DE602004000752T2

DE602004000752T2 - Photochromer nicht-flüchtiger Speicher und partielles Löschverfahren

Info

Publication number: DE602004000752T2
Application number: DE602004000752T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Tsujioka
Original assignee: Osaka Kyoiku University NUC
Current assignee: Osaka Kyoiku University NUC
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2024-02-21
Also published as: KR20050041839A; KR100541137B1; US6885053B1; US20050093045A1; EP1528573A1; JP2005136324A; EP1528573B1; DE602004000752D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen nichtflüchtigen Speicher und ein Löschverfahren zum Löschen von in den nichtflüchtigen Speicher geschriebenen Informationen.
Jede Speicherzelle in Halbleiterspeichern wie einem DRAM (Dynamic Random Access Memory) oder einem EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ist gewöhnlich aus einem Transferelement wie einem Transistor und einem Speicherelement wie einem Kondensator oder einem Transistor mit einem floatenden Gate zusammengesetzt. Durch den Fortschritt der Mikroprozesstechnik sind Halbleiterspeicher mit hoher Speicherkapazität konventionell realisiert worden, und es wird erwartet, dass in Zukunft noch kleinere Transferelemente realisiert werden könnten. Andererseits hat man es bei der Realisierung kleinerer Speicherelemente bereits mit einem Problem zu tun. Dieses behindert die Realisierung von Halbleiterspeichern mit höherer Speicherkapazität.
Als einen Speicher, der in der Lage ist, eine höhere Speicherkapazität zu verwirklichen, schlagen die vorliegenden Erfinder in „Applied Physics Letters", Bd. 83, Nr. 5, S. 937-939 einen nichtflüchtigen Speicher vor, der photochrome Moleküle für ein Speicherelement nutzt. Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf dieser Vorgehensweise.
Das photochrome Molekül, das in dem Speicher benutzt wird, ist ein bistabiles Molekül, welches in einem normalen Bereich der Betriebstemperatur zwei stabile Strukturen annehmen kann. Die Isomerisierung des bistabilen Moleküls von einem ersten Isomer zu einem zweiten Isomer und deren Rückreaktion können herbeigeführt werden, wenn es mit Lichtstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge, d. h. Schreiblicht beziehungsweise Löschlicht, bestrahlt wird.
Die Isomerisierung von dem ersten zu dem zweiten Isomer kann auch durch Injizieren von Löchern und Elektronen in die bistabile molekulare Schicht, welche die bistabilen Moleküle enthält, herbeigeführt werden. Das bedeutet, Informationen können elektrisch in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden. Weiterhin können, da sich die elektrische Leitfähigkeit des Speicherelements entsprechend zu einem Molverhältnis zwischen dem ersten Isomer und dem zweiten Isomer verändert, die in den nichtflüchtigen Speicher geschriebenen Informationen elektrisch ausgelesen werden.
Um die in den nichtflüchtigen Speicher geschriebenen Informationen zu löschen, muss die bistabile molekulare Schicht jedoch mit dem Löschlicht bestrahlt werden. Die Bestrahlung mit dem Löschlicht wird auf einer relativ großen Fläche, die typischerweise der Fläche aller Speicherzellen entspricht, ausgeführt, es sei denn, es wird eine mechanische Steuerung vorgenommen. Da die mechanische Steuerung die Löschgeschwindigkeit beträchtlich verringert, ist es praktisch nicht möglich, einen Teil der in den nichtflüchtigen Speicher geschriebenen Informationen selektiv zu löschen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, selektives Hochgeschwindigkeitslöschen von Informationen, die in einen nichtflüchtigen Speicher geschrieben sind, der bistabile Moleküle für ein Speicherelement benutzt, zu ermöglichen.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nichtflüchtiger Speicher bereitgestellt, der Spei cherzellen umfasst, von denen jede ein Speicherelement einschließlich einer bistabilen molekularen Schicht umfasst, wobei die bistabile molekulare Schicht ein bistabiles Molekül enthält, welches durch Injektion eines Loches und eines Elektrons in die bistabile molekulare Schicht eine Isomerisierung von einem ersten Isomer zu einem zweiten Isomer herbeiführt und durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht mit Löschlicht eine Isomerisierung von dem zweiten Isomer zu dem ersten Isomer herbeiführt, wobei der Speicher konfiguriert ist, um die bistabilen molekularen Schichten aller Speicherzellen mit dem Löschlicht zu bestrahlen, während ein elektrisches Feld an die bistabile molekulare Schicht nur eines Teils der Speicherzellen angelegt wird, der Informationen speichert, die erhalten werden sollen, wenn die Informationen, die im Rest der Speicherzellen gespeichert sind, gelöscht werden.