专利名称：铁电和电介体存储单元和装置的双模操作的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于增加铁电或电介体存储单元的数据存储容量的方法，其中已经将该存储单元设置在一种预定的残余和非易失性偏振态中，而且其后允许它达到一种压印状态。本发明还涉及用于非破坏读出铁电或电介体存储单元的方法，该存储单元居于一种压印状态中，或者其中已经使其压印状态经受一个暂时的松弛。最后，本发明涉及一种用于在铁电存储装置中存储和存取数据的方法，该铁电存储装置包括一个存储单元阵列，其中已经往该存储单元中写入了数据，并允许该存储单元达到一种压印状态。
背景技术：
近年来，在使用可极化电介体材料作为存储物质的基础上已经提出了一大片新颖的数据存储概念，尤其是可以偏振为两种偏振态中一种的铁电或电介体材料。关于这一点可以注意到，铁电存储材料恰好是具有一个矫顽磁场和磁滞现象的电介体材料的子集。一般在起电容器作用的微小的存储单元结构中提供该存储材料，即，它能够通过使存储材料经受一个电场来存储电荷，该电场偏振为其中一个相反的方向，它可以用来分别表示例如逻辑零或逻辑一。该铁电或电介体材料可以是无机或有机的，而且优选在一个矩阵可寻址阵列中提供该存储单元，例如在称为字线的第一组平行条状电极与称为位线的第二组平行条状电极之间，通过垂直于第一组电极来提供。如果切换装置(例如晶体管)连接每一个存储单元或电容器状结构，这种矩阵就称为有源可寻址的，因此防止其存储材料在一个寻址周期外与至少一个电极永久接触，如果该单元的存储材料永久地接触字线和位线电极，这种矩阵就称为无源可寻址的，一般通过在那之间的球状层中提供该矩阵以致电极组和存储材料形成一种夹层结构，尽管其他结构于是有可能的。
基于铁电或电介体材料的存储器是非易失性的，即，它们保留自己的电荷并因此在缺少任何电源供应的情况下保持存储的数据。然而，它们也不是没有缺陷的，特别是因为对存储单元中存储的逻辑数据的读取通常是破坏性的。当在破坏读出操作中破坏该存储单元的逻辑值时，该破坏读出操作涉及偏振态的切换，即倒转其方向，如果要求保留该读出数据，因此就必须写回该逻辑值。在具体的术语中，对于读出通过对存储单元施加一个切换电压来辨别一个破坏读出处理，而且为了产生一个易于检测的读出值，通常选择显著大于该存储单元的矫顽电压的切换电压。如果使偏振方向对准施加的电场方向，该存储单元的偏振就达到一个饱和值，然后返回到原始残余值。然而，如果没有使施加的电场对准存储单元设定的偏振，该存储单元就进行切换，即倒转偏振方向，而且该单元在相反的偏振态中结束。
铁电存储单元的一种特殊的特性是如果没有使它们在一个相当短的时间范围内经过一个非破坏性读取操作或另一个写入操作，而是让它们在一段延长的时间周期内停留在其设定的偏振或逻辑状态中，该单元的偏振好比说就变得“粘住”了，而且在施加一个电场的情况下非常难以改变，即使该电场略微大于该存储材料的矫顽电场。这在尝试进行一个读取或写入操作时改变该动态响应，而且该现象通常称为“压印”。
