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CN101548403B

Electrically actuated switch

Abstract

An electric switch (100', 200') includes a first electrode (102), a second electrode (104) and an active area (306) arranged between them. The active region includes: at least one primary active region (308, 308'), including at least one material that can be doped or undoped to change its electrical conductivity; and a secondary active region (310), including The main active region(s) provide at least one material as a source/sink of the ion species of the dopant. A method of operating the switch is also provided.

CN101548403B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 13

Term

Projected expiry 3 October 2027.

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  5. Projected expiry

10 claims: 1 independent, 9 dependent

  1. 1
    一种电动开关(100'、200‘),其具有可配置的通/断极性,并且包括: 第一电极(102); 第二电极(104);以及 设置在它们之间的活性区(306),所述活性区包括: 至少一个主活性区(308、308‘),所述至少一个主活性区(308、308‘)包括第一主活性 区(308)和第二主活性区(308,),每个主活性区都包括用于输送和宿存用作掺杂剂的离子 以控制电子经过该开关的流动的至少一种材料,该至少一种材料是既是电学上半导电的又 是弱离子导体;以及 次活性区(310),其被设置在所述第一主活性区和所述第二主活性区之间并且包括用 于为所述第一和第二主活性区提供离子掺杂剂的源/宿的至少一种材料; 能够通过初始使所述掺杂剂朝所述第一电极或所述第二电极中的任一个漂移以设定 所述开关的初始通/断极性而将所述开关配置成给定状态。
  2. 2
    如权利要求1所述的开关,该开关是交叉开关或采用一列式配置的开关。
  3. 3
    如权利要求1所述的开关,其中两个电极都是金属或者所述电极之一是金属而所述 电极的另一个是半导体。
  4. 4
    如权利要求1所述的开关,其中用于所述至少一个主活性区的所述至少一种材料是 膜,该膜的电导率能够作为离子种类的函数从相对低的电导率可逆地变化到相对高的电导 率,所述离子种类经由离子输送或漂移而被注入到用于所述至少一个主活性区的所述至少 一种材料内或从用于所述至少一个主活性区的所述至少一种材料中排出。
  5. 5
    如权利要求1所述的开关,其中所述次活性区的所述离子掺杂剂从那些作为用于所 述至少一个主活性区的所述至少一种材料的电掺杂剂中选择,并且由此将所述至少一个主 活性区的电导率从相对低的电导率变化到相对高的电导率或者从相对高的电导率变化到 相对低的电导率。
  6. 6
    如权利要求1所述的开关,其中用于所述至少一个主活性区的所述至少一种材料和 用于所述次活性区的至少一种材料是从由以下组成的组中选择的组中选择的:(1)过渡金 属、稀土金属和碱土金属的氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、磷化物、碑化物、氯化物和漠化 物;(2)来自列表⑴ 的彼此相似的化合物的合金;以及 ⑶ 混合的化合物,其中存在与至 少一种负电性元素组合的至少两种不同的金属原子。
  7. 7
    如权利要求1所述的开关,还包括在所述第一电极和所述主活性区之间设置的非共 价界面(106a) ο &如权利要求1所述的开关,其中所述主活性区的厚度小于中度高掺杂的半导体中的 载流子的耗尽宽度。
  8. 8
    9. 如权利要求1所述的开关,其具有能够被改变的电导,包括: 所述开关具有能够在一范围内被改变的电导,所述范围的程度取决于多少离子掺杂剂 被注入到所述至少一个主活性区内或在所述至少一个主活性区中产生多少离子掺杂剂。
  9. 9
    10. 一种反转权利要求1所述的电动开关的通/断极性的方法,所述方法包括对以下步 骤中的至少一个执行至少一次: 如果所述开关的所述通/断极性使得给所述第二电极外加正偏压就接通所述开关,则 对所述第二电极施加正偏压达足够长的时间以使得所有正掺杂剂漂移到所述第一电极,在 CN 101548403 Β 这种情况下所述开关的所述通/断极性被反转并且当对所述第二电极施加负偏压时它将 接通; 如果所述开关的所述通/断极性使得给所述第二电极外加负偏压就接通所述开关,则 对所述第二电极施加负偏压达足够长的时间以使得所有正掺杂剂漂移到所述第二电极,在 这种情况下所述开关的所述通/断极性被反转并且当对所述第二电极施加正偏压时它将 接通。
  10. 10
    11. 一种用于在权利要求1所述的电动开关中的两个不同状态之间进行可逆切换的方 法,所述方法包括: 提供用于初始使所述掺杂剂朝所述第一电极或所述第二电极中的任一个漂移的电压 源(420),以及 对以下步骤中的至少一个执行至少一次: 或者: 对所述第二电极外加正电压达足够长的时间以使得正离子掺杂剂从所述次活性区注 入到所述第一电极附近的所述主活性区内,从而在所述开关的操作期间,当所述第二电极 被负向偏置时将所述第二电极的通/断极性限定为接通状态,或者当所述第二电极被正向 偏置时将所述第二电极的通/断极性限定为关断状态; 或者: 对所述第二电极外加负电压达足够长的时间以使得正离子掺杂剂从所述次活性区注 入到所述第二电极附近的所述主活性区内,从而在开关的操作期间,当所述第二电极被正 向偏置时将所述第二电极的通/断极性限定为接通状态,或者当所述第二电极被负向偏置 时将所述第二电极的通/断极性限定为关断状态。 CN 101548403 Β
Independent claims10