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Löschen von in einen nichtflüchtigen Speicher geschriebenen Informationen angegeben, wobei der nichtflüchtige Speicher Speicherzellen umfasst, von denen jede ein Speicherelement einschließlich einer bistabilen molekularen Schicht umfasst, wobei die bistabile molekulare Schicht ein bistabiles Molekül enthält, welches durch Injektion eines Loches und eines Elektrons in die bistabile molekulare Schicht eine Isomerisierung von einem ersten Isomer zu einem zweiten Isomer herbeiführt und durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht mit Löschlicht eine Isomerisierung von dem zweiten Isomer zu dem ersten Isomer herbeiführt, umfassend eine Bestrahlung der bistabilen molekularen Schichten aller Speicherzellen mit dem Löschlicht, während ein elektrisches Feld an die bistabile molekulare Schicht eines Teiles der Speicherzellen angelegt wird, um die Informationen, die im Rest der Speicherzellen gespeichert sind, zu löschen, ohne die Informationen, die in dem Teil der Speicherzellen gespeichert sind, zu löschen.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nichtnotwendigerweise alle nötigen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
Die Erfindung kann vollständiger an Hand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 eine Schnittdarstellung ist, die schematisch einen nichtflüchtigen Speicher entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein äquivalentes Schaltbild eines nichtflüchtigen Speichers entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3A und 3B Ansichten sind, die schematisch ein Verfahren zum selektiven Löschen von Informationen, die in Speicherzellen gehalten werden, zeigen; und
4 eine Schnittdarstellung ist, die schematisch ein Beispiel einer Struktur zeigt, die in einem Speicherelement verwendet werden kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Bestandteile, welche gleiche oder ähnliche Funktionen erfüllen, werden in den jeweiligen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um eine Überlappung der Beschreibung zu vermeiden.
1 ist eine Schnittdarstellung, die schematisch einen nichtflüchtigen Speicher entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein äquivalen tes Schaltbild eines nichtflüchtigen Speichers entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der nichtflüchtige Speicher 1 enthält ein Halbleitersubstrat 2. Auf dem Halbleitersubstrat 2 sind Wortleitungen WL, Bitleitungen BL, welche die Wortleitungen WL kreuzen, Transferelemente TR, die in der Nähe jedes Schnittpunktes der Wortleitung WL und der Bitleitung BL angeordnet sind, und erste Elektroden 3, die über die Transferelemente TR mit den entsprechenden Bitleitungen BL verbunden sind, ausgebildet und in Spalten- und Zeilenrichtung auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2 angeordnet.
Auf dem Halbleitersubstrat 2 sind weiterhin eine Treiberschaltung DR1 für die Wortleitungen, die mit den Wortleitungen WL verbunden ist, eine Treiberschaltung DR2 für die Bitleitungen, die mit den Bitleitungen BL verbunden ist, und Leseverstärker (nicht dargestellt), die entsprechend mit den Bitleitungen BL verbunden sind, ausgebildet. Obwohl das Transferelement TR in diesem Beispiel aus einem Feldeffekttransistor gebildet ist, kann das Transferelement TR aus jedem anderen Schaltelement oder aus Schaltelementen gebildet sein.
Die erste Elektrode 3 wird mit einer bistabilen molekularen Schicht 4 bedeckt. Die bistabile molekulare Schicht 4 wird mit einer zweiten Elektrode 5, die eine transparente Elektrode ist, bedeckt. In diesem Beispiel bilden die ersten Elektroden 3 und Teile der bistabilen molekularen Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5, die den ersten Elektroden 3 entsprechen, Speicherelemente ST. Weiterhin ist in diesem Beispiel jede Speicherzelle MC aus einem Transferelement TR und einem Speicherelement ST zusammengesetzt.