应该注意到，当一个存储单元经受一个电场时，该偏振变化不是瞬时的，而是沿着一个动态响应曲线，而且先前已经使用了该特性来提供铁电或电介体存储单元的一种矩阵可寻址阵列的至少一个部分非破坏读出，正如申请号为WO02/05288(归为薄膜电子学ASA)的国际公开的申请中所公开的。这通过将可偏振的存储材料在每一个读取和写入周期内的偏振度限制在一个由控制装置限定的值并用该值控制读取和写入操作来进行，该值范围从零到一个相当于或接近于偏振饱和的上限，而且符合预定的标准，用于可靠地检测存储单元的逻辑状态，但是不会在施加的用于检测的电场没有对准该存储单元中已经设定的偏振方向的情况下导致该偏振的倒转。然而，设想在非压印存储单元上执行该方法，而且通常认为压印是铁电或电介体矩阵可寻址存储装置的固有操作中的严重缺陷。然而由于该缺陷是铁电或电介体存储材料的遗传特性，即，如果存储材料在一段足够长的时间周期内都停留在一种或同一偏振态内，而没有利用足够高的频率来进行反复更新或重复的寻址操作，这种缺陷将总是出现。为此，需要将压印特性转变成一种优点并实际使用它来增加铁电或电介体矩阵可寻址存储器的数据存储容量。
发明内容
因此，本发明的第一目的是提供一种方法来暂时松弛存储单元的压印偏振态，因而在短期透视图中增加其数据存储容量。
本发明的另一个目的是利用存储单元的压印状态来实现非破坏读出。
最后，本发明的目的还在于使压印存储单元经受一种压印偏振态的暂时松弛，因此提供带有一个改变了的动态响应的存储单元。
可以通过这样一种方法来实现以上目的和更多的特征和优势，该方法的特征在于施加一个或多个电压脉冲，该电压脉冲具有一种形状和极性和/或时间间隔，其足以引起该压印状态的暂时松弛，因此将现有的压印偏振态转变成一种松弛与易失性偏振态，可以利用存储单元的动态偏振响应中的一个变化，或者利用其电荷值中的一个瞬态变化，或者利用这两种变化在检测或读出操作中区别松弛与易失性偏振态与压印偏振态，其中在松弛与易失性状态的一个时间常数所提供的时间窗中执行该检测或读出操作。
该方法更多的特征和优势可以从附加的从属权利要求2-8中显而易见。
还可以通过用于进行非破坏读出的第一种方法和第二种方法来实现以上目的和更多的特征和优势，第一种方法的特征在于施加一个或多个电压脉冲，该电压脉冲具有一种形状和极性和/或时间间隔，其足以引起一个读出信号，该读出信号可表示该单元的非易失性偏振态，但是不改变该存储单元的非易失性偏振态，因此检测的读出信号相当于一个存储的逻辑值或数据，其中在写入操作中已经根据一个预定的协议在存储单元中设置了该存储的逻辑值或数据；第二种方法的特征在于施加一个或多个电压脉冲，该电压脉冲具有一种形状和极性和/或时间间隔，其足以引起一个读出信号，该读出信号可表示该存储单元的一种易失性偏振态，但是不略微改变其易失性偏振态，以致于可以在时间窗内执行反复的读出操作，其中该存储单元停留在其瞬态或易失性偏振态中，因此检测的读出信号相当于一个存储的逻辑值或数据，而在写入操作中已经根据一个预定的协议在存储单元中设置了该存储的逻辑值或数据，其中可以通过暂时将一个压印存储单元的非易失性偏振态转换成它的一种易失性偏振态，在该压印存储单元上执行所述写入操作。
最后，可以通过一种用于存储和存取数据的方法来实现以上目的和更多的特征和优势，该方法的特征在于通过为一个没有施加电位差的压印存储单元分配第一逻辑值，并通过跨越一个压印存储单元施加一个或多个电位差来分配第二逻辑值，以此覆盖该压印单元来实现存储装置中的暂时和易失性数据存储，因此将存储单元转换成一种松弛偏振态，并通过记录或检测它的一个动态响应来区别一个压印存储单元和一个松弛存储单元，从而可以以一种非破坏性操作方式读出暂时存储的数据，其中在松弛偏振态的持续时间所提供的时间窗内执行该非破坏性操作。
