[发明专利]基于忆阻器的逻辑门器件、控制方法及逻辑门电路

权利要求书

1.一种基于忆阻器的逻辑门器件，其特征在于，包括：第一顶电极、第一阻变层、第一底电极、第二顶电极、第二阻变层和第二底电极；

所述第一阻变层形成于所述第一顶电极上；

所述第一底电极和所述第二底电极形成于所述第一阻变层上，且所述第一底电极和所述第二底电极间隔设置；

所述第二阻变层形成于所述第一底电极、所述第二底电极以及所述间隔上；

所述第二顶电极形成于所述第二阻变层上；

所述第一顶电极、所述第一阻变层和所述第一底电极构成第一忆阻器；所述第一顶电极、所述第一阻变层和所述第二底电极构成第二忆阻器；所述第二顶电极、所述第二阻变层和所述第一底电极构成第三忆阻器；所述第二顶电极、所述第二阻变层和所述第二底电极构成第四忆阻器；

所述第一顶电极作为所述逻辑门器件的第一输入端；所述第二顶电极作为所述逻辑门器件的第二输入端；所述第一底电极和所述第二底电极均作为所述逻辑门器件的输出端。

2.根据权利要求1所述的基于忆阻器的逻辑门器件，其特征在于，所述第一顶电极，用于输入高电平脉冲信号或低电平脉冲信号；所述高电平脉冲信号作为所述逻辑门器件的逻辑值1；所述低电平脉冲信号作为所述逻辑门器件的逻辑值0；

所述第二顶电极，用于输入高电平脉冲信号或低电平脉冲信号；

所述第一底电极和所述第二底电极，用于输出电流；所述电流用于确定输出电平的高低。

3.根据权利要求1所述的基于忆阻器的逻辑门器件，其特征在于，所述第一顶电极和所述第二顶电极由活性金属材料制成；所述活性金属材料包括TiN和Ti中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的基于忆阻器的逻辑门器件，其特征在于，所述第一阻变层和所述第二阻变层由具有阻变性质的绝缘材料制成；所述具有阻变性质的绝缘材料包括HfO₂和Al₂O₃中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的基于忆阻器的逻辑门器件，其特征在于，所述第一底电极和所述第二底电极由二维材料制成；所述二维材料包括单层和多层石墨烯中的至少一种。

6.一种基于如权利要求1-5任一所述的基于忆阻器的逻辑门器件的控制方法，其特征在于，包括：

将所述逻辑门器件包含的第一忆阻器、第二忆阻器、第三忆阻器和第四忆阻器均设置为低阻态；

向所述第一顶电极和所述第二顶电极输入改变阻态信号，以改变所述第一忆阻器、所述第二忆阻器、所述第三忆阻器和所述第四忆阻器的阻值状态；

根据所述第一忆阻器、所述第二忆阻器、所述第三忆阻器和所述第四忆阻器的阻值状态确定通过所述逻辑门器件的所述第一底电极和所述第二底电极的输出电平。

7.根据权利要求6所述的基于忆阻器的逻辑门器件的控制方法，其特征在于，所述改变阻态信号包括电平脉冲信号、直流电平信号、光信号或磁信号。

8.根据权利要求7所述的基于忆阻器的逻辑门器件的控制方法，其特征在于，所述电平脉冲信号包括低电平脉冲信号和高电平脉冲信号，所述低电平脉冲信号对应所述逻辑门器件的逻辑值0，所述高电平脉冲信号对应所述逻辑门器件的逻辑值1。

9.根据权利要求6所述的基于忆阻器的逻辑门器件的控制方法，其特征在于，根据所述第一忆阻器、所述第二忆阻器、所述第三忆阻器和所述第四忆阻器的阻值状态确定通过所述逻辑门器件的所述第一底电极和所述第二底电极的输出电平，包括：

向所述第一底电极和所述第二底电极输入固定的且小于设定阈值的读取电压；

读取所述逻辑门器件的所述第一底电极或所述第二底电极的输出电流；

根据所述输出电流确定所述逻辑门器件的输出电平。

10.一种逻辑门电路，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的基于忆阻器的逻辑门器件。