專利名稱：：數(shù)據(jù)讀/寫裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種具備高記錄密度的數(shù)據(jù)讀/寫裝置。
背景技術：
：近年來，小型便攜式裝置己在全世界風行。同時，隨著高速數(shù)據(jù)傳輸網絡的迅速發(fā)展，對小型大容量非易失性存儲器的需求也迅速增長。在它們之中，NAND型("與非"型)閃存(flashmemory)和小型硬盤驅動器(HDD)在記錄密度上有快速發(fā)展，并且已形成巨大市場。然而，對上述兩者都指出過記錄密度的極限。也就是說，會出現(xiàn)在NAND型閃存中因最小線寬顯著減小而導致加工成本增大以及在微HDD中難以精確跟蹤的問題。曾提出過一些應對這種情況的致力于顯著超越記錄密度極限的新存儲器的想法。例如，采用一種能夠以兩態(tài)，即非晶態(tài)(ON)和晶態(tài)(OFF)，存在的記錄材料的相變存儲器(PRAM)。記錄數(shù)據(jù)的原則是兩態(tài)分別與二進制數(shù)據(jù)"0"和"1"相關聯(lián)。例如，就寫/擦操作而言，通過對記錄材料施加大電功率脈沖以產生非晶態(tài)，而對記錄材料施加小電功率脈沖產生晶態(tài)。讀出操作是通過給記錄材料施加一不至于發(fā)生寫/擦的少量讀出電流、然后測量該記錄材料的電阻來實現(xiàn)的。該記錄材料在非晶態(tài)的電阻值大于其在晶態(tài)的電阻值，兩者相差103數(shù)量級。PRAM的最大特點在于即使元件尺寸減小到10nm數(shù)量級也能進行操作。在這種情況下，可實現(xiàn)約1.5Tbpsi(萬億字節(jié)(terrabite)每平方英寸)的記錄密度，因此成為實現(xiàn)高密度記錄的候選者(參見例如，JP-A2005-252068(KOKAI))。雖然不同于PRAM,但曾報導過一種工作原理與PRAM非常類似的新存儲器(參見例如，JP-A2004-234707(KOKAI))。根據(jù)該報導，用于記錄數(shù)據(jù)的記錄材料的一個典型實例是氧化鎳。跟PRAM—樣，大電功率脈沖和小電功率脈沖用于寫/擦操作。在這種情況下，曾報導了其寫/擦操作時的功耗比PRAM有所降低的優(yōu)點。盡管到目前為止，這種新存儲器的工作原理尚不明了，但其重現(xiàn)性得到了驗證，因此成為實現(xiàn)高密度記錄的另一候選者。此外，針對其工作原理，一些機構曾試圖加以澄清。除這些存儲器之外，還提出過使用MEMS(微電機械系統(tǒng))的MEMS存儲器(參見例如，P.Vettiger,G.Cross,M.Despont,U.Drechsler,U.Durig,B.Gotsmann,W.Haberle,M.A.Lants,H.E.Rothuizen，R.Stutz和G.K.Binning,IEEETrans.Nanotechnology1，39(2002))。尤其是，在一個叫做Millipede的MEMS存儲器的結構中，數(shù)個列陣形狀的懸臂和具有有機物質的記錄介質彼此相對。該懸臂的末端的探針以合適的壓力與記錄介質相接觸。通過控制加于探針上的加熱器的溫度來有選擇的進行寫入操作。也就是說，如果加熱器溫度升高，記錄介質軟化，探針陷入記錄介質，然后，在記錄介質中形成空腔。讀出操作進行的方式是，當給探針施加一不至于使記錄介質軟化的電流時，使探針在記錄介質表面上掃描。如果探針落入記錄介質的空腔中，探針溫度下降，然后，加熱器的電阻值增加。因此，可以通過讀取該電阻值的變化來感知數(shù)據(jù)。MEMS存儲器例如Millipede的最大特點在于記錄密度能夠顯著改善，因為必須在每個記錄位數(shù)據(jù)的記錄部分設置線路?，F(xiàn)在已經證實能夠實現(xiàn)1Tbpsi的記錄密度(參見例如，P.Vettiger,T.Albrecht，M.Despont,U.Drechsler,U.Durig,B.Gotsmann,D.Jubin,W.Haberle,M.A.Lants,RE.Rothuizen,R.Stutz,D.Wiesmann禾nG.K.Binnig，P.Bechtold，G.Cherubini,C.Hagleitner，T.Loeliger,A.Panmtazi，H.Pozidis禾卩E.Eleftheriou，TechnicalDigest,IEDM03pp.763-766)。對于Millipede,最近曾試圖通過結合MEMS技術和新的記錄原理來顯著改進其功耗、記錄密度和運行速度等。例如，曾提出一種在記錄介質上設置鐵電體層的系統(tǒng)，然后在記錄介質上施加電壓，從而引發(fā)鐵電體層中介電極化，以記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)該系統(tǒng)，有一種理論預測，用以記錄位數(shù)據(jù)的記錄部分之間的間隙(記錄最小單元)可接近一個晶體的單元晶胞水平。假設記錄的最小單元是鐵電體層晶體的一個單元晶胞，得到的記錄密度是非常大的約4Pbsi(皮可字節(jié)(picobite)每平方英寸)。然而，雖然是一種傳統(tǒng)已知的原理，但能夠進行鐵電體記錄的MEMS存儲器迄今未能實現(xiàn)。其主要的原因是從記錄介質到其外部的電場被空氣中的離子阻斷了。g卩，不能感知從記錄介質發(fā)出的電場，因此讀出操作不能進行。另一個原因是，當晶體中存在晶格缺陷時，由這種晶格缺陷產生的電荷遷移到記錄部分，阻斷了電荷。因空氣中的離子導致的電場中斷的問題可通過使用一種掃描型非線性電介質顯微鏡(SNDM)解決，并且這一新型存儲器在實際使用中獲得了顯著的進展(參考例如，A.Onoue,S.Hashimoto,Y.Chu,Mat.Sci.Eng.B120,130(2005))。
發(fā)明內容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種數(shù)據(jù)讀/寫裝置，包括記錄層和對記錄層施加電壓、在記錄層中產生電阻變化并記錄數(shù)據(jù)的裝置，其中，記錄層由具有至少兩種陽離子元素的復合化合物組成，并且至少一種陽離子元素是具有電子不完全填充的d軌道的過渡元素，以及相鄰陽離子元素間的最短距離為0.32nm或以下。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種數(shù)據(jù)讀/寫裝置，包括記錄層和對記錄層施加電壓、在記錄層中產生電阻變化并記錄數(shù)據(jù)的裝置，其中，記錄層的構成為i.由AxMyXz表示的第一化合物(其中，A和M是陽離子元素，X是至少一種選自O，S，Se，N,Cl,Br和I的元素，且x、y和z的摩爾比分別滿足0.5《x《1.5,0.5《y《2.5和1.5《z《4.5);以及ii.含有至少一種過渡元素的第二化合物，其具有能夠容納第一化合物的陽離子元素的空穴位。圖1是說明記錄原理的圖；圖2是說明記錄原理的圖；圖3是說明記錄原理的圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的探針存儲器的視圖5是顯示記錄介質的圖6是顯示探針存儲器進行記錄的圖7是顯示寫入操作的圖8是顯示讀出操作的圖9是顯示寫入操作的圖；圖IO是顯示讀出操作的圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導體存儲器的圖12是顯示存儲單元陣列結構的一個例子的圖；圖13是顯示存儲單元結構的一個例子的圖；圖14是顯示存儲單元陣列結構的一個例子的圖；圖15是顯示存儲單元陣列結構的一個例子的圖；圖16是顯示一個閃存應用實例的圖17是描繪NAND單元元件的電路圖；圖18是顯示NAND單元元件的結構的圖；圖19是顯示NAND單元元件的結構的圖；圖20是顯示NAND單元元件的結構的圖；圖21是描繪NOR單元的電路圖；圖22是顯示NOR單元的結構的圖；圖23是描繪2tr單元元件的電路圖；圖24是顯示2tr單元元件的結構的圖；以及圖25是顯示2tr單元元件的結構的圖。具體實施例方式下面將結合附圖詳細描述本發(fā)明一個方面的數(shù)據(jù)讀/寫裝置。l.概述(1)在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的數(shù)據(jù)讀/寫裝置中，記錄層由含有至少兩種陽離子元素的復合化合物構成。其中至少一種陽離子元素規(guī)定是具有電子不完全填充的d軌道的過渡元素，且相鄰陽離子元素間的最短距離在0.32nm或以下。具有電子不完全填充的d軌道的過渡元素是，例如，一價、二價或三價的Ti，從一價到六價的Mn，從一價到八價的Co，從一價到九價的Ni。相鄰陽離子元素間最短距離設定在0.32nm或以下的原因是能夠改善記錄層中的電子傳遞程度。具體說，記錄層由以下材料組成。AxMyX4式中，A是至少一種選自Na，K,Rb,Be,Mg，Ca,Sr,Ba，Al，Ga，Mn,Fe，Co,Ni，Cu,Zn,Si,P,S，Se,Ge,Ag，Au，Cd,Sn，Sb,Pt，Pd，Hg,Tl，Pb和Bi中的元素。A優(yōu)選是至少一種選自于Mg,Al,Mn,Fe，Co,Ni,和Zn中的元素。這是因為使用這些元素使鐳離子晶體結構的保持最優(yōu)化，同時能夠確保離子遷移度。式中，M是至少一種選自于Al，Ga,Ti,Ge,Sn，V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni，Nb，Ta，Mo，W,Ru和Rh中的元素。M優(yōu)選是至少一種選自于V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni中的元素。