本发明将应根据以下连同附图一起对各个示范性实施例的描述而更好地理解，其中图1显示了一种铁电存储器材料的磁滞曲线，图2a是根据本发明可用来松弛一种压印偏振态和对松弛存储单元的响应的电压脉冲序列，图2b是分别关于根据本发明的松弛与非松弛或压印存储单元的动态读出响应曲线，图3是对压印存储单元的动态读出响应与带有渐增的多个周期的电压脉冲序列所引起的动态读出响应进行比较，图4是根据本发明使用的存储单元的矩阵可寻址阵列的略图，图5a是如何往存储单元的一个行中写入根据本发明以字节形式的数据并在其压印状态中存储该数据的略图，图5b是如何为了暂时或易失性存储而在图5a中存储单元的行上覆盖以字节形式的数据的实例。
具体实施例方式
现在将参考图1较为详细地解释本发明的一般背景，图1显示了一种铁电材料的磁滞曲线，例如像聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)那样的有机共聚物，聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)是目前在有机铁电聚合物之中主要的候选存储材料。在下文中将为简单起见而将存储材料称为铁电存储材料，即一种能够偏振为两种偏振态中任何一个且具有一个矫顽磁场和磁滞现象的铁电存储材料，尽管应当理解该铁电材料形成电介体材料的一个真子集，而且它通常由于其上述能够显示磁滞现象和一个矫顽磁场的能力而被辨别出，即一种显示低于其居里温度的铁电特性的材料。超出该温度，它就丧失其铁电特性并变成顺电的。以坐标系来显示图1中的磁滞回线，其中横坐标表示电压，纵坐标表示偏振，后者通常是在以μC/cm2为单位测量的铁电存储器的情况下。横坐标同样可以表示电场强度而不是电压，但是为了方便起见，将电压用作与给定的存储单元有关的主题，根据该材料的矫顽电场强度和存储单元中存储材料的厚度易于计算该电压参数，即在其中的寻址电极之间的间距，就是接触该存储材料并与之一起形成类似电容器结构的一个字线和一个位线。现在通过使存储材料偏振为两种残余偏振态中任何一个来在存储单元中存储数据，即存储单元的+PR和-PR并对应于电场的相对方向。存储材料的残余偏振态是永久的，而且可以用于表示一个存储的逻辑值或数据，例如图1所示的“0”或“1”。在缺少更进一步对存储单元施加电场的情况下，该值可以在被写入存储单元之后长期地存储在一种非易失性的状态中。存储单元的一种典型的残余偏振将是约10到20μC/cm2。分别用+PS和-PS来表示饱和偏振级别，同时把饱和偏振PS与残余偏振PR之间的差别称为非切换偏振并用 来表示，也就是说，通常就是应当分别为 和 此外，在残余偏振态之间的偏振级别的差别是在认为是P*的绝对项中并称为切换偏振，其实际上等于在切换操作中使偏振方向倒转时引起的净偏振变化，即施加足以影响它的电场强度。该矫顽电场应当与矫顽电压相对应，即分别在磁滞曲线与横坐标的交叉处的值+VC和-VC。通过施加一个跨越存储材料并大于矫顽电压VC的电位差或电压差，将铁电存储单元从它的完全退磁态或非偏振态设置到要求的偏振态，举例来说，通常该电位差或电压差至少大于VC的50％。该电压电平称为切换电压VS。假若VS对准偏振方向，例如为正并且在图1中称为+VS，该偏振将驱向饱和值+PS，然后松弛至残余偏振态+PR，在图1中用该残余偏振态+PR表示逻辑0的存储。类似地，施加一个负的切换电压-VS将会导致使存储单元偏振为图1中的反向残余偏振-PR，并用该反向残余偏振-PR表示逻辑1的存储。现在通过用一个适当的电压脉冲来询问存储单元就可以立即读出存储的逻辑值，该电压脉冲通常为切换电压VS。如果存储单元处于正残余偏振态+PR中并存储一个逻辑0，正切换电压+VS将使存储单元的偏振驱向饱和+PS，然后它将在消除切换电压+VS之后松弛回到残余偏振态+PR。所引起的偏振变化在此情况下对应于非切换偏振 而且通常导致在位线电极上输出一个其强度与引起的偏振变化相对应的电流信号。