Der nichtflüchtige Speicher 1 wird in Kombination mit einer Lichtquelle (nicht dargestellt) zum Löschen von Informationen und einem Kontroller (nicht dargestellt) verwendet. Die Lichtquelle wird beispielsweise im Wesentlichen direkt vor der zweiten Elektrode angeordnet, so dass die bistabile molekulare Schicht durch die zweite Elektrode 5 hindurch mit Löschlicht bestrahlt werden kann. Der Kontroller führt verschiedene Steuerungen durch, beispielsweise die Signalversorgung der Treiberschaltungen DR1, DR2 für die Wortleitungen oder die Bitleitungen, die Verarbeitung von Ausgangssignalen des Leseverstärkers, Ein/Aus der Lichtquelle zum Löschen von Informationen und andere.
Im Folgenden wird eine Beziehung zwischen zwei Isomeren bistabiler Moleküle, die im nichtflüchtigen Speicher, der in den 1 und 2 gezeigt ist, verwendet werden können, und den Informationen „0" und „1" verdeutlicht. Es ist zu beachten, dass „Me" eine Methylgruppe in den folgenden chemischen Formeln repräsentiert.
Die durch eine der obigen chemischen Formeln repräsentierte Verbindung ist ein Isomer der durch die andere der obigen chemischen Formeln repräsentierten Verbindung. Beide, das erste und das zweite Isomer, sind in einem relativ weiten Temperaturbereich einschließlich der Raumtemperatur stabil.
Die Isomerisierung von dem ersten Isomer zu dem zweiten Isomer kann durch die Injektion von Löchern und Elektronen in die bistabile molekulare Schicht 4 herbeigeführt werden. Das heißt, durch die Ladungsinjektion kann ein angeregter Zustand, in dem ein Loch auf einem HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) des ersten Isomers existiert und ein Elektron auf einem LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) existiert, generiert werden, und das erste Isomer kann durch diesen angeregten Zustand in das zweite Isomer isomerisiert werden. Somit können binäre Informationen geschrieben werden, beispielsweise, indem man jeweils einen Zustand, in dem das Verhältnis des zweiten Isomers zum ersten Isomer in der bistabilen molekularen Schicht kleiner und einen Zustand, in dem das Verhältnis größer ist, als Information „0" und „1" definiert.
Außerdem steigt der spezifische Widerstand des Speicherelements ST, wenn das Verhältnis des zweiten Isomers zum ersten Isomer in der bistabilen molekularen Schicht 4 größer wird. Daher kann die im Speicherelement ST enthaltene Information ausgelesen werden, indem beispielsweise eine konstante Spannung an das Speicherelement ST angelegt und der Strom, der hindurchfließt, gemessen wird.
Es ist zu beachten, dass eine Spannung, die beim Lesen an das Speicherelement ST angelegt wird, so eingestellt wird, dass sie hinreichend niedriger als eine Spannung ist, die beim Schreiben an das Speicherelement ST angelegt wird. Wenn sich eine Differenz zwischen einer Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4 und einer Austrittsarbeit der ersten Elektrode 3 von einer Differenz zwischen einer Austrittsarbeit der zweiten Elektrode 5 und einer Elektronenaffinität der bistabilen molekularen Schicht 4 unterscheidet, können Ladungen, die in die bistabile molekulare Schicht injiziert werden, entweder Löcher oder Elektronen sein. In diesem Fall findet eine Isomerisierung der bistabilen Moleküle nicht statt, da der angeregte Zustand, der in Zusammenhang mit dem Schreiben beschrieben wurde, nicht erzeugt wird. Das heißt, ein nichtlöschendes Auslesen ist möglich.