這是因為使用這些元素能夠易于控制晶體中的電子態(tài)。A和M是彼此不相同的元素，X是至少一種選自于O和N中的元素。摩爾比x和y分別滿足0.1《x《2.2和L8《y《2。AxMyX3式中，A是至少一種選自Na^K，Rb，Be，Mg，Ca，Sr,Ba,Al,Ga，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu,Zn，Ge,Ag,Au,Cd,Sn，Sb，Pt,Pd,Hg，Tl，Pb和Bi中的元素。A優(yōu)選是至少一種選自于Mg,Al,Mn,Fe,Co,Ni,和Zn中的元素。這是因為使用這些元素使鐳離子晶體結構的保持最優(yōu)化，同時能夠確保離子遷移度。式中，M是至少一種選自于Al,Ga，Ti,Ge,Sn，V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Nb，Ta,Mo，W,Ru和Rh中的元素。M優(yōu)選是至少一種選自于V，Cr，Mn,Fe,Co和Ni中的元素。這是因為使用這些元素能夠易于控制晶體中的電子態(tài)。A和M是彼此不相同的元素，X是至少一種選自于O和N中的元素。摩爾比x和y分別滿足0.5《x《U和0.9《y《1。AxMyX4式中，A是至少一種選自Na,K,Rb，Be,Mg,Ca，Sr,Ba,Al，Ga，Mn,Fe,Co,Ni，Cu,Zn，Si,P,S,Se,Ge,Ag,Au，Cd,Sn,Sb,Pt，Pd,Hg，Tl，Pb和Bi中的元素。A優(yōu)選是至少一種選自于Mg,Al,Ga,Sb，Ti,Mn，F(xiàn)e和Co中的元素。這是因為使用這些元素使鐳離子晶體結構的保持最優(yōu)化，同時能夠確保離子遷移度。式中，M是至少一種選自于Al,Ga,Ti，Ge，Sn,V,Nb,Ta,Cr,Mn,Mo,W,Ir和Os中的元素。M優(yōu)選是至少一種選自于Cr,Mn，Mo和W中的元素。這是因為使用這些元素能夠易于控制晶體中的電子態(tài)。A和M是彼此不相同的元素，X是至少一種選自于O和N中的元素。摩爾比x和y分別滿足0.5《x《2.2和0.9《y《l。就上述三種材料(AxMyX4,AzMyX3,AxMyX4)的摩爾比x和y而言，數(shù)值范圍的下限設置為得以保持晶體結構，其上限設置為得以控制晶體中的電子態(tài)。此外，該記錄層采用以下晶體結構中的一種尖晶石(Spinel)結構隱鉀錳礦(Cryptomelen)結構鈦鐵礦(Ilmenite)結構黑鈣錳礦(Marokite)結構錳鋇礦(Hollandite)結構鋅黑錳礦(Heterolite)結構Ramsdelite結構銅鐵礦(Delafossite)結構橄欖石(Olivine)結構a-NaFe02結構LiMoN2結構通過使用上述記錄層，可基本實現(xiàn)Pbpsi級別的記錄密度，此外還能實現(xiàn)低電耗。(2)在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的數(shù)據(jù)讀/寫裝置中，記錄層的構成為i.由AxMyXz表示的第一化合物(其中，A和M是陽離子元素，X是至少一種選自O,S,Se,N，Cl，Br和I的元素，且x、y和z分別滿足0.5《x《1.5,0.5《y《2.5和1.5《z《4.5);以及ii.含有至少一種過渡元素的第二化合物，其具有能夠容納第一化合物的陽離子元素的空穴位。第二化合物的組成為i.口xMZs其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti,Ge，Sn，V，Cr，Mn,Fe，Co,Ni,Nb,Ta,Mo,W,Re,Ru和Rh的元素；X是至少一種選自O,S，Se,N，Cl,Br和I的元素；以及滿足0.3《x《l;ii.。xMX3其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti，Ge,Sn,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Nb,Ta,Mo，W，Re，Ru和Rh的元素；X是至少一種選自O,S,Se,N，Cl，Br和I的元素；以及滿足1《X《2;iii.ClxMX4其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti,Ge，Sn,V,Cr,Mn,Fe，Co,Ni，Nb,Ta,Mo,W,Re，Ru和Rh的元素；X是至少一種選自0,S，Se，N，Cl,Br和I的元素；以及滿足l《x《2;以及iv.ClxMPOz其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti,Ge，Sn,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Nb,Ta，Mo,W，Re,Ru和Rh的元素；P是三價磷元素；O是氧元素；以及滿足0.3《x《3和4《z《6。此外，第二化合物采用以下晶體結構中的一種錳鋇礦(Hollandite)結構Ramsdelite結構銳鈦礦(Anatase)結構板鈦礦(Brookite)結構軟錳礦(Pyrolusite)結構Re03結構Mo015P04結構TiOo.sP04結構FeP04結構PMn02yMn02雇nO2第一化合物的電子的費米能級比第二化合物的低。這是要求記錄層的狀態(tài)表現(xiàn)為不可逆性的條件之一。這里使用的任何費米能級均是從真空能級計算得到的值。通過使用上述記錄層，可基本實現(xiàn)Pbpsi級別的記錄密度，此外還能實現(xiàn)低電耗。2.記錄、擦除和再現(xiàn)操作的基本原理(1)下面將給出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的數(shù)據(jù)讀/寫裝置中進行數(shù)據(jù)記錄、擦除和再現(xiàn)操作的基本原理的描述。圖l是記錄部分的結構圖。標號ll表示電極層；12表示記錄層；13A表示電極層(或保護層)。記錄層12上的小白圈表示正離子，小黑圈表示負離子。大白圈表示過渡元素。當對記錄層施加電壓以在記錄層12上產生電勢梯度時，一些正離子向晶體里移動。因此，在本發(fā)明的實施例中，記錄層12的初始狀態(tài)定義為絕緣體(高電阻態(tài))。根據(jù)電勢梯度使記錄層12發(fā)生相變化，并使記錄層12提供導電性(形成低電阻態(tài))，從而來完成記錄操作。首先，例如，形成電極層13A的電勢比電極層11的電勢更低的狀態(tài)。如果電極層11處于固定電勢(例如，接地電勢)，可以給電極層13A施加負電勢。此時，包含在記錄層12中的一些正離子遷移到電極層(陰極)13A的一側，在記錄層(晶體)12中的正離子相對于負離子有所減少。遷移到電極層13A的正離子從電極層13A得到電子，以金屬沉積形成金屬層14。在記錄層12內部的負離子變得過量，結果是，包含在記錄層12中的過渡元素的化合價升高。即，記錄層12由于載體植入而具有電子電導性，因此，記錄(設置操作)得以完成。再現(xiàn)操作能夠以下面的方式輕易完成，向記錄層12供給一個電流脈沖以檢測記錄層12的電阻值。但該電流脈沖必須小到不使構成記錄層12的材料發(fā)生電阻變化的程度。上述過程是一種電泳，可能要考慮到，當電極層(陰極)13A側發(fā)生電化學還原而產生還原劑時，電極層(陽極)ll側發(fā)生電化學氧化而產生氧化劑。因此，為了從記錄態(tài)(低電阻態(tài))返回到初始態(tài)(高電阻態(tài))，需要例如，使用大電流脈沖焦耳加熱記錄層12以促使記錄層12發(fā)生氧化還原反應。也就是說，記錄層12因大電流脈沖(重置操作)中斷后的余熱而變回絕緣體。然而，為了能實際應用這一工作原理，必須驗證在室溫下不發(fā)生重置操作(規(guī)定足夠長的保留時間間隔)以及重置操作的功耗足夠小。前一操作能夠通過設置正離子的化合價數(shù)等于或大于二價。后一操作可通過找出離子半徑和在記錄層(晶體)12中移動的正離子的傳輸通道來完成。這種記錄層12可以采用前述的元素和晶體結構。同時，重置操作后在電極層(陽極)11側生成氧化劑。因此，電極層11優(yōu)選由兒乎不氧化的材料(如導電性氮化物或導電性氧化物)組成。此外，優(yōu)選這種不具有離子傳導性的材料。這種材料的例子包括以下材料。在它們之中，從良好的導電性等綜合性能考慮最優(yōu)選LaNi03。i.顧式中，M是至少一種選自Ti,Zr,Hf,V,Nb和Ta中的元素；N是氮。ii.MOx式中，M是至少一種選自于Ti,V，Cr,Mn,Fe，Co,Ni，Cu，Zr,Nb，Mo，Ru，Rh，Pd，Ag，Hf,Ta,W,Re,Ir,Os和Pt中的元素；摩爾比"x"滿足l《x《4。iii.AM03式中，A是至少一種選自于La,K，Ca,Sr,Ba和Ln(鑭系元素)中的元素；M是至少一種選自于Ti,V，Cr,Mn,Fe,Co，Ni，Cu，Zr,Nb,Mo,Ru,Rh，Pd，Ag，Hf,Ta,W,Re,Ir,Os和Pt中的元素；以及O是氧。iv.A2MO4式中，A是至少一種選自于K,Ca,Sr,Ba和Ln(鑭系元素)中的元素；M是至少一種選自于Ti,V,Cr,Mn,Fe，Co，M,Cu,Zr,Nb，Mo,Ru,Rh,Pd，Ag,Hf,Ta,W,Re，Ir,Os和Pt中的元素；以及O是氧。重置操作完成后在保護層(陰極)13側生成還原劑。因此，保護層13優(yōu)選具有防止記錄層12與空氣發(fā)生反應的功能。這種材料的例子包括由無定形碳、類金剛石碳、Sn02等制成的半導體。電極層13A可以起到保護記錄層12的保護層的作用，或者可以用保護層代替電極層13A。在這種情況下，保護層可以是絕緣體或電導體。