如果存储单元处于它们的负残余偏振态-PR中，因此存储一个逻辑1，一个大的正切换电压+VS将使存储单元的偏振驱向正饱和值+PS，随后消除该切换电压+VS就导致存储单元松弛至正残余偏振+PR。换言之，现在倒转该偏振或电场的方向并存储原始数据，即现在把“1”转换成“0”。分配的逻辑值当然取决于预定或选择的协议，即协定。于是偏振中的净变化对应于切换偏振P*，并导致位线上的读出信号相对较大，以致于在读出操作中易于区分在存储的逻辑“0”和“1”之间的差别。然而，如果在所谓的破坏读出处理中破坏了原始数据，现在就只能通过对存储单元执行一个写操作以便重新改变其偏振方向来保留该原始数据。通过对处于正残余偏振+PR中的单元施加一个负切换电压-VS来进行该操作，而且它将导致该单元的偏振驱向负饱和偏振-PS，因此存储单元在消除切换电压-VS之后松弛回到原始的负残余偏振-PR，从而恢复原始写入的逻辑“1”。
在以上的讨论中，假设存储单元处于非压印状态中，即永久地存储数据，但是通过在读出操作中施加例如单个切换电压脉冲以易于执行读出和切换，而且类似地相当容易通过对存储单元施加带有相反符号的切换电压VS来重置一个破坏了的数据。然而，如果在对存储单元进行初始设置或往其中写入数据之后相当长的一段时间保持不对该存储单元进行寻址，它趋向于进行压印，即以此结束或多或少永久地锁定于它的残余偏振态中，而且将不会响应例如对其正常地施加切换电压。可以松弛该压印状态并读出或重置存储单元的数据内容，然而，通过施加一个或多个具有非常大的振幅或者通常就是具有足够长的持续时间的电压脉冲来引起一个响应或最终执行存储单元的破坏读出或重置。换言之，在压印状态中，对存储单元执行寻址操作的可能性取决于施加具有一种适当的形状和/或具有充分的时间间隔的电压脉冲来松弛存储单元的压印状态。这一压印松弛操作还称为更新，因为在执行了该操作之后，它将使得可以重新以正常方式存取该存储单元，而且这取决于后来的存取频率，于是该存储单元就保持在非压印状态中。换言之，通过提供反复更新的具有适当高频率的电压周期可以避免压印。
可以按照不同的方式来改变压印存储单元的偏振状态，但是根据本发明的优选实施例，通过施加一个接一个的相当短时间或长时间的双极电压脉冲来松弛压印，但是其电压比得上切换电压或甚至更高。该过程将会松弛压印状态并且可以像正常的那样读出该单元的数据内容。在图2a中显示了一种用于在压印存储单元中实现这种松弛的优选电压脉冲序列。该图表现了所提供的在压印状态内驻留1000秒之后，用于在25℃时松弛并由此产生存储单元的读出响应的电压脉冲序列。用一条细线表示该施加的电压脉冲序列，该电压脉冲序列包括一个持续时间大约为30μS的初始脉冲，其后是一个更短的反极性的脉冲序列。如图2a中粗线所示的读出响应显露为瞬变脉冲序列，例如，起初为一个30μS的脉冲，它对应于一个在10和12μC/cm2之间的偏振，其后是一个非常尖锐的反极性脉冲序列，但是其偏振值大致与第一脉冲相同。应该注意到脉冲振幅表示相应获得的偏振值，而垂直于横坐标的短线标记了时间轴的中断。图2b显示了松弛的即非压印存储单元的存储单元与压印的存储单元的各自响应的脉冲序列。细线表示在1000秒的压印时间之后的松弛单元在25℃时的读出脉冲序列，而粗线表示仍然处于压印状态中的存储单元的读出响应。将会看到，就每一个序列中的第一脉冲的振幅以及该序列后面的负脉冲的振幅来说，在它们的电荷值中存在着略微的差别。这意味着将应容易区分来自处于其松弛状态中的存储单元和处于其压印状态中的存储单元的读出信号。类似于图2a，在图2b中垂直于横坐标的线标记了时间轴的中断。该序列的初始触发脉冲的电压为14V，可以认为它是额定切换电压，但是当偏振方向上没有发生永久变化，而且在那个检测中的读出操作是非破坏性的，即保持原始偏振态，而是读出，或者当重新允许该偏振迁入其压印状态中时，当然不会在偏振中引起除暂时或瞬时变化外的任何变化。
