JPH05218445A - 強誘電体メモリ - Google Patents

強誘電体メモリ

Info

Publication number
JPH05218445A
JPH05218445A JP2273592A JP2273592A JPH05218445A JP H05218445 A JPH05218445 A JP H05218445A JP 2273592 A JP2273592 A JP 2273592A JP 2273592 A JP2273592 A JP 2273592A JP H05218445 A JPH05218445 A JP H05218445A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ferroelectric
voltage
polarization
data
electric field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2273592A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Omura
正由 大村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP2273592A priority Critical patent/JPH05218445A/ja
Publication of JPH05218445A publication Critical patent/JPH05218445A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、メモリとして長い寿命を有し、かつ
非破壊読み出しでデータを読み出しできる高集積化に適
したものとする。 【構成】強誘電体膜(1) を挟む各電極(2,3) に対し、書
込み手段(21)により抗電界を発生する電圧よりも高い電
圧を印加すると、強誘電体膜(1) には残留分極が生じ、
この残留分極をもって強誘電体膜(1) へのデータ記憶が
行われる。一方、各電極に対し抗電界を発生する電圧よ
りも低い電圧を読出手段(22)により印加すると、強誘電
体膜(1) における残留分極の方向に応じた大きさの電流
が流れる。この電流の大きさが読出手段(23)により検出
され、強誘電体膜(1) からのデータの読み出しが行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体の残留分極の
ヒステリシス特性を利用した強誘電体メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】強誘電体材料は印加電界に対する残留分
極のヒステリシス特性を有しており、このヒステリシス
特性を利用して不揮発性メモリとして使用されている。
すなわち、強誘電体材料に対して電界を加えると、強誘
電体材料には分極が生じる。この分極は電界をなくして
も正方向の残留分極として残る。次に強誘電体材料に加
える電界を負方向とし、この後に負の電界をなくすと、
強誘電体材料には負方向の残留分極が残る。従って、正
負方向の各残留分極を「0」「1」の各データとして強
誘電体材料への書込みができ、又これら残留分極の正負
方向からデータ「0」「1」の読み出しができる。
【0003】かかる強誘電体メモリの構造は大きく分け
て2種類ある。その1つは単純マトリックス構造であっ
て、各ストライプ電極をマトリックス状に配線し、この
マトリックス状の電極を強誘電体を挟んで対向配置した
ものとなっている。そして、各ストライプ電極の交差点
に当たる強誘電体の部分を1つのメモリセルとして形成
している。このような単純マトリックス構成であれば、
構造が簡単で、高密度のデータ記憶が可能となる。
【0004】又、他の強誘電体メモリはアクティブマト
リックス構造であって、1つの強誘電体メモリセルに対
して1つのスイッチ素子が設けられている。このような
構造であれば、構造が複雑となり、高密度化に限界があ
る。ところで、強誘電体メモリに対するデータの読み出
し法としては、 (1) 選択したメモリセルの再書込みが必要な分極反転電
流を利用する破壊読み出し法。
【0005】(2) 特開平2−154389号公報に記載
されているような単純マトリックス構造の強誘電体メモ
リにおいて、強誘電薄膜自身の自己反転現象、つまり外
部パルスを印加したときに初期の分極状態に戻る現象を
低インピーダンスの書込み、読み出しによって、非選択
メモリセルへの影響を抑えながら書込み読み出しを行う
方法。などがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記破
壊読み出し法では分極反転が繰り返されるので、強誘電
体の性質が劣化し、残留分極が小さくなる。このため、
メモリとしての寿命が短く、かつ複雑な構成の再書き込
み回路が必要となる。又、自己反転現象を利用する方法
は実現性は高いが、これを実現するための具体的なメカ
ニズム及びデバイス構造が未だ見い出されていないのが
現状である。
【0007】そこで本発明は上記課題を解決するため
に、メモリとして長い寿命を有し、かつ非破壊読み出し
でデータを読み出しできる高集積化に適した強誘電体メ
モリを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、残留分極及び
抗電界がそれぞれ異なる少なくとも2つの強誘電体材料
を合わせて形成した強誘電体膜と、この強誘電体膜を挟
んで対向配置された各電極とを備えて上記目的を達成し
ようとする強誘電体メモリである。
【0009】この場合、強誘電体膜は、低抗電界で大き
な残留分極を有する第1強誘電体材料及び高抗電界で小