為了在重置操作中有效地加熱記錄層12，優(yōu)選在電極層13A側設置加熱層(電阻率約10—5Qcm或以上的材料)。(2)下面將給出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的信息記錄/再現(xiàn)裝置中進行記錄、擦除和再現(xiàn)信息的基本原理的描述。圖2是記錄單元的結構圖。標號ll表示電極層；12表示記錄層13A表示電極層(或保護層)。記錄層12設置在電極層13A側，由設置在電極層13A側的表示為AxMyXz的第一化合物12A和設置在電極層11側的含有至少一種過渡元素的第二化合物12B組成，該第二化合物12B具有能夠容納第一化合物的正離子元素的空穴位。具體說，在初始態(tài)(重置狀態(tài))，第一化合物12A表示為AxMyZx。第二化合物12B含有至少一種過渡元素并具有能夠容納第一化合物的正離子元素的空穴位。在設置態(tài)，第二化合物12B含有至少一種過渡元素且處于自身存在的空穴位容納有第一化合物的正離子元素的狀態(tài)。此時，第一化合物12A處于化合物表示為Ax-uMyXz(通過在元素遷移到第二化合物12B時產生的"u"已使元素A減少)的狀態(tài)。這里，為了簡化描述的目的，初始態(tài)(重置狀態(tài))表示記錄層12的電阻值高的狀態(tài)，設置態(tài)表示記錄層12的電阻值低的狀態(tài)。當?shù)诙衔?2B是Mg2+Ti23+04(或口lV+04)而第一化合物12A是0^1124+04(或Mg2+Mn23+04)時，初始態(tài)(重置狀態(tài))的電阻值高，設置態(tài)的電阻值低。這些規(guī)定并不表示本實施方式受限于此。即使一個裝置結構與另一個相同，記錄層12的電阻值隨著第一化合物12A和第二化合物12B的類型的變化而變化，以使設置態(tài)和重置態(tài)的電阻值能夠根據(jù)本發(fā)明的實施例所針對的產品而自由地設置。記錄層12中的三種小圈，每種都表示正離子元素，大圈表示負離子元素。如圖3所示，構成記錄層12的第一化合物12A和第二化合物12B，每個都可以層疊為兩層或更多層。當電極層I3A為陽極、電極層11為陰極時的電子電勢施加到這種記錄單元上，以及在記錄層12中產生電勢梯度時，第一化合物12A中的部分正離子元素遷移到晶體中，然后進入到陰極側的第二化合物12B中。由于第二化合物12B的晶體中存在能夠容納正離子元素的空穴位，因此從第一化合物12A遷出的正離子元素容納于這些空穴位中。因此，第一化合物12A中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第二化合物12B中的正離子(過渡元素)的化合價下降。因此，在初始態(tài)(重置狀態(tài))，假定每個記錄層12A和12B處于高電阻態(tài)(每個都變成絕緣態(tài))，第一化合物12A中的部分正離子元素遷入第二化合物12B中，而記錄層12從當前狀態(tài)變?yōu)榈碗娮钁B(tài)(每個都變成導電元件)，于是形成設置態(tài)。此外，當在電極層11為陽極和電極層13A為陰極上施加電勢，以及在記錄層12中產生電勢梯度時，第二化合物12B中的部分正離子元素遷移到晶體中，然后進入到陰極側的第一化合物12A中。由于第一化合物12A的晶體中存在能夠容納正離子元素的空穴位，因此從第二化合物12B遷出的正離子元素容納于這些空穴位中。因此，第二化合物12B中的正離子(過渡元素)的化合價上升，而第一化合物12A中的正離子(過渡元素)的化合價下降。因此，第二化合物12B中的部分正離子元素遷入到第一化合物12A中，而記錄層12從低電阻態(tài)(導電元件)變?yōu)楦唠娮钁B(tài)(絕緣元件)，然后回復到初始態(tài)(重置狀態(tài))。如上所述，可通過施加在記錄層12上的電壓的方向(電壓/電流脈沖的方向)來控制設置/重置操作。此外，設置/重置操作還可通過以下方法控制?？赏ㄟ^在電極層11為陰極和電極層13A為陽極上施加電勢來進行重置操作。在這種情況下，在記錄層12中產生電勢梯度，然后，產生電流。此時，設定一個等于或小于離子開始遷移所需電壓的值，或者施加一個其寬度等于或小于離子能夠遷移所需的時間間隔的脈沖電壓，從而產生焦耳熱。此時，在第二化合物12B中的部分正離子元素遷移到晶體中，然后，進入到陰極側的第一化合物12A中(因為陰極側的電化學能低)。由于第一化合物12A的晶體中存在能夠容納正離子元素的空穴位，因此從第二化合物12B遷出的正離子元素被容納于這些空穴位中。因此，第二化合物12B中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第一化合物12A中的正離子(過渡元素)的化合價下降。因此，存在于每個第一化合物12A和第二化合物12B的晶體中的導電載體被消除，記錄層12從低電阻態(tài)(導電元件)變?yōu)轶{電阻態(tài)(絕緣元件)。與此同時，盡管電子從第二化合物12B遷到第一化合物12A，第一化合物12A的電子的費米能級比第二化合物12B的電子的費米能級低。因此，記錄層12的總能量減少，上述重置狀態(tài)自然形成。此外，在設置操作完成之后，形成上述的高能態(tài)。然而，在使用根據(jù)本發(fā)明實施例的記錄層12時沒有產生焦耳熱的情況下，可以持續(xù)維持設置態(tài)。這是因為所謂的離子遷移電阻起的作用。第二化合物12B中的元素A的化合價導致了這一效果。該元素為二價具有非常重要的意義。如果元素A是一價元素如Li離子，在設置態(tài)下難以獲得充分的離子遷移電阻，正離子元素立刻從第二化合物12B返回到第一化合物12A。換句話說，難以獲得足夠長的保留時間。此外，假定該元素A是三價或更高價的元素，對設置操作的電壓需要增加。因此，最壞情況是可能發(fā)生晶體破壞。因此，優(yōu)選設置其中元素A為二價的信息記錄/再現(xiàn)裝置。同時，在設置操作完成后，陽極側生成氧化劑。因此，優(yōu)選使用幾乎不被氧化的材料(如導電性氧化物)作為電極層ll。優(yōu)選導電性氧化物不具有離子傳導性。這樣的氧化物可以列舉以下材料。從良好的導電性的綜合性能考慮，最優(yōu)選的材料是LaNi03。i.畫式中，M是至少一種選自于Ti,Zr,Hf，V,Nb和Ta中的元素；N是氮元素。ii.MOx式中，M是至少一種選自于Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf，Ta，W,Re,Ir,Os和Pt中的元素以及O是氧元素，且l《x《4。iii.AM03式中，A是至少一種選自于K，Ca，Sr，Ba和Ln(鑭系元素)中的元素；M是至少一種選自于Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co,Ni，Cu,Zr,Nb，Mo,Ru，Rh，Pd，Ag，Hf,Ta,W，Re，Ir，Os和Pt中的元素；以及O是氧元素。iv.A2MO4式中，A是至少一種選自于K，Ca，Sr，Ba和Ln(鑭系元素)中的元素；M是至少一種選自于Ti，V,Cr,Mn，F(xiàn)e，Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd，Ag，Hf,Ta,W,Re,Ir，Os和Pt中的元素；以及O是氧元素?？赏ㄟ^促進記錄層12受熱、以及容納于上述第二化合物12B的空穴位中的正離子元素返回到第一化合物12A中的現(xiàn)象來進行重置操作。具體說，利用焦耳熱及其余熱，能夠輕易的使記錄層12從低電阻態(tài)(導電元件)轉變?yōu)楦唠娮钁B(tài)(絕緣元件)，該焦耳熱是通過對記錄層12施加大電流脈沖產生的。如上所述，大電流脈沖施加給記錄層12，記錄層12的電阻值隨之升高。因此，完成了重置操作。這里，為實現(xiàn)低電耗，重要的是要找到一種物質，在進行設置操作時其離子半徑和能夠使正離子元素遷移到晶體中的傳輸通道不會引起晶體破壞。在"概述"中描述的材料和晶體結構能夠有效滿足這種條件并實現(xiàn)低電耗。通常優(yōu)選設置加熱層(電阻率約1(TSQcm或以上的材料)，以進一步促進重置操作。在探針存儲器中，還原材料沉積在陰極側。因此，優(yōu)選設置表面保護層，以防止與大氣發(fā)生反應。加熱層和表面保護層可由兼具有上述兩者功能的材料組成。例如，半導體如無定形碳、類金剛石碳以及Sn02都兼具有加熱器功能和表面保護功能。再現(xiàn)操作能夠通過向記錄層12供給電流脈沖輕易完成，然后，檢測記錄層12的電阻值。但該電流脈沖必須非常小，小到不使構成記錄層12的材料發(fā)生電阻變化的程度。在圖2和圖3的實施例中，第一化合物12A位于電極層13A側，第二化合物12B位于電極層11側，但這種配置也可反向。在這種情況下，施加到電極層11和13A的電壓(正/負電壓)也可在設置/重置操作時反向。3.實施方式現(xiàn)在描述最佳實施方式。下面就兩種情況，即本發(fā)明的實施例應用于探針存儲器的情況和應用于半導體存儲器的情況，做出描述。(1)探針存儲器A.結構圖4和圖5顯示的都是根據(jù)本發(fā)明實施例的探針存儲器。記錄介質設置在XY掃描器14上。探針陣列以與記錄介質相對的形式設置。探針陣列包括基層23和多個以陣列形狀設置在基層23正面上的探針(頭)24。每個探針24由例如懸臂構成，且由多路驅動器25和26驅動。多個探針24的每個能夠通過使用包含在基層23中的微型傳動器獨立操作。這里將就相同的總的操作和設置記錄介質的數(shù)據(jù)區(qū)域的接口的例子給出描述。首先，通過多路驅動器25和26使所有探針24以預定周期在X方向上做往復運動，從記錄介質的伺服區(qū)域讀取在Y方向上的位置信息。在Y方向上的位置信息傳送至驅動器15。