[发明专利]形成阈值开关器件的方法

说明书

本发明涉及一种形成呈现负微分电阻特性的阈值开关器件的方法。该方法包括：在至少两个电极之间淀积从硅倍半噁烷树脂获得的二氧化硅膜，并在电极之间施加一个高于阈值电压的电压。

在现有技术中已经有许多种呈现阈值开关特性的器件。例如，Ovshinsky在美国专利No.3，271，591中描述了这样的器件，其中半导体材料，如基本上是任何金属的晶体或无定形的碲化物、硒化物、硫化物或氧化物淀积在电极之间。然而，该对比文件中所具体论及的半导体和方法是与本发明的权利要求书中半导体和方法不同的。因此，该对比文件中的j-v曲线也不同于本申请的j-v曲线。

还有一些已知的在各种金属氧化物薄膜中呈现负微分电阻特生的阈值开关器件。例如，Bullot等人在Phys.Stat.Sol.（a）71，K1（1982）中描述了从凝胶体淀积氧化钒层中的阈值开关器件;Ansari等人在J.Phys.D：Appl.Phys.29（1987）第1063至1066页中描述了通过对钛金属层进行热氧化而形成的氧化钛膜中的阈值开关器件;Ramesham等人在NASA    Tech    Briefs（1989年11月）第28页中描述了氧化锰膜中的开关器件;以及Morgan等人在Thin    Solid    Films《固体薄膜》15（1973）第123页至131页中描述了在氧化铝膜中的开关器件和负微分电阻。然而，在这些对比文件中描述的材料和特性是与这里所说的本发明的材料和特性不同的。

氧化硅膜的开关器件和负微分电阻的特性也同样有人描述过了。例如，Simmons在Handbook    of    Thih    Film    Technology（《薄膜技术手册》）第14章（1970）中描述了通过包括氧化硅在内的绝缘薄膜的电子导电技术，以及它们的负阻及记忆特性;Al-Ismail等人在J.Mat.Sci.20（1985）第2186至2192中描述了铜-氧化硅-铜体系中的开关和负阻;Morgan等人在Thin    Solid    Films（《固体薄膜》）20（1974）S7至S9中描述了氧化硅膜中的阈值开关和记忆器件;Boelle等人在Applied    Surface    Science（《应用表面科学》）46（1990）第200至205页中描述了应用溶胶低温方法得到的二氧化硅膜的电流-电压特性;以及Klein在J.Appl.Phys.40（1969）第2728至2740页中描述了氧化硅膜的电击穿情况。然而，这些有关金属氧化物的先有技术对比文件，同样没有描述这里所说的本发明的方法和特性。

从硅倍半噁烷树脂获得二氧化硅薄膜涂层的技术已为人所知。例如，Haluska等人在美国专利No.4，756，977中描述了通过在一种溶剂中稀释硅倍半噁烷树脂、将所得溶液涂敷在一块基片上、并对溶剂干燥和加热而形成这种膜的方法。据悉，这种涂层起保护和电绝缘的作用。

现在，本发明已经找到了制作具有所要求特性的开关器件的方法，这就是将源于硅倍半噁烷的二氧化硅薄膜淀积在至少两个电极之间，并在电极之间施加一个高于阈值电压的电压。

本发明涉及一种形成具有负微分电阻特性的阈值开关器件的方法。该方法包括将从硅倍半噁烷树脂获得的非致密的二氧化硅膜淀积在至少两个电极之间的步骤。然后，在电极之间施加一个高于一定阈值电压的电压，从而完成器件的形成过程。

用这种方式形成的器件具有以下特征：1）通过以极大的速率将施加的电压从一个足够高的值减小到低于阈值电压的值，使薄膜的导电状态转变为带有记忆的电阻状态;2）通过施加一个阈值电压，该器件可以从电阻状态转变为带有记忆的导电状态;3）施加一个高于阈值电压的电压导致薄膜呈现稳定的负微分电阻特性。

本发明基于这样的发现：从硅倍半噁烷树脂（薄膜）获得的二氧化硅薄膜呈现奇异的阈值开关和负微分电阻特性。这在过去是特别不希望的，因为这里所提到的薄膜通常用作电绝缘材料。

这些新颖的器件的性能超过所引述的先有技术中器件，例如：

1.该器件能够承载很高的电流密度（例如，1A/cm²）;

2.该器件已经表明能在膜比较厚（例如1微米）的情况下工作，而现有技术则认为膜的厚度大于0.5微米就不起什么作用了;以及

3.全部j-v曲线，特别是在负微分电阻区，已经表明是稳定的和单一的。