然而，存储单元的实际和即时偏振值将会以残余偏振值为中心振荡，该残余偏振值的周期取决于脉冲序列时间参数和动态偏振响应的时间常数。
然而，按照松弛方式的读出信号将应略微区别于可以从压印存储单元中获得的读出信号，而且这显露在图3所示的其动态特性曲线中。在这里，最上面的曲线表示一个非松弛的和压印的存储单元的动态偏振响应，它使用5μS的读取脉冲。接下来后面的曲线表示在存储单元处于压印状态中52天之后，一开始在14V时施加指定数量(6到5556)的双极的30μS电压脉冲。很容易看出，例如，使用一个为56个双极的30μS电压脉冲的脉冲序列引起一个在压印(即，非松弛)存储单元和松弛存储单元之间的可估计的信号强度差，所述该脉冲序列形成从顶部到底部的第三响应曲线。在第一种情况下，在5μS之后的偏振约为-6μC/cm2；在第二种情况下约为-11μC/cm2，得出约为5μC/cm2的信号强度差。可以用一种全新且料想不到的方式利用该大的惊人的信号强度差来提高存储单元的数据存储能力，以下将进一步地详细描述该方式。
图4完全用示意图的方式将存储装置的布局显示为一种存储单元阵列，而且它将用于本发明。为简单起见，将图4中的存储装置显示为一种只带有8个字线和8个位线因而总共64个存储单元的无源矩阵。通常每一个的字线和位线数量将会达到数千个，而存储矩阵在其交叉处包括数百万个存储单元。假设已经将数据写入图4的存储装置中所有的存储单元，并且暂时将数据保留在那个状态中一段施加，该段时间可以从一秒的几分之一总计达一个不定的时间周期，该存储单元将陷入一种压印状态，即为了引起存储单元的响应将会需要更大的能量，例如为了读出或将存储单元切换到相反的偏振态。现在将假设，应该在图4所示矩阵可寻址存储装置的压印状态中，用新数据覆盖该矩阵可寻址存储装置的一整行。图5显示了一个示意图，它表示与其中已经用数据字或字节01011001写入有源字线AWL的情况相对应的存储单元的行。在横轴上连续地为8个存储单元的行指出偏振态，而在纵轴的左边提供偏振级别。每一个存储单元用以个箭头来表示，该箭头表示相当于存储材料的残余偏振的偏振，因此利用偏振态中的任何一个来在存储单元的行内设置数据字节01011001，并且正如指示的那样在其中压印该数据位。现在要求利用一个新的数据字或字节10101110来暂时覆盖该压印字节。于是这通过以下操作来进行，松弛第一存储单元的压印偏振态，保留第二单元的压印偏振态，松弛第三单元的偏振态，保留第四单元的压印偏振，松弛第五单元的偏振态并松弛第六和第七单元的偏振态，而将第八和最后单元保留在其压印状态中。现在使用不管其压印状态是对应于正还是对应于负残余偏振态都保持在其压印状态中的存储单元来表示逻辑0，而使用所有的松弛存储单元来表示逻辑1。这允许非常简单的重写协议，因为原始偏振态根本就无关紧要。该协议仅仅需要向压印存储单元分配第一逻辑状态(在此情况下为逻辑0)，而向松弛存储单元分配第二逻辑状态(在此情况下为逻辑1)。现在易于通过一个初始双极脉冲调制来执行读出，该初始双极脉冲调制具有一个相当高的电压，例如比10伏多一些，在此情况下将用一个非常缓慢或缺失的动态响应来显示仍然压印的状态，而从图2b中显而易见，松弛存储单元具有一个更大的动态响应。当然，如果在松弛偏振态的持续时间所提供的时间窗内不尝试进一步的存取，这些存储单元将会重新居于初始压印状态并写入的信息丢失。