Die Isomerisierung vom zweiten Isomer zum ersten Isomer kann durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht 4 mit ultravioletter Strahlung als Löschlicht herbeigeführt werden. Der angeregte Zustand, in dem ein Loch auf dem HOMO des zwei ten Isomers existiert und ein Elektron auf dem LUMO existiert, wird durch Bestrahlung mit Löschlicht generiert, und das zweite Isomer wird durch diesen angeregten Zustand in das erste Isomer isomerisiert. Das heißt, die im Speicherelement ST gehaltene Information „1" kann durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht 4 mit dem Löschlicht in die Information „0" überschrieben werden. Außerdem wird das erste Isomer durch Bestrahlung mit dem Löschlicht nicht in das zweite Isomer isomerisiert, da das erste Isomer und das zweite Isomer unterschiedliche Absorptionswellenlängenbänder aufweisen. Das heißt, die im Speicherelement ST gehaltene Information „0" wird durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht 4 mit dem Löschlicht nicht in die Information „1" umgeschrieben. Daher kann die im Speicherelement ST enthaltene Information in die Information „0" geändert werden, mit anderen Worten, bezogen auf alle Speicherzellen MC kann die im Speicherelement ST enthaltene Information durch Bestrahlung mit Löschlicht gelöscht werden.
Unterdessen können in dieser Ausführungsform in einigen Speicherzellen MC gehaltene Informationen selektiv gelöscht werden, beispielsweise durch das folgende Verfahren.
Die 3A und 3B sind Darstellungen, die schematisch ein Verfahren zum selektiven Löschen von Informationen, die in den Speicherzellen enthalten sind, zeigen.
Wenn, wie oben beschrieben, die bistabile molekulare Schicht 4 mit dem Löschlicht bestrahlt wird, wird der angeregte Zustand, in dem ein Loch auf dem HOMO des zweiten Isomers existiert und ein Elektron auf dem LUMO existiert, generiert, und das zweite Isomer wird durch diesen angeregten Zustand in das erste Isomer isomerisiert. Wenn zu diesem Zeitpunkt beispielsweise unter Nutzung der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 ein elektrisches Feld an die bistabile molekulare Schicht 4 angelegt wird, empfängt das Loch auf dem HOMO eine Kraft in derselben Richtung wie die des elektrischen Feldes, und das Elektron auf dem LUMO empfängt eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung. Wenn die Stärke dieses elektrischen Feldes ausreichend hoch ist, bewegen sich ein Loch und ein Elektron, die durch Bestrahlung mit dem Löschlicht in einem bestimmten bistabilen Molekül generiert worden sind, in entgegengesetzten Richtungen auf ein Paar bistabiler Moleküle zu, welche sandwich-artig zu obigem Molekül angeordnet sind. In Folge dessen kehrt das bistabile Molekül, welches das Loch und das Elektron generiert hat, vom angeregten Zustand in einen Grundzustand zurück. Deshalb wird dieses bistabile Molekül nicht von dem zweiten Isomer zum ersten Isomer isomerisiert.
Darüber hinaus vergrößern das Loch und das Elektron, die sich von dem oben beschriebenen bistabilen Molekül auf das Paar bistabiler Moleküle, die zu diesem angeordnet ist, zu bewegen, durch Wirkung des elektrischen Feldes den Abstand zwischen sich. Gewöhnlich ist die Austrittsarbeit der ersten Elektrode 3 kleiner als die Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4, und die Austrittsarbeit der zweiten Elektrode 5 ist größer als die Elektronenaffinität der bistabilen molekularen Schicht 4. Deshalb fließen das Loch und das Elektron, die durch die Bestrahlung mit Löschlicht generiert worden sind, schnell aus der bistabilen molekularen Schicht 4 zur ersten Elektrode 3 beziehungsweise zur zweiten Elektrode 5. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit, dass Löcher und Elektronen, die durch die Bestrahlung mit Löschlicht generiert werden, in der bistabilen molekularen Schicht 4 rekombinieren, ausreichend reduziert werden, und bistabile Moleküle werden dadurch selten durch Löcher und Elektronen, die in den anderen bistabilen Molekülen generiert werden, vom zweiten Isomer zum ersten Isomer isomerisiert.
Das heißt, wie in 3A dargestellt, wenn die bistabile molekulare Schicht 4 ohne Anlegen des elektrischen Feldes mit dem Löschlicht bestrahlt wird, kann die in der Speicherzelle MC enthaltene Information „1" mit der Information „0" überschrieben werden. Weiterhin kann, wie in 3B dargestellt, wenn die bistabile molekulare Schicht 4 mit dem Löschlicht bestrahlt wird, während das elektrische Feld angelegt ist, die in der Speicherzelle enthaltene Information „1" vor einem Überschreiben in die Information „0" bewahrt werden.