驅動器15基于該位置信息驅動XY掃描器14，使記錄介質在Y方向上移動，從而定位記錄介質和探針。在它們定位完成之后，數(shù)據(jù)讀取或寫入操作以所有探針24在數(shù)據(jù)區(qū)域上的方式同時且連續(xù)地進行。數(shù)據(jù)讀取和寫入操作是連續(xù)進行的，這是因為探針24在X方向作往復運動。數(shù)據(jù)讀寫操作還相對于數(shù)據(jù)區(qū)域，按一條線接一條線的方式，通過順序變化記錄介質在Y方向上的位置來進行。記錄介質以預定周期在X方向上做往復運動，從記錄介質讀取位置信息，而探針24可以在Y方向上移動。記錄介質配置為，例如，基層20、位于基層20上的電極層21、和位于電極21上的記錄層22。記錄層22具有多個數(shù)據(jù)區(qū)域和設置在該多個數(shù)據(jù)區(qū)域X方向上的兩端的伺服區(qū)域。數(shù)據(jù)區(qū)域占了記錄層22的主要部分。伺服色同步信號被記錄于伺服區(qū)域中。伺服色同步信號顯示數(shù)據(jù)區(qū)域中X方向上的位置"f曰息。在記錄層22中，除了這幾項信息外，還設置有用于記錄地址數(shù)據(jù)的地址區(qū)和用以獲得同歩的前導碼。數(shù)據(jù)和伺服色同步信號以記錄位(電阻波動)記錄在記錄層22中。記錄位的"1"和"0"的信息通過探測記錄層22的電阻來讀取。在這個例子中，一個探針(頭)設置為與一個數(shù)據(jù)區(qū)域關聯(lián)，一個探針設置為對伺服區(qū)域做出響應。數(shù)據(jù)區(qū)域由多個磁道(track)組成。數(shù)據(jù)區(qū)域中的磁道由從地址區(qū)讀取的地址信號表示。此外，從伺服區(qū)域讀取的伺服色同步信號用來使探針24移動到磁道中心并剔除記錄位的讀數(shù)誤差。這里，X方向和Y方向分別與下行磁道方向和磁道方向相對應，這樣有可能利用HDD頭位置控制技術。B.記錄/再現(xiàn)操作下面將描述如圖4和圖5所示的探針存儲器的記錄/再現(xiàn)操作。圖6顯示了記錄操作(設置操作)時的狀態(tài)。假設記錄介質配置為位于基層20(如半導體芯片)上的電極層21、位于電極21上的記錄層22、以及位于記錄層22上的保護層13B。保護層13B是由例如薄的絕緣體構成。記錄操作以如下方式完成對記錄層22的記錄位27施加一個電壓以在記錄位27內部產生電勢梯度。具體說，可將電流/電壓脈沖施加到記錄位27上。-第一實施例第一實施例展示了使用如圖1所示的材料作為記錄層的情況。首先，如圖7所示，形成探針24的電勢比電極層21的電勢更低的狀態(tài)。假定電極層21設定在固定電勢(例如，接地電勢)，可以對探針24施加負電勢。當使用例如電子發(fā)生源或熱電子源時，通過從探針24放出電子給電極層21來產生電流脈沖。此時，例如，在記錄層22的記錄位27中，一些正離子遷移到探針(陰極)24側，晶體中的正離子相對負離子有所減少。此外，遷移到探針24側的正離子接受來自探針24的電子而以金屬沉積。在記錄位27中，負離子變成過量，結果是，在記錄位27中的過渡元素的化合價數(shù)升高。即，記錄位27因相變引發(fā)的載體植入而具有電子電導性，因此記錄操作(設置操作)得以完成?？梢酝ㄟ^形成一種探針24的電勢比電極層21的電勢更高的狀態(tài)來產生記錄電流脈沖。圖8顯示了再現(xiàn)操作。再現(xiàn)操作以下面的方式完成，向記錄層22的記錄位27供給一個電流脈沖以檢測記錄位27的電阻值。但該電流脈沖必須非常小，小到不使構成記錄層22的記錄位27的材料發(fā)生電阻變化的程度。例如，由讀出放大器S/A產生的讀出電流(電流脈沖)從探針24供給記錄位27，然后，記錄位27的電阻值用該讀出放大器S/A測定。通過使用本發(fā)明實施例的材料，可將設置狀態(tài)和重置狀態(tài)間的電阻值之差設定為等于或大于103。在再現(xiàn)操作中，用探針24掃描記錄介質的頂端，從而啟動連續(xù)再現(xiàn)。通過用大電流脈沖焦耳加熱記錄層22的記錄位27，以促進記錄位27的氧化/還原反應，從而完成擦除(重置)操作。擦除操作可在每個記錄位27上完成，或以塊到塊的方式在多個記錄位27上完成。-第二實施例第二實施例展示了使用如圖2所示的材料作為記錄層的情況。圖6和圖9都顯示了記錄/擦除操作時的狀態(tài)。假設記錄介質的配置為位于基層20(如半導體芯片)上的電極層21;位于電極21上的記錄層22;以及位于記錄層22上的保護層13B。保護層13B由例如薄的絕緣體構成。記錄操作通過對記錄層22的記錄位27施加電壓進行，然后，在記錄位27的內部產生電勢梯度。具體說，可將電流/電壓脈沖施加到記錄位27上。在本例中，形成探針24的電勢比電極層21的電勢更高的狀態(tài)。假定電極層21設定在固定電勢(例如，接地電勢)，可以對探針24施加正電勢。此時，記錄層22的第一化合物(陽極側)中的部分正離子元素遷移到晶體中，并容納于第二化合物(陰極側)的空穴位中。同時，第一化合物中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第二化合物中的正離子(過渡元素)的化合價下降。結果是，記錄層22的記錄位27從高電阻態(tài)轉變?yōu)榈碗娮钁B(tài)，設置操作(記錄)得以完成。擦除操作形成探針24的電勢比電極層21的電勢更低的狀態(tài)。假定電極層21設定在固定電勢(例如，接地電勢)，可以對探針24施加負電勢。此時，記錄層22的第一化合物(陽極側)中的部分正離子元素遷移到晶體中，并容納于第一化合物(陰極側)的空穴位中。同時，第二化合物中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第一化合物中的正離子(過渡元素)的化合價下降。結果是，記錄層22的記錄位27從低電阻態(tài)轉變?yōu)楦唠娮钁B(tài)，重置操作(擦除)得以完成。就記錄/擦除操作而言，通過使第一和第二化合物間的位置關系反向，探針24的電勢比電極層21的電勢低，然后可以執(zhí)行設置操作。圖IO顯示了再現(xiàn)時的狀態(tài)。再現(xiàn)操作能夠通過向記錄位27供給一個電流脈沖進行，然后，檢測記錄位27的電阻值。但該電流脈沖必須非常小，小到不使構成記錄位27的材料發(fā)生電阻變化的程度。例如，依靠讀出放大器S/A產生的讀出電流(電流脈沖)從探針24供給記錄層(記錄位)22，用該讀出出放大器S/A測定記錄位的電阻值。當使用前述的新材料時，設置/重置狀態(tài)的電阻值之差可以是103或以上?？梢酝ㄟ^掃描探針24連續(xù)進行再現(xiàn)操作。C.結論根據(jù)這種探針存儲器，可以比目前的硬盤或閃存更有效地實現(xiàn)高記錄密度和低電耗。(2)半導體存儲器A.結構圖11顯示了本發(fā)明一個實施例的交叉點型半導體存儲器。字線WLi-l、WLi和WLi+l沿X方向延伸，位線BLj-l、BLj和BLj+l沿Y方向延伸。每個字線WLi-I、WLi和WLi+l的一端都通過作為選擇器開關的MOS晶體管RSW與字線驅動器&解碼器31相連，每個位線BLj-l、BLj和BLj+l通過作為選擇器開關的MOS晶體管CSW與位線驅動器&解碼器&讀出電路32相連。用以選擇字線(行)的選擇器信號Ri-l、Ri和Ri+1輸入給MOS晶體管RSW的柵，用以選擇位線(列)的選擇器信號Cj-l、Cj和Cj+1輸入給MOS晶體管CSW的柵。存儲單元33配置在每個字線WLi-l、WLi和WLi+l與每個位線BLj-l、BLj和BLj+l之間的交叉部分。所謂的交叉點型單元陣列結構得以設置。存儲單元33還具有二極管34，用于防止記錄/再現(xiàn)操作時的潛行電流。圖12顯示了圖11所示的半導體存儲器的存儲單元陣列部分的結構。字線WLi-l、WLi和WU+1以及位線BLj-l、BLj和BLj+l配置在半導體+芯片30上，存儲單元33和二極管34配置在這些線的交叉部分。這種交叉點型單元陣列結構的特點是有利于高集成度，因為不必單獨將MOS晶體管連接到存儲單元33。例如，如圖14和圖15所示，可將存儲單元33疊層，從而提供三維結構的存儲單元陣列。存儲單元33，例如，如圖13所示，是由記錄層22、保護層13B和加熱層35構成的層疊結構。l-位數(shù)據(jù)用存儲單元33存儲。此外，二極管34配置在字線WLi和存儲單元33之間。對于僅通過電壓方向改變設置/重置的情況，優(yōu)選剔除二極管34。B.寫入、擦除和讀出操作下面將結合圖11和圖13描述寫入、擦除和讀出操作。這里，假設選定用虛線A圈出的存儲單元33，然后，針對選擇的存儲單元執(zhí)行寫入、擦除和讀出操作。第一實施例第一實施例展示了使用如圖1所示的材料作為記錄層的情況。記錄操作(設置操作)可按如下方式完成，對選擇的存儲單元33施加一個電壓，于是在存儲單元33中產生電勢梯度以提供電流脈沖。因此，例如，形成字線WLi的電勢比位線BLj的電勢更低的狀態(tài)。假定位線BLj設定在固定電勢(例如，接地電勢)，可以對字線WLi施加負電勢。此時，在由虛線A圈出的所選存儲單元33中，一些正離子遷移到字線(陰極)WLi側，包含在晶體中的正離子相對負離子有所減少。遷移到字線WLi側的正離子接受來自字線WLi的電子而以金屬沉積。在由虛線A圈出的所選存儲單元33中，負離子變得過量，結果是，包含在晶體中的過渡元素的化合價數(shù)升高。即，由虛線A圈出的所選存儲單元33因相變引發(fā)的載體植入而具有電子電導性，因此記錄操作(設置操作)得以完成。在記錄操作時，優(yōu)選將所有未選的字線WLi-l、WLi+l和未選的位線BLj-l、BLj+l加偏壓為同一電勢。