将会看到，仅仅通过监控读出周期中的动态响应来非破坏性地进行根据本发明的松弛存储单元的读出，而且没有返回压印偏振态。这在上述公开的国际专利申请WO02/05288中已经提及，而且将作为同样关于本发明的读出的标准方式，即它是实际上在读出处理中要紧的动态响应和允许在存储的逻辑值之间进行区别的在记录的动态响应中的差别。将会看到，尽管松弛压印存储单元相对于随机存取时间来说是缓慢的，该松弛对应于往该压印存储单元中的写入操作，并行写入的可能性将用来显著地提高位速率。最终将会丢失借助于松弛存储单元存储的数据，但是如上所述地存在许多情况，其中暂时存储数据是必需的或期望的，即使只持续几秒或一秒的几分之一。一个典型的实例是暂时存储在数据的处理操作中产生的中间数据，而且应当在该处理操作后紧接着的一个步骤中上载该中间数据。这可以用所谓高速的高速缓冲存储器或缓冲存储器来实现，但是还应另外分配它们用于永久存储其他类型的数据，例如源代码，也就是说正如用于处理操作中而且必须保留的数据。当然，这减小了对于现有技术中暂时存储数据有效的存储空间，这可能是较大的数据处理操作中的缺陷，在较大的数据处理操作中对内部存储器内永久和暂时的数据存储的需求要求一个大的数据存储容量。
对本领域技术人员来说显而易见地，操作根据本发明带有处于压印(非易失性的)状态和松弛(易失性的)状态中的存储单元的铁电存储装置包括非破坏性的寻址操作，即不发生存储单元的偏振方向的切换。这可与非压印存储装置中的寻址操作相比，当在读出操作中应当切换一行(假设平均分配逻辑零和逻辑一)中平均50％的存储单元时。由于几乎总是应当将读出执行为一整行的读取，即并行地读取在有源字线上的所有存储单元，而且一个数据字等于该行输出的存储单元(或位线)的数量，所以该读出产生一个所谓的干扰，也就是对于无源字线上的非寻址存储单元来说不期望的电压脉冲。这可以通过应用一个适当的电压脉冲协议来进行很大程度上的改善，该电压脉冲协议规定电压电平的施加，该电压电平例如总计达一个选定的分数，通常是对在一个读取周期以外的字线和位线的切换电压的二分之一或三分之一，并在读取周期内将无源字线箝位在比如与有源位线相同的电压电平，从而消除在形成的和后面的之间的潜在差别，这将用来减轻干扰电压的影响。还在必须重置破坏性读取存储单元时应用类似的协议，即切换回到它们的原始偏振态，即逻辑值。这必然需要一种稍微更为复杂的协议，包括平均来说仅仅在一行中一半的存储单元上执行的重置(或更新)，即在一个字线上(涉及用于在铁电存储器中的寻址操作的电压脉冲协议，见国际公开的申请WO02/05287)。在本发明中，当然所有非寻址单元都处于压印状态中，而且通常作为一整行的写入/读取来执行的任何写入/读取操作总是非破坏性的，而且该写入/读取操作将不能产生任何值得一提的干扰，该压印存储单元很大程度上在任何情况下都将对此干扰免疫。
本发明公开了一种方法，它将允许存储器完全致力于永久存储数据，而与此同时，它将允许永久存储的数据被暂时存储而覆盖。当然，这有效地使与本发明一起使用的铁电或电介体存储器的数据存储容量加倍。于是该易失性或松弛状态会在进一步的传送操作中比方说上载或下载了数据之后完全地恢复到原始压印状态。其中当然可以如上所述地存取永久存储的数据。