Es ist zu beachten, dass die Isomerisierung vom ersten Isomer zum zweiten Isomer bewirkt werden kann, wenn sowohl Löcher als auch Elektronen durch Anlegen des elektrischen Feldes in die bistabile molekulare Schicht 4 injiziert werden. Eine Injektion sowohl von Löchern als auch von Elektronen in die bistabile molekulare Schicht durch Anlegen des elektrischen Feldes kann unterdrückt werden, indem beispielsweise eine Spannung, die zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 angelegt wird, wesentlich kleiner eingestellt wird, als diejenige beim Schreiben. Alternativ zum eben Beschriebenen ist es dort, wo die Polarität der an das Speicherelement ST angelegten Spannung derjenigen beim Schreiben entgegengesetzt ist, möglich, die Injektion von Löchern und Elektronen in die bistabile molekulare Schicht durch Anlegen des elektrischen Feldes zu unterdrücken, auch wenn eine relativ hohe Spannung angelegt wird.
Die Austrittsarbeit der ersten Elektrode 3 als Anode und die Austrittsarbeit der zweiten Elektrode 5 als Kathode liegen zwischen der Elektronenaffinität und der Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4. Gewöhnlich wird ein me tallisches Material mit einer größeren Austrittsarbeit für die erste Elektrode 3 als Anode und ein metallisches Material mit einer kleineren Austrittsarbeit für die zweite Elektrode 5 als Kathode verwendet. Daraus resultierend kann eine Potentialbarriere für die Injektion eines Loches von der ersten Elektrode 3 in die bistabile molekulare Schicht 4 und eine Potentialbarriere für die Injektion eines Elektrons von der zweiten Elektrode 5 in die bistabile molekulare Schicht 4 relativ klein eingestellt werden.
In solch einer Struktur sind die Potentialbarriere für die Injektion eines Elektrons von der ersten Elektrode 3 in die bistabile molekulare Schicht 4 und die Potentialbarriere für die Injektion eines Loches von der zweiten Elektrode 5 in die bistabile molekulare Schicht 4 relativ groß. Daher kann beim Löschen durch Anlegen einer ersten Spannung zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5, so dass die zweite Elektrode 5 ein höheres elektrisches Potential aufweist als die erste Elektrode 3, bei Anlegen des elektrischen Feldes sowohl die Injektion von Löchern als auch von Elektronen in die bistabile molekulare Schicht 4 unterdrückt werden, selbst wenn die erste Spannung relativ hoch ist.
Beim Schreiben der Information „1" können Löcher und Elektronen durch Anlegen einer zweiten Spannung zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5, die eine gegenüber der ersten Spannung 1 entgegengesetzte Polarität aufweist, effizient in die bistabile molekulare Schicht 4 injiziert werden. Des Weiteren ist ein nichtlöschendes Auslesen mit geringem Energieverbrauch in dem Fall möglich, dass eine dritte Spannung, welche die gleiche Polarität aufweist, wie die zweite Spannung, und die wesentlich kleiner als die zweite Spannung ist, zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 angelegt und ein Strom, der durch das Speicherelement ST fließt, detektiert wird.
Die folgende Struktur kann in dem Speicherelement ST verwendet werden.
4 ist eine Schnittdarstellung, die schematisch ein Beispiel einer Struktur zeigt, die in einem Speicherelement verwendet werden kann.
Das Speicherelement ST enthält zwischen der ersten Elektrode 3 und der bistabilen molekularen Schicht 4 eine Löcherinjektionsschicht 6. Außerdem enthält das Speicherelement ST zwischen der zweiten Elektrode 5 und der bistabilen molekularen Schicht 4 eine Elektroneninjektionsschicht 7.
Die Ionisierungsenergie der Löcherinjektionsschicht 6 ist kleiner als die Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4. Zusätzlich ist die Elektronenaffinität der Löcherinjektionsschicht 6 kleiner als die Elektronenaffinität der bistabilen molekularen Schicht 4. Des Weiteren liegen die Austrittsarbeit der ersten Elektrode 3 und die Elektronenaffinität der bistabilen molekularen Schicht 4 zwischen der Ionisierungsenergie und der Elektronenaffinität der Löcherinjektionsschicht 6.