此外，在記錄前的待機狀態(tài)時，優(yōu)選對所有的字線WLi-l、WLi和WLi+l以及所有的位線BLj-l、BLj和BLj+l進行預充電?？梢酝ㄟ^形成一種字線WLi的電勢比位線BLj的電勢更高的狀態(tài)來產生記錄電流脈沖。通過向由虛線A圈出的所選存儲單元33供給電流脈沖并檢測存儲單元33的電阻值來完成再現(xiàn)操作。但該電流脈沖必須非常小，小到不使構成存儲單元33的材料發(fā)生電阻變化的程度。例如，由讀出電路產生的讀出電流(電流脈沖)從位線BLj供給由虛線A圈出的存儲單元33，然后，存儲單元33的電阻值用該讀出電路測定。通過使用前述的新材料，設置狀態(tài)和重置狀態(tài)間的電阻值之差可設定為等于或大于103。通過用大電流脈沖焦耳加熱由虛線A圈出的所選存儲單元33，以促進存儲單元33中的氧化/還原反應，從而完成擦除(重置)操作。第二實施例第二實施例展示了使用如圖2所示的材料作為記錄層的情況。在寫入操作(設置操作)中，對選擇的存儲單元33施加一個電壓，在存儲單元33中產生電勢梯度，由此提供電流脈沖。因此，例如，字線WLi的電勢比位線BLj的電勢更高。當位線BLj設定在固定電勢(例如，接地電勢)時，可對字線WLi施加正電勢。此時，在由虛線A圈出的所選存儲單元33中，第一化合物中的部分正離子遷入到第二化合物的空穴區(qū)域中。因此，第一化合物中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第二化合物中的正離子(過渡元素)的化合價下降。結果是，存儲單元33從高電阻態(tài)轉變?yōu)榈碗娮钁B(tài)，設置操作(寫入)得以完成。在寫入操作時，優(yōu)選將所有未選的字線WLi-l、WLi+l和未選的位線BLj-l、BLj+l加偏壓為同一電勢。此外，在寫入操作前的待機狀態(tài)時，優(yōu)選對所有字線WLi-l、WLi和WLi+l以及所有位線BLj-l、BLj和BLj+l進行預充電。擦除操作(重置操作)利用了焦耳熱及其余熱，焦耳熱是通過向所選的存儲單元33供給大電流脈沖而產生的。因此，例如，字線WLi的電勢比位線BLj的電勢更高。當位線BLj設定在固定電勢(例如，接地電勢)時，可對字線WLi施加正電勢。此時，在由虛線A圈出的所選存儲單元33中，第二化合物中的部分正離子遷入到第一化合物的空穴區(qū)域中。因此，第二化合物中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第一化合物中的正離子(過渡元素)的化合價下降。結果是，存儲單元33從低電阻態(tài)轉變?yōu)楦唠娮钁B(tài)，重置操作(擦除)得以完成。這里，擦除操作還可通過以下方法進行。然而，在這種情況下，如上所述，優(yōu)選從如圖8和圖9所示的半導體存儲器中移除二極管34。例如，字線WLi的電勢比位線BLj的電勢更低。當位線BLj設定在固定電勢(例如，接地電勢)時，可對字線WLi施加負電勢。此時，在由虛線A圈出的所選存儲單元33中，第二化合物中的部分正離子遷入到第一化合物的空穴區(qū)域中。因此，第二化合物中的正離子(過渡元素)的化合價上升，然后，第一化合物中的正離子(過渡元素)的化合價下降。結果是，存儲單元33從低電阻態(tài)轉變?yōu)楦唠娮钁B(tài)，重置操作(擦除)得以完成。同樣，在擦除操作時，優(yōu)選將所有未選的字線WLi-l、Wli+1和未選的位線BLj-l、BLj+l加偏壓為同一電勢。此外，在擦除操作前的待機狀態(tài)時，優(yōu)選對所有字線WLi-l、WLi和WLi+l以及所有位線BLj-l、BLj和BLj+l進行預充電。通過向由虛線A圈出的所選存儲單元33供給電流脈沖，然后檢測存儲單元33的電阻值來進行讀出操作。但該電流脈沖必須非常小，小到不使構成存儲單元33的材料發(fā)生電阻變化的程度。例如，由讀出電路產生的讀出電流(電流脈沖)從位線BLj供給由虛線A圈出的存儲單元33,然后，存儲單元33的電阻值用該讀出電路測定。通過采用前述的新材料，設置/重置狀態(tài)的電阻值之差可以是103或以上。C.結論根據(jù)這種半導體存儲器，有可能實現(xiàn)比當前的硬盤或閃存有更高的記錄密度和更低的功耗。(3)其他雖然本實施方式描述了兩種存儲器，即探針存儲器和半導體存儲器，但也可以將本發(fā)明實施例中提出的材料和原理應用于諸如現(xiàn)行的硬盤或DVD等記錄介質上。4.制造方法下面將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的記錄介質的制造方法。這里，以圖6所示的記錄介質的結構作為例子描述?；鶎?0是直徑約60mm、厚約lmm的圓盤，由玻璃制成。在基層20上，通過氣相沉積厚約500nm的Pt(鉑)以形成電極層21。在電極層21上，首先，在300'C600'C的大氣壓和Ar(氬氣)95%、0(氧)25%的氣氛下使用靶進行RF磁控濺射，靶的組分經過調整使得沉積ZnMn204,從而形成構成記錄層22—部分的厚約10nm的ZnMn204。隨后，用RF磁控濺射在ZnMn204上形成厚約3nm的Ti02。結果是，記錄層22具有ZnMn204和Ti02的層狀結構。最后，在記錄層22上形成保護層13B，從而完成了如圖6所示記錄介質。5.實驗例下面對實驗例進行描述，其中，制備了樣品，并對重置(擦除)狀態(tài)和設置(寫入)狀態(tài)之間的電阻差進行了評定。將具有如圖6所示結構的記錄介質作為樣品。使用末端被削尖至直徑為10nm或以下的探針對進行評價。這樣的探針對制成為與保護層13B相接觸，通過使用探針對中的一個執(zhí)行寫/擦操作。寫入操作通過將例如1V的電壓脈沖以10nsec(毫微秒)的寬度施加給記錄層22來完成。擦除操作通過將例如0.2V的電壓脈沖以1Q0nsec(毫微秒)的寬度施加給記錄層22來完成。此外，使用探針對中的另一只在寫入操作和擦除操作之間進行讀出操作。讀出操作通過將0.1V的電壓脈沖以10nsec的寬度施加給記錄層22并對記錄層(記錄位)22的電阻值進行測量來進行。(1)第一實驗例第一實驗例的樣品如下。電子層21是由形成在盤上厚約500nm的Pt膜制成。記錄層22由ZnV204制成，保護層13B為類金剛石碳(DLC)。盤的溫度維持在例如3(XrC50(TC范圍內，然后，在大氣壓以及95%Ar和5%02的氣氛下進行RF磁控濺射，從而在盤上形成厚約10nm的ZnV204。類金剛石碳是通過例如CVD技術以約3nm的厚度形成在ZnV204上。寫入操作后的電阻值為1030數(shù)量級，擦除操作后的電阻值為1070數(shù)量級，兩者電阻差約為10"Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(2)第二實驗例在第二實驗例中，除了記錄層由Zn&204制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(3)第三實驗例在第三實驗例中，除了記錄層由ZnMn204制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為103^/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(4)第四實驗例在第四實驗例中，除了記錄層由ZnC0204制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(5)第五實驗例在第五實驗例中，除了記錄層由MgCr204制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(6)第六實驗例在第六實驗例中，除了記錄層由MgMn204制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為103/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(7)第七實驗例在第七實驗例中，除了記錄層由MgCOn04制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(8)第八實驗例在第八實驗例中，除了記錄層由CoMnn04制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(9)第九實驗例在第九實驗例中，除了記錄層由CaCrn04制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為103￡2/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(10)第十實驗例在第十實驗例中，除了記錄層由CaMnn04制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(11)第十一實驗例在第十一實驗例中，除了記錄層由SrMrO)4制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/107^數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(12)第十二實驗例，在第十二實驗例中，除了記錄層由Bao.25Mn204和Ba的疊層制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。Bao.25Mn204用濺射技術形成，Ba形成為厚度約10nm。在寫/擦操作之后的電阻值同第一實驗例中一樣為1030/1070數(shù)量級，兩者的電阻差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(13)第十三實驗例在第十三實驗例中，除了記錄層由Zna2sMn204和Zn的疊層制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。