然而，可能需要保留以第二种方式存储的数据，也就是借助于松弛存储单元中的易失性存储器进行存储。这可以通过使松弛存储单元经受比方说频率为10-1000Hz的反复更新以致它们保持在其易失性状态中来实现。另外，可以把读出数据传送到相同存储装置中的另一个位置，并在交替改变偏振状态时往其中写入该数据，可以随意地留它来进行压印，在此情况下，在尝试一种传统的破坏读出之前将会需要一个更新。然而，对于本领域技术人员来说应该显而易见地，为了最佳地处理其中根据要求或需要的数据存储，可以对存储装置应用适当的映射过程。此外还应该注意到，用于保持存储在松弛或易失性状态中的数据的反复更新操作类似于根据需要以保持存储在动态随机存取存储器(DRAM)中的数据的更新操作，因此按照松弛方式操作的铁电存储器在这一方面类似于DRAM。
实际上可以看到，当压印铁电或电介体存储装置保留在其压印状态中时，可以认为它是一种ROM。可以存取和读出数据，但是不尝试更新或松弛存储单元以及松弛压印的存储器状态。在压印状态中存储的含意是只对该存储器进行一次写入，然后依据要求尽可能多次地进行读出，而且可能在两次读出之间具有长时间间隔。另一方面，如果按照本发明中公开的方式使用相同的存储器，当然可以使数据存储容量加倍，即通过使用易失性或松弛偏振态来实现，其关于在存储器的压印状态中覆盖在永久存储的数据上的一个暂时存储数据。
总之，本发明考虑到铁电或电介体存储装置的操作，其中按照第一种方式的存储装置仅仅作为一种ROM来操作，并具有非破坏读出的优势，通过使用压印存储单元的松弛状态来使按照第二种方式的存储装置作为一种快速瞬态缓冲器来操作，但是其中仍然可以为了非破坏读出而存取数据。正如本领域技术人员将容易理解的，根据本发明可以使用许多不同的协议。最后，可以进行感兴趣而不重要的观察，既然通过压印存储单元的覆盖的数据存储理所当然是易失性和瞬态的，那么就可以观察易失性数据如何从人眼前逐渐消失并实际上消失的无影无踪，返回到初始压印状态。该特异现象会因为本发明的应用而展现在除那些只与数据存储有关的范围外的其他范围中。
权利要求
1.一种用于增加铁电或电介体存储单元的数据存储容量的方法，已经将该存储单元设置在一种预定的残余或非易失性偏振态中，其后允许它达到一种压印状态，其特征在于施加一个或多个电压脉冲，该电压脉冲具有一种形状和极性和/或时间间隔，其足以引起该压印状态的暂时松弛，因此将现有的压印偏振态转变成一种松弛与易失性偏振态，可以利用存储单元的动态偏振响应中的一个变化，或者利用其电荷值中的一个瞬态变化，或者利用这两种变化在一个时间窗中执行的检测或读出操作中区别松弛与易失性偏振态与压印偏振态，其中该时间窗是由松弛与易失性状态的一个时间常数给出。
2.按照权利要求1所述的方法，其中施加多于一个的电压脉冲，其特征在于施加的电压脉冲是双极的。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在存储单元上施加与写入操作相对应的所述电压脉冲，从而用暂时或易失性存储器中相同的或另一个逻辑状态或数据来覆盖一个存储的非易失性逻辑状态或数据。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于依赖于压印存储单元中现有的非易失性逻辑状态来执行所述写入操作，而且该写入操作以一个预定的协议为根据。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于独立于压印存储单元中现有的非易失性逻辑状态来执行所述写入操作，而且该写入以一个预定的协议为根据。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过使存储单元经受所述具有相同极性的电压脉冲来执行所述写入操作。