Andererseits ist die Elektronenaffinität der Elektroneninjektionsschicht 7 größer als die Elektronenaffinität der bistabilen molekularen Schicht 4. Weiterhin ist die Ionisierungsenergie der Elektroneninjektionsschicht 7 größer als die Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4. Außerdem liegen die Austrittsarbeit der zweiten Elektrode 5 und die Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4 zwischen der Ionisierungsenergie und der Elektronenaffinität der Elektroneninjektionsschicht 7.
Wenn solch eine Struktur verwendet wird, werden die Potenzialbarrieren für die Injektion eines Loches und eines Elektrons bei Anlegen der ersten Spannung größer. Daher kann bei Anlegen der ersten Spannung, selbst wenn die erste Spannung höher ist, sowohl die Injektion von Löchern als auch die Injektion von Elektronen in die bistabile molekulare Schicht 4 unterdrückt werden. Es ist anzumerken, dass dieser Effekt auch erzielt werden kann, wenn nur eine der Löcherinjektionsschicht 6 und der Elektroneninjektionsschicht 7 für das Speicherelement ST zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus kann dieser Effekt ebenso erreicht werden, wenn eine Löchertransportschicht zwischen der Löcherinjektionsschicht 6 und der bistabilen molekularen Schicht 4 eingefügt wird, oder wenn eine Elektronentransportschicht zwischen der Elektroneninjektionsschicht 7 und der bistabilen molekularen Schicht 4 eingefügt wird.
In diesem Löschverfahren werden, wie oben beschrieben, alle bistabilen molekularen Schichten 4 mit dem Löschlicht bestrahlt, während das elektrische Feld anliegt, d. h., die Speicherelemente ST der Speicherzellen MC, die zu erhaltende Informationen enthalten, mit Haltesignalen versorgt werden, ohne das elektrische Feld an die Speicherelemente ST der Speicherzellen MC, die zu löschende Informationen enthalten, anzulegen. Deshalb werden in der Treiberschaltung DR1 für die Wortleitungen WL eine Struktur, die ein Signal, welches bewirkt, dass sich die Transferelemente TR in einem leitenden Zustand befinden, jeweils nur an einer der Wortleitungen WL bereitstellen kann, und eine Struktur, die solche Signale gleichzeitig an einer Mehrzahl von Wortleitungen WL bereitstellen kann, verwendet. Ebenso werden in der Treiberschal tung DR2 für die Bitleitungen eine Struktur die jeweils nur eine der Bitleitungen BL mit einem Haltesignal versorgen kann, und eine Struktur, welche die gleichzeitige Versorgung einer Mehrzahl von Bitleitungen BL mit Haltesignalen ermöglicht, verwendet.
So können, wenn die in 2 dargestellte Schaltungsanordnung verwendet wird, beispielsweise Informationen neben der Gruppe von Speicherzellen, die aus Speicherzellen MC besteht, die in einer Linie in Zeilenrichtung angeordnet sind, oder neben der Gruppe von Speicherzellen, die aus Speicherzellen MC besteht, die in einer Linie in Spaltenrichtung angeordnet sind, gelöscht werden. Alternativ können, wenn andere Schaltungsanordnungen verwendet werden, die Informationen durch die Speicherzelle MC gelöscht werden.
In dem oben beschriebenen nichtflüchtigen Speicher 1 können zusätzlich zu einer durch die obigen chemischen Formeln repräsentierten organischen Verbindung verschiedene Verbindungen als das bistabile Molekül genutzt werden. Typische bistabile Moleküle, die in dem nichtflüchtigen Speicher 1 genutzt werden können, werden nachfolgend veranschau licht.
Die bistabile molekulare Schicht 4 kann einen Typ eines bistabilen Moleküls oder eine Vielzahl von Typen bistabiler Moleküle enthalten. Weiterhin kann die bistabile molekulare Schicht 4 zusätzlich zu den bistabilen Molekülen andere Materialien enthalten. Zum Beispiel kann die bistabile molekulare Schicht 4 ein später beschriebenes Material in Bezug auf die Löcherinjektionsschicht 6 oder die Elektronentransportschicht 7 enthalten. Die bistabile molekulare Schicht 4 muss nicht entsprechend der Speicherelemente ST unterteilt sein, sie kann eine durchgehende Schicht sein. Die bistabile molekulare Schicht 4 kann beispielsweise durch Aufdampfen erzeugt werden.