Zna25Mri204用濺射技術形成，Zn形成為厚度約10nm。在初始狀態(tài)的電阻值為1C)SQ數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為103數(shù)量級0，此外，在擦除操作之后的電阻值為1070數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差在1040到105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(14)第十四實驗例在第十四實驗例中，除了記錄層由CuA2制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為10SQ數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為103數(shù)量級0，此外，在擦除操作之后的電阻值為1070數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差在1030到105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(15)第十五實驗例在第十五實驗例中，除了記錄層由MgCr03制成外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為1030數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1060數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差在1030到IO4Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(16)第十六實驗例在第十六實驗例中，除了記錄層由NiWN2制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。NiWN2是采用濺射技術在大氣壓下和95。/。Ar和35。/。NH氣氛中形成。在初始狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為1030數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1060數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差在1020到105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(17)第十七實驗例在第十七實驗例中，除了記錄層由ZnL2Vu04制成和保護層由Sn02制成之夕卜，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1060數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為1020數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1060數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(18)第十八實驗例在第十八實驗例中，除了記錄層由ZnL2Cn.s04制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1060數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為1020數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1060數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為104Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(19)第十九實驗例在第十九實驗例中，除了記錄層由ZnAluCro.204制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1080數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為103。數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1080數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(20)第二十實驗例在第二十實驗例中，除了記錄層由ZnAlL8Mno.204制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1080數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為103^數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1()8Q數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(21)第二十一實驗例在第二十一實驗例中，除了記錄層由SiNi204制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1080數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為103^數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1080數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(22)第二十二實驗例在第二十二實驗例中，除了記錄層由SeNi204制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1080數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為103￡3數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1080數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(23)第二十三實驗例在第二十三實驗例中，除了記錄層由NiTi03制成和保護層由Sn02制成之外，采用同第一實驗例中相同的樣品。在初始狀態(tài)的電阻值為1080數(shù)量級，在寫入操作之后的電阻值為1030數(shù)量級，此外，在擦除操作之后的電阻值為1080數(shù)量級。寫入操作和擦除操作間的電阻之差約為105Q。經驗證在讀出操作時可留有足夠的余地。(24)第二十四實驗例第二十四實驗例中的樣品說明如下。記錄層22由厚約lOnm的ZnMn204和厚約3nm的Ti02構成的疊層結構組成。在這種情況下，結果顯示，重置狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，設置狀態(tài)的電阻值為103Q數(shù)量級。此外，經驗證循環(huán)使用壽命能夠達到等于或大于100,000循環(huán)數(shù)。(25)第二十五實驗例第二十五實驗例中的樣品說明如下。記錄層22由厚約10nm的ZnMri204和厚約3nm的TiQ2構成的疊層結構組成。在這種情況下，結果顯示，重置狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，設置狀態(tài)的電阻值為103Q數(shù)量級。此外，經驗證循環(huán)使用壽命能夠達到等于或大于100,000循環(huán)數(shù)。(26)第二十六實驗例第二十六實驗例中的樣品說明如下。記錄層22由厚約10nm的MgMti204和厚約3nm的Ti02構成的疊層結構組成。在這種情況下，結果顯示，重置狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，設置狀態(tài)的電阻值為103Q數(shù)量級。此外，經驗證循環(huán)使用壽命能夠達到等于或大于100,000循環(huán)數(shù)。(27)第二十七實驗例第二十七實驗例中的樣品說明如下。記錄層22由厚約10nm的ZnMn204和厚約3nm的Zr03構成的疊層結構組成。在這種情況下，結果顯示，重置狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，設置狀態(tài)的電阻值為103Q數(shù)量級。此外，經驗證循環(huán)使用壽命能夠達到等于或大于ioo，ooo循環(huán)數(shù)。(28)第二十八實驗例第二十八實驗例中的樣品說明如下。記錄層22由厚約lOnm的SrMo03和厚約3nm的Re03構成的疊層結構組成。在這種情況下，結果顯示，重置狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，設置狀態(tài)的電阻值為103Q數(shù)量級。此外，經驗證循環(huán)使用壽命能夠達到等于或大于100，000循環(huán)數(shù)。(29)對照例對照例中的樣品說明如下。