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过使存储单元经受所述带有双极性的电压脉冲来执行所述写入操作。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于使存储单元经受所述的一个或多个具有形状和极性和/或时间间隔的电压脉冲，其导致压印存储单元改变其动态响应，根据预定的协议为所述改变的动态响应分配一个逻辑值或存储的数据。
9.一种用于非破坏读出铁电或电介体存储单元的方法，已经将该存储单元设置在一种预定的残余或非易失性偏振态中，并允许它达到一种压印状态，其特征在于施加一个或多个电压脉冲，该电压脉冲具有一种形状和极性和/或时间间隔，其足以引起一个读出信号，该读出信号表示该单元的非易失性偏振态，但是不改变该存储单元的非易失性偏振态，因此检测的读出信号对应于一个存储的逻辑值或数据，其中在写入操作中已经根据一个预定的协议在存储单元中设置了该存储的逻辑值或数据。
10.一种用于非破坏读出铁电或电介体存储单元的方法，已经将该存储单元设置在一种预定的残余或非易失性偏振态中，并允许它达到一种压印状态，其后暂时将该压印状态转换成一种瞬态易失性偏振态，其特征在于施加一个或多个电压脉冲，该电压脉冲具有一种形状和极性和/或时间间隔，其足以引起一个读出信号，该读出信号表示该存储单元的一种易失性偏振态，但是不显著改变其易失性偏振态，使得可以在时间窗内执行重复的读出操作，其中该存储单元停留在其瞬态或易失性偏振态中，因此检测的读出信号对应于一个存储的逻辑值或数据，而在写入操作中已经根据一个预定的协议在存储单元中设置了该存储的逻辑值或数据，其中可以通过暂时将一个压印存储单元的非易失性偏振态转换成它的一种易失性偏振态，在该压印存储单元上执行所述写入操作
11.一种用于在铁电存储装置中存储和存取数据的方法，该铁电存储装置包括一个存储单元阵列，其中已经往该存储单元中写入数据并允许该存储单元达到一种压印状态，其特征在于通过为一个没有施加电位差的压印存储单元分配第一逻辑值，并通过跨越一个压印存储单元施加一个或多个电位差来分配第二逻辑值，以此覆盖该压印单元来实现存储装置中的暂时和易失性数据存储，因此将存储单元转换成一种松弛偏振态，并通过记录或检测它的一个动态响应来区别一个压印存储单元和一个松弛存储单元，从而可以以一种非破坏性操作方式在一个时间窗中读出暂时存储的数据，其中该时间窗是由松弛偏振态的持续时间所提供。
全文摘要
本发明涉及一种用于增加铁电或电介体存储单元的数据存储容量的方法，已经对该存储单元应用了数据存储并使其达到一种压印状态，使用适当的电压脉冲用于使该压印状态暂时松弛至一种易失性偏振态，可以在非破坏读出操作中区别该易失性偏振态和压印偏振态。使用一个或多个电压脉冲序列来引起读出信号，该读出信号可分别表示存储单元的非易失性偏振态和易失性偏振态，但是不改变所述偏振态。可以通过为压印存储单元分配第一逻辑值和第二逻辑值，并通过将选择的存储单元转换成一种松弛状态，以此可以覆盖压印存储单元来实现铁电或电介体存储装置内存储装置中的暂时和易失性数据存储，从而可以通过检测各个压印和松弛存储单元的动态响应中的差异来区别存储的逻辑值。
文档编号G11CGK1969339SQ200580019798
公开日2007年5月23日 申请日期2005年4月12日 优先权日2004年4月15日
发明者H·G·古德森, G·I·莱斯塔德, I·恩格奎斯特, G·古斯塔夫森 申请人:薄膜电子有限公司