo)率從第一電導(dǎo)率改變?yōu)榈诙妼?dǎo)率，以提供所述許多存儲單元。
38.如權(quán)利要求37所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述存儲單元的尺寸為納米規(guī)模級的。
39.一種存儲設(shè)備，包括在一層基本上絕緣的松散的非晶體硅中的許多基本上導(dǎo)電的晶體硅的的區(qū)域。
40.一種存儲設(shè)備，包括許多具有第一電導(dǎo)率的第一區(qū)域，許多具有第二電導(dǎo)率的第二區(qū)域，以及至少一種用于確定所述區(qū)域的電導(dǎo)率從而確定由所述電導(dǎo)率表示的存儲的信息的導(dǎo)電探針。
41.如權(quán)利要求40所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述至少一種導(dǎo)電探針適于在所述區(qū)域中選定的區(qū)域施加壓力和移去壓力，以改變選定的區(qū)域的電導(dǎo)率，由此存儲或刪除信息。
42.如權(quán)利要求40所述的存儲設(shè)備，其特征在于，包括用于移動所述至少一種導(dǎo)電探針以訪問所述設(shè)備的選定的區(qū)域的可移動的載體。
43.如權(quán)利要求40所述的存儲設(shè)備，其特征在于，包括至少一種轉(zhuǎn)變探針，適于在所述區(qū)域中選定的區(qū)域施加壓力和移去壓力，以改變選定的區(qū)域的電導(dǎo)率，由此存儲或刪除信息。
44.如權(quán)利要求43所述的存儲設(shè)備，其特征在于，包括一種用于移動所述至少一種轉(zhuǎn)變探針以訪問所述的選定的區(qū)域的可移動的載體。
45.一種存儲設(shè)備，包括許多第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有由在所述的第一區(qū)域施加壓力和移去壓力而產(chǎn)生的第一電導(dǎo)率；許多第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有第二電導(dǎo)率；與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域相鄰的導(dǎo)電字線；以及與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域相鄰的導(dǎo)電位線；其中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中選定的區(qū)域的電導(dǎo)率可通過訪問相應(yīng)的字線和相應(yīng)的位線來確定。
46.一種存儲設(shè)備，包括在一層導(dǎo)電晶體硅中的許多基本上絕緣的非晶體硅的區(qū)域，所述非晶體硅區(qū)域通過在所述導(dǎo)電晶體硅的層的相應(yīng)區(qū)域施加壓力和移去壓力而形成。
47.一種存儲設(shè)備，通過改變硅的電性能以適于在所述設(shè)備的存儲單元中存儲信息。
48.一種存儲設(shè)備，包括至少一個刻壓頭，用于通過刻壓在所述設(shè)備的單元中存儲和/或刪除信息。
49.一種結(jié)構(gòu)化的材料，包括在一層松散的非晶體硅中的一種或多種基本上為晶體的區(qū)域。
全文摘要
一種存儲設(shè)備，包括多個通過在基體(1502)的一個或多個區(qū)域(1510，1512)施加壓力和移去壓力以改變這些區(qū)域(1510，1512)的電導(dǎo)率而形成的納米規(guī)模的存儲單元(1510，1512)。導(dǎo)電讀取探針(1514)測定所述區(qū)域的電導(dǎo)率，由此將信息存儲在所述單元中。寫入探針(1508)在選定的單元施加壓力和移去壓力以改變所述單元的電導(dǎo)率，由此存儲或刪除信息。
文檔編號G11B9/14GK1890755SQ200480036443
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者J·S·威廉姆斯, J·E·布拉德比, M·V·斯溫 申請人:日歐塔控股有限公司