記錄層22僅由厚度約10nm的ZnMii204構成。在這種情況下，重置狀態(tài)的電阻值為1070數(shù)量級，設置狀態(tài)的電阻值為1030數(shù)量級，與第一到第五實驗例中的相同。然而，其循環(huán)使用壽命為100循環(huán)數(shù)的數(shù)量級，經驗證根據(jù)本發(fā)明實施例的結構對反復的重寫操作更為有效。(30)結論如上所述，在從第一到第二十八實驗例的任何一個樣品當中，可以實現(xiàn)基本的寫入、擦除和讀出操作。表1顯示了從第一到第二十八實驗例和對照例的驗證結果匯總。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>6.應用于閃存(1)結構本發(fā)明的實施例能夠應用于閃存。圖16顯示了閃存的存儲單元。閃存的存儲單元由金屬-絕緣體-半導體(MIS)晶體管組成。擴散層42形成于半導體基層41的表面區(qū)中。柵絕緣層43形成于擴散層42之間的溝道區(qū)上。根據(jù)本發(fā)明實施例的記錄層(RRAM:電阻RAM)44形成于柵絕緣層43上。控制柵電極45形成于記錄層44上。半導體基層41可以是阱區(qū)域，半導體基層41和擴散層42具有彼此相反的導電型?？刂茤烹姌O45作為字線獲得，并且由例如導電性多晶硅組成。記錄層44由圖1、圖2或圖3所示的材料組成。(2)基本操作下面將結合圖16描述基本操作。通過對控制柵電極45施加電勢V1、對半導體基層41施加電勢V2來執(zhí)行設置(寫入)操作。電勢VI和V2之差要足夠大使得記錄層44產生相變或電阻變化，但對其方向沒有特別限制。也就是說，V1>V2或VKV2皆可。例如，假定在初始態(tài)(重置狀態(tài))，記錄層44由絕緣體(大電阻)組成，柵絕緣層43基本上變厚，使得存儲單元(MIS晶體管)的閾值升高。當以這種狀態(tài)施加電勢V1和V2以使記錄層44變?yōu)殡妼w(小電阻)時，柵絕緣層43基本上變薄，使得存儲單元(MIS晶體管)的閥值降低。雖然在半導體基層41上施加了電勢V2，電勢V2反而會從擴散層42傳送到存儲單元的溝道區(qū)。通過對控制柵電極45施加電勢Vl'、對擴散層42施加電勢V3，以及對另一擴散層42施加電勢V4(<V3)來執(zhí)行重置(擦除)操作。電勢Vl'設定為在設置態(tài)下超過存儲單元的閾值的值。此時，存儲單元打到ON，電子從另一擴散層42流向擴散層42,同時產生熱電子。由于熱電子是通過柵絕緣層43植入到記錄層44中，記錄層44的溫度上升。以這種方式，記錄層44從電導體(小電阻)變化為絕緣體(大電阻)。因此，絕緣層43基本上變厚，這樣存儲單元(MIS晶體管)的閾值升高。以這種方式，由于存儲單元閾值能夠根據(jù)類似于閃存的原理變化，因而得以實際應用根據(jù)本發(fā)明實施例的信息記錄/再現(xiàn)裝置。(3)NAND(與非)型閃存圖17顯示的是NAND單元元件的電路圖。圖18顯示的是根據(jù)本發(fā)明實施例的NAND單元元件的結構。N型阱(N-well)區(qū)域41b和P型阱(P-well)區(qū)域41c形成于P型半導體基層41a中。根據(jù)本發(fā)明實施例的NAND單元形成于P型阱區(qū)域41c中。NAND單元元件的構成為由多個串聯(lián)的存儲單元MCs組成的NAND串；和總共兩個選擇柵晶體管ST,每個都與NAND串的兩端相連。每個存儲單元MC和選擇晶體管ST具有相同的結構。具體說，這些元件每個配置為N型擴散層42;位于N型擴散層42之間的溝道區(qū)上的柵絕緣層43;位于柵絕緣層43上的記錄層(PRAM)44;以及位于記錄層44上的控制柵電極45。存儲單元MC的記錄層44的狀態(tài)(絕緣體/電導體)可根據(jù)上述基本操作而變化。相反，選擇柵晶體管ST的記錄層44被固定在設置態(tài)，即電導體(小電阻)。選擇柵晶體管STs中的一個與源線SL相連，而另一個則與位線BL相連。假定在NAND單元元件中的所有存儲單元在設置(寫入)操作之前處于重置狀態(tài)(大電阻)。設置(寫入)操作以步進的方式從位于源線SL側的存儲單元MC到位于位線BL側的存儲單元順序進行。將寫入電勢VI(正電勢)施加在所選字線WL(控制柵電極)上，將轉移電勢Vpass(存儲單元MC打到ON時的電勢)施加在未選擇的字線WL上。位于源線SL側的選擇柵晶體管ST打到OFF,位于位線BL側的選擇柵晶體管ST打到ON,使得程序數(shù)據(jù)從位線BL被傳送至所選的存儲單元MC的溝道區(qū)。例如，當獲得的程序數(shù)據(jù)是"1"時，將禁寫電勢(例如，基本等于V1的電勢)傳送至所選存儲單元MC的溝道區(qū)，以使所選存儲單元MC的記錄層44的電阻值從高電阻態(tài)變?yōu)榈碗娮钁B(tài)。此外，當獲得的程序數(shù)據(jù)是"0"時，將V2(<V1)傳送至所選存儲單元MC的溝道區(qū)，以使所選存儲單元MC的記錄層44的電阻值從高電阻態(tài)變?yōu)榈碗娮钁B(tài)。在重置(擦除)操作中，例如，Vl'被施加在所有的字線WLs(控制柵電極)上，且在NAND單元元件中的所有存儲單元MCs打到ON。此外，兩個選擇柵晶體管STs被打到ON，以使V3施加在位線BL上以及V4(<V3)施加在源線SL上。此時，熱電子被植入到NAND單元元件中所有的存儲單元MCs的該記錄層44中。因此，分批對NAND單元元件中的所有存儲單元MCs進行重置操作。在圖18的結構中，選擇柵晶體管ST具有和存儲單元MC相同的結構。然而，例如，如圖19所示，選擇柵晶體管ST也可形成為沒有記錄層的一般MIS晶體管。圖20顯示了NAND型閃存的改型實施例。該改型實施例的特點在于每個構成NAND串的的多個存儲單元MC的柵絕緣層替換為P型半導體層47。隨著高集成度的進步，如果存儲單元MC尺寸縮小，P型半導體層47在無電壓施加的狀態(tài)下被耗盡層充填。在設置(寫入)操作時，對所選存儲單元MC的控制柵電極45施加正的寫入電勢(例如3.5v)，并對未選擇的存儲單元MC的控制柵電極45施加正的轉移電勢(例如IV)。此時，NAND串中的多個存儲單元MC的P型阱區(qū)域41c的表面從P型轉變?yōu)镹型，并形成溝道。然后，如上所述，當位于位線BL側的選擇柵晶體管ST被打到ON,以及程序數(shù)據(jù)"0"從位線BL轉移到所選存儲單元MC的溝道區(qū)時，得以進行設置操作。通過對所有的控制柵電極45施加負的擦除電勢(如-3.5V)，能夠分批地對構成NAND串的所有存儲單元MC進行重置(擦除)操作，然后，施加接地電勢(0V)到P型阱區(qū)域41c和p型半導體層47上。在讀出操作時，對所選存儲單元MC的控制柵電極45施加正的讀出電勢(例如0.5V)，并對未選擇的存儲單元MC的控制柵電極45施加轉移電勢(例如1V)，在該轉移電勢下，存儲單元MC總是被打到ON而不論數(shù)據(jù)是"0"還是"1"。然而，存儲單元MC在"1"態(tài)下的閾電壓Vth"1"假定在OV〈Vth"1"〈0.5V的范圍內，存儲單元MC在"0"態(tài)下的閾電壓Vth"0"假定在0.5V〈Vth"0"〈1V的范圍內。此外，兩個選擇柵晶體管ST打到ON,然后，向NAND串供給讀出電流。當形成這種情況時，向NAND串供給的電流量根據(jù)所選的存儲單元MC中存儲的數(shù)據(jù)的值變化。因此，能夠通過檢測這一變化讀出數(shù)據(jù)。在該改型實施例中，要求P型半導體層47的孔穴摻雜量比P型阱區(qū)域41c的大，而P型半導體層47的費米能級比P型阱區(qū)域41c的深約0.5V。這是因為，當對控制柵電極45施加正電勢時，從位于N型擴散層42之間的P型阱區(qū)域41c的表面部分上發(fā)生了從P型向N型的逆轉，并形成溝道。通過這樣，例如，在寫入操作時，僅在P型阱區(qū)域41c和P型半導體層47之間的界面上形成未選擇的存儲單元MC的溝道。在讀出操作時，僅在P型阱區(qū)域41c和P型半導體層47之間的界面上形成NAND串中的多個存儲單元MC的溝道。艮P，即使存儲單元MC的記錄層44是導電元件(在設置態(tài)下)，擴散層42和控制柵電極45也不會短路。(4)NOR(或非)型閃存圖21顯示的是NOR單元元件的電路圖。圖22顯示的是根據(jù)本發(fā)明實施例的NOR單元元件的結構。N型阱區(qū)域41b和P型阱區(qū)域41c形成于P型半導體基層41a中。根據(jù)本發(fā)明實施例的NOR單元形成于P型阱區(qū)域41c中。每個NOR單元由在位線Dl和源線SL間連接的一個存儲單元(MIS晶體管)MC構成。每個存儲單元MCs配置為N型擴散層42;位于N型擴散層42之間的溝道上的柵絕緣層43;位于柵絕緣層43上的記錄層(PRAM)44;以及位于記錄層44上的控制柵電極45。存儲單元MCs的記錄層44的狀態(tài)(絕緣體/電導體)可根據(jù)上述基本操作而變化。(5)2tr單元型閃存圖23顯示的是2tr單元元件的電路圖。圖24顯示的是根據(jù)本發(fā)明實施例的2tr單元元件的結構。2tr單元元件已發(fā)展成為兼具NAND單元元件和NOR單元元件的特點的新單元結構。N型阱區(qū)域41b和P型阱區(qū)域41c形成于P型半導體基層41a中。根據(jù)本發(fā)明實施例的2tr單元元件形成于P型阱區(qū)域41c中。2tr單元元件由一個存儲單元MC和一個串聯(lián)的選擇柵晶體管ST組成。每個存儲單元MC和選擇柵晶體管ST具有相同的結構。具體說，這些元件每個配置為N型擴散層42;位于N型擴散層42之間的溝道區(qū)上的柵絕緣層43;位于柵絕緣層43上的記錄層(PRAM)44:以及位于記錄層44上的控制柵電極45。