Als Material der ersten Elektrode 3 ist es möglich, einen anorganischen Leiter, wie eine Kathode einer OLED (Organic Light-Emitting Diode), beispielsweise ein Metall wie Magnesium oder eine Legierung wie eine Magnesium-Indium-Legierung, zu nutzen. Die erste Elektrode 3 kann durch Bildung einer geschlossenen Schicht, beispielsweise durch ein Zerstäubungsverfahren, und anschließende Strukturierung der Schicht erzeugt werden.
Als Material der zweiten Elektrode 5 ist es möglich, einen anorganischen Leiter, wie eine Anode der OLED, beispielsweise ITO (Indium Tin Oxide), zu nutzen. Die zweite Elektrode 5 muss nicht entsprechend der Speicherelemente ST unterteilt sein, sie kann eine durchgehende Schicht sein. Die zweite Elektrode 5 kann beispielsweise durch ein Zerstäubungsverfahren gebildet werden.
Es ist anzumerken, dass die erste Elektrode 3, die bistabile molekulare Schicht 4 und die zweite Elektrode 5 in 1 sequenziell auf dem Substrat 2 übereinander geschichtet sind, jedoch auch in der umgekehrten Reihenfolge übereinander ge schichtet werden können. In jedem Fall muss die Elektrode, die auf der Seite der Lichtquelle angeordnet ist, in der Lage sein, das Löschlicht durchzulassen.
Als Materialien für die Löcherinjektionsschicht 6 und die Löchertransportschicht ist es möglich, die gleichen Materialien wie für die Löcherinjektionsschicht oder die Löchertransportschicht in der OLED, beispielsweise organische Materialien wie Oligoamin oder Oligothiophen, einen anorganischen Halbleiter wie Vanadiumoxid oder einen anorganischen Isolator wie Lithiumfluorid zu nutzen. Als Löchertransportschicht wird gewöhnlich eines mit einer Ionisierungsenergie verwendet, die zwischen der Ionisierungsenergie der Löcherinjektionsschicht 6 und der Ionisierungsenergie der bistabilen molekularen Schicht 4 liegt. Die Löcherinjektionsschicht 6 und die Löchertransportschicht müssen nicht entsprechend der Speicherelemente ST unterteilt sein, sie können durchgehende Schichten sein. Die Löcherinjektionsschicht 6 und die Löchertransportschicht können beispielsweise durch ein Auf dampfverfahren gebildet werden.
Als Materialien für die Elektroneninjektionsschicht 7 und die Elektronentransportschicht ist es möglich, die gleichen Materialien wie für die Elektroneninjektionsschicht und die Elektronentransportschicht in der OLED, ein organisches Material, wie ein oxadiazolbasiertes Material, oder einen organometallischen Komplex wie Alq₃ zu nutzen. Als Elektronentransportschicht wird gewöhnlich eines mit einer Elektronenaffinität verwendet, die zwischen der Elektronenaffinität der Elektroneninjektionsschicht 7 und der Elektronenaffinität der bistabilen molekularen Schicht 4 liegt. Die Elektroneninjektionsschicht 7 und die Elektronentransportschicht müssen nicht entsprechend der Speicherelemente ST unterteilt sein, sie können durchgehende Schichten sein. Die Elektroneninjek tionsschicht 7 und die Elektronentransportschicht können beispielsweise durch ein Aufdampfverfahren gebildet werden.

Claims

Nichtflüchtiger Speicher (1), der Speicherzellen (MC) umfasst, von denen jede ein Speicherelement (ST) einschließlich einer bistabilen molekularen Schicht (4) umfasst, wobei die bistabile molekulare Schicht (4) ein bistabiles Molekül enthält, welches durch Injektion eines Loches und eines Elektrons in die bistabile molekulare Schicht (4) eine Isomerisierung von einem ersten Isomer zu einem zweiten Isomer herbeiführt und durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht (4) mit Löschlicht eine Isomerisierung von dem zweiten Isomer zu dem ersten Isomer herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (1) konfiguriert ist, um die bistabilen molekularen Schichten (4) aller Speicherzellen (MC) mit dem Löschlicht zu bestrahlen, während ein elektrisches Feld an die bistabile molekulare Schicht (4) nur eines Teils der Speicherzellen (MC) angelegt wird, der Informationen speichert, die erhalten werden sollen, wenn die Informationen, die im Rest der Speicherzellen (MC) gespeichert sind, gelöscht werden.