存儲單元MC的記錄層44的狀態(tài)(絕緣體/電導體)可根據(jù)上述基本操作而變化。相反，選擇柵晶體管ST的記錄層44被固定在設置態(tài)，即在電導體(小電阻)。選擇柵晶體管ST與源線SL相連，而存儲單元MC則與位線BL相連。存儲單元MC的記錄層44的狀態(tài)(絕緣體/電導體)可根據(jù)上述基本操作而變化。在圖24的結構中，選擇柵晶體管ST具有和存儲單元MC相同的結構。然而，例如，如圖25所示，選擇柵晶體管ST也可形成為沒有記錄層的一般MIS晶體管。7.其它根據(jù)本發(fā)明的實施例，僅在施加了電場的位置(記錄單元)進行記錄(寫入)操作。因此，數(shù)據(jù)能夠以非常低的電耗記錄在非常小的區(qū)域。此外，擦除操作通過施加熱量完成。然而，當使用本發(fā)明實施例中提出的材料時，幾乎不發(fā)生結構變化，因此能夠以非常低的電耗進行擦除操作。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，初始態(tài)(絕緣體)能夠以最穩(wěn)定的能態(tài)存在。在寫入操作之后，電導體部分形成在絕緣體中。因此，在讀出操作時，電流集中在電導體部分流過，有可能實現(xiàn)具有非常高傳感效率的記錄原理。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，盡管以非常簡單的機構也能夠進行現(xiàn)有技術中不能完成的記錄密度的數(shù)據(jù)記錄。因此，本發(fā)明的實施例具有作為下一代能夠突破現(xiàn)有非易失存儲器的記錄密度的技術的巨大產業(yè)優(yōu)勢。其他的優(yōu)點和改型對技術熟練人員來說是容易想到的。因此，本發(fā)明就較寬的方面而言，并不局限于這里顯示和描述的典型實施方式和細節(jié)。因此，在不脫離所附的權利要求及其等同概念所定義的總的發(fā)明構思的宗旨和范圍的情況下，可進行各種改進。權利要求1.一種數(shù)據(jù)讀/寫裝置，它包含記錄層；和用以對所述記錄層施加電壓、在所述記錄層中產生電阻變化并記錄數(shù)據(jù)的裝置，其中，所述記錄層的組成為i.由AxMyXz表示的第一化合物(其中，A和M是陽離子元素，X是至少一種選自O，S，Se，N，Cl，Br和I的元素，且摩爾比x、y和z分別滿足0.5≤x≤1.5，0.5≤y≤2.5和1.5≤z≤4.5)；以及ii.含有至少一種過渡元素的第二化合物，其具有能夠容納所述第一化合物的陽離子元素的空穴位。2.如權利要求l所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述裝置包括局部施加電壓給所述記錄層的磁頭。3.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述裝置包括夾在記錄層之間的字線和位線。4.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述裝置包括MIS晶體管，所述記錄層設置在所述MIS晶體管的柵電極和柵絕緣層之間。5.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述裝置包括第一導電型半導體基層，兩個設置在所述半導體基層中的第二導電型擴散層，設置在所述半導體基層上、并在所述兩個擴散層之間區(qū)域中的半導體層，以及用以控制所述兩個擴散層連接或斷開的柵電極，其中所述記錄層設置在所述柵電極和所述半導體層之間。6.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，它進一步包含給所述記錄層增設的二極管。7.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，它進一步包含給所述記錄層增設的用來加熱所述記錄層的加熱層。8.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，它進一步包含-設置在所述記錄層一個面上的電極層；以及設置在所述記錄層另一面上的保護層。9.如權利要求8所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述保護層具有防止所述記錄層與大氣發(fā)生反應的功能。10.如權利要求l所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述第二化合物的組成為□xMZ2其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti，Ge,Sn,V,Cr,Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Nb,Ta,Mo,W,Re，Ru和Rh的元素；X是至少一種選自0,S，Se，N，Cl，Br和I的元素；以及滿足0.3《x《1。11.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述第二化合物的組成為□xMX3其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti,Ge,Sn，V,Cr,Mn，F(xiàn)e，Co,Ni，Nb,Ta,Mo，W，Re,Ru和Rh的元素；X是至少一種選自0,S,Se,N,Cl,Br和I的元素；以及滿足l《x《2。12.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述第二化合物的組成為口xMX4其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti，Ge,Sn,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni，Nb,Ta,Mo，W，Re，Ru和Rh的元素；X是至少一種選自O，S,Se，N，Cl,Br和I的元素；以及滿足l《x《2。13.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述第二化合物的組成為□xMPOz其中口是容納于空穴位中的陽離子元素；M是至少一種選自Ti,Ge,Sn,V,Cr，Mn,Fe，Co,Ni,Nb，Ta,Mo，W，Re,Ru和Rh的元素；P是三價磷元素；O是氧元素；以及滿足0.3《x《3和4《z《6。14.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述第二化合物具有如下結構中的一種錳鋇礦結構、Ramsdelite結構、銳鈦礦結構、板鈦礦結構、軟錳礦結構、Re03結構、MoCh.5P04結構、TiOo.5P04結構、FeP04結構、(3Mn02結構、YMn02結構和XMn02結構。15.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述第一化合物的電子的費米能級比所述第二化合物的電子的費米能級低。16.如權利要求8所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述電極層的組成為-顧其中M是至少一種選自于Ti,Zr,Hf，V,Nb和Ta中的元素；N是氮。17.如權利要求8所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述電極層的組成為MOx其中M是至少一種選自于Ti，V,Cr,Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zr,Nb,Mo，Ru，Rh，Pd,Ag,Hf，Ta，W，Re,Ir，Os和Pt中的元素；摩爾比x滿足l《x《4。18.如權利要求8所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述電極層的組成為AM03其中A是至少一種選自于U,K，Ca,Sr,Ba和Ln(鑭系元素)中的元素；M是至少一種選自于Ti,V,Cr，Mn，F(xiàn)e，Co,M,Cu,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag，Hf，Ta,W,Re,Ir，Os和Pt中的元素；以及O是氧。19.如權利要求8所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述電極層的組成為A2M04其中A是至少一種選自于K，Ca,Sr,Ba和Ln(鑭系元素)中的元素；M是至少一種選自于Ti,V,Cr，Mn,Fe,Co，Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Ir，Os和Pt中的元素；以及O是氧。20.如權利要求8所述的數(shù)據(jù)讀/寫裝置，其特征在于，所述保護層由選自無定形碳、類金剛石碳和半導體中的材料組成。全文摘要根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種數(shù)據(jù)讀/寫裝置，它包括記錄層和對記錄層施加電壓、在記錄層中產生電阻變化并記錄數(shù)據(jù)的裝置。所述記錄層由含有至少兩種陽離子元素的復合化合物組成，其中至少一種所述陽離子元素是具有電子不完全填充的d軌道的過渡元素，且相鄰陽離子元素間的最短距離在0.32nm或以下。文檔編號G11B9/04GK101552014SQ20091013883公開日2009年10月7日申請日期2006年12月13日優(yōu)先權日2005年12月13日發(fā)明者久保光一,平井隆大,羅賓·卡特,鎌田親義,青木伸也申請人:株式會社東芝