Speicher (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (ST) weiter eine erste Elektrode (3), die zu einer Hauptoberfläche der bistabilen molekularen Schicht (4) weist, und eine zweite Elektrode (5), die zu der anderen Hauptoberfläche der bistabilen molekularen Schicht (4) weist, enthält.
Speicher (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (ST) ferner eine Löcherinjektionsschicht (6) zwischen der ersten Elektrode (3) und der bistabilen molekularen Schicht (4) enthält.
Speicher (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (ST) ferner eine Elektroneninjektionsschicht (7) zwischen der zweiten Elektrode (5) und der bistabilen molekularen Schicht (4) aufweist.
Speicher (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsarbeit der ersten Elektrode (3) größer als die der zweiten Elektrode (5) ist, und der Speicher (1) ausgelegt ist, um das elektrische Feld durch Anlegen einer ersten Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 5) in einer Weise auszubilden, dass die zweite Elektrode (5) ein höheres Potential als die erste Elektrode (3) hat.
Speicher (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (1) ausgelegt ist, um von der ersten und zweiten Elektrode (3, 5) entsprechend ein Loch und ein Elektron in die bistabile molekulare Schicht (4) zu injizieren, indem eine zweite Spannung, deren Polarität der Polarität der ersten Spannung, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 5) einer der Speicherzellen (MC) anliegt, wenn die Information „0" oder „1" in die Speicherzelle (MC) geschrieben wird, entgegengesetzt ist.
Speicher gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher ausgelegt ist, um einen Strom zu detektie ren, der durch das Speicherelement (ST) einer der Speicherzellen (MC) fließt, während eine dritte Spannung angelegt wird, welche die gleiche Polarität wie die zweite Spannung aufweist und die kleiner als die zweite Spannung ist, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 5) der Speicherzelle (MC) anliegt, wenn die in der Speicherzelle gespeicherte Information ausgelesen wird.
Verfahren zum Löschen von in einen nichtflüchtigen Speicher (1) geschriebenen Informationen, wobei der nichtflüchtige Speicher (1) Speicherzellen (MC) umfasst, von denen jede ein Speicherelement (ST) einschließlich einer bistabilen molekularen Schicht (4) umfasst, wobei die bistabile molekulare Schicht (4) ein bistabiles Molekül enthält, welches durch Injektion eines Loches und eines Elektrons in die bistabile molekulare Schicht (4) eine Isomerisierung von einem ersten Isomer zu einem zweiten Isomer herbeiführt und durch Bestrahlung der bistabilen molekularen Schicht (4) mit Löschlicht eine Isomerisierung von dem zweiten Isomer zu dem ersten Isomer herbeiführt, umfassend eine Bestrahlung der bistabilen molekularen Schichten (4) aller Speicherzellen (MC) mit dem Löschlicht, während ein elektrisches Feld an die bistabile molekulare Schicht (4) eines Teiles der Speicherzellen (MC) angelegt wird, um die Informationen, die im Rest der Speicherzellen (MC) gespeichert sind, zu löschen, ohne die Informationen, die in dem Teil der Speicherzellen (MC) gespeichert sind, zu löschen.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (ST) weiter eine erste Elektrode (3), die an einer Hauptoberfläche der bistabilen mo lekularen Schicht (4) anliegt, und eine zweite Elektrode (5), die an der anderen Hauptoberfläche der bistabilen molekularen Schicht (4) anliegt, enthält, die Austrittsarbeit der ersten Elektrode (3) größer ist als die der zweiten Elektrode (5) und das elektrische Feld durch Anlegen einer ersten Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 5) in einer Weise ausgebildet wird, dass die zweite Elektrode (5) ein höheres Potential als die erste Elektrode (3) hat.