さな残留分極を有する第2強誘電体材料を合わせたもの
となっている。
【0010】
【作用】このような手段を備えたことにより、強誘電体
膜を挟む各電極に対し、書込み手段により抗電界を発生
する電圧よりも高い電圧を印加すると、強誘電体膜には
残留分極が生じ、この残留分極をもって強誘電体膜への
データ記憶が行われる。
【0011】一方、各電極に対し読出手段により抗電界
を発生する電圧よりも低い電圧を印加すると、強誘電体
膜における残留分極の方向に応じた大きさの電流が検出
され、強誘電体膜からのデータの読み出しが行われる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
【0013】図1は強誘電体メモリの構成図である。強
誘電体膜1には、その上面及び下面に複数のストライプ
電極2、2…及び3、3…をマトリックス状に配線した
各マトリックス状電極が設けられている。これらマトリ
ックス状電極は、強誘電体膜1を挟んで対向配置し、か
つ強誘電体膜1の上面及び下面における各ストライプ電
極の各交差点がそれぞれ対応している。しかるに、これ
らストライプ電極の交差点における強誘電体膜1にはメ
モリセル1a、1b、…が形成される。
【0014】又、各ストライプ電極2、2…及び3、3
…のうち、ストライプ電極2、2…には行切換制御部4
が接続され、ストライプ電極3、3…には列切換制御部
5が接続されている。
【0015】強誘電体膜1は、残留分極及び抗電界のそ
れぞれ異なる少なくとも2つの各強誘電体材料を合わせ
て形成したもので、図2に示すようなヒステリシス特性
を有している。
【0016】具体的に強誘電体膜1は、図3のヒステリ
シス特性に示すように低抗電界epcで大きな残留分極P
prを有する第1強誘電体材料10と、図4のヒステリシ
ス特性に示すように高抗電界eqcで小さな残留分極Pqr
を有する第2強誘電体材料11を合わせた混合膜となっ
ている。
【0017】ここで、これら抗電界epc、eqc及び各残
留分極Ppr、Pqrの大きさの関係は 、 epc<eqcpr>Pqr となっている。
【0018】又、第1強誘電体材料10はジルコンチタ
ン酸鉛に対してドナーを発生する元素、例えばNb、L
a、Biを添加したものであり、第2強誘電体材料11
はジルコンチタン酸鉛に対してアクセプタを発生する元
素、例えばCr、Fe、Mm、Co、Cuを添加したも
のである。図5及び図6は強誘電体膜1における各メモ
リセルの断面構造を示している。
【0019】ところで、強誘電体膜1を理論的に解析す
ると、自由エネルギをfとすれば、 f=(α/2)P2 +(β/4)P4 +(α´/2)Q2 +(β´/4)Q4 +kPQ−(P+Q)e …(1) により与えられる。
【0020】ここで、α、α´は温度関数であって、強
誘電状態ではα<0、α´<0となる。P、Qはそれぞ
れ異なるヒステリシス特性を有する第1強誘電体材料1
0、第2強誘電体材料11の分極、eは外部電界の強
さ、kは第1と第2強誘電体材料10、11との間の相
互作用係数である。一方、各分極P、Qの時間依存は次
式により与えられる。
【0021】
【数1】 ここで、γ1 、γ2 は各分極P、Qを有する第1及び第
2強誘電体材料10、11における各粘性係数である。
【0022】なお、各係数は、 α=−1、α´=−1 β=1、β´=3 γ1 <γ2 k=1 とする。
【0023】しかるに、これら第1及び第2強誘電体材
料10、11を合わせた強誘電体膜1における各メモリ
セル1a、1b…は図2に示すようなヒステリシス特性
を有するものとなる。
【0024】上記行切換制御部4及び列切換制御部5に
は、切換回路20を介して書込み回路21及び読出し回
路22が接続されるとともに検出回路23が接続されて
いる。
【0025】書込み回路21は行列の各切換制御部4、
5を通し、これら切換制御部4、5により選択されたメ
モリセルに対応する各ストライプ電極2、3に対し、図
2に示す抗電界ec を発生する電圧よりね高い電圧、又
は抗電界−ec を発生する電圧より低い電圧を印加し、
正負の残留分極を生じさせ、正方向の残留分極をデータ
「0」、負方向の残留分極をデータ「1」として書き込
む機能を有している。
【0026】読出し回路22は各ストライプ電極2、3
に対し抗電界ec を発生する電圧よりも低い電圧を印加
し、このときに流れる電流から強誘電体膜1からのデー
タ「1」「0」の読み出しを行う機能を有している。具
体的に読出し回路22は図7に示すドライブ波形信号を
各ストライプ電極2、3に加えるもので、このドライブ
波形信号は正の振幅e0 が抗電界ec を発生する電圧よ
りも低く、負の振幅e1 が振幅e0 及びヒステリシスの
変化点の電界e´を発生する電圧よりも低く、つまり e1 =(e0 /2)<e0 <ec の関係を満たす振幅となっている。なお、このドライブ
波形信号は正弦波に限らず、矩形波、三角波、又はこれ
ら波形を組み合わせた波形でもよい。
【0027】検出回路23は、ドライブ波形信号が各ス
トライプ電極2、3に加えられたときに流れる電流の大
きさを検出して強誘電体膜1に記憶されたデータが
「1」か「0」かを判定する機能を有している。次に上
記の如く構成された強誘電体メモリに対するデータ書込
み及び読出しの作用について説明する。
【0028】行及び列切換制御部4、5は各ストライプ
電極2、3のうち、例えばメモリセル1aを選択する各
ストライプ電極2、3を選択制御する。又、切換回路2
0は書込み回路21に対して切換接続し、この書込み回
路21を行及び列の各切換制御部4、5に対して接続す
る。
【0029】この状態に書込み回路21は、「1」又は
「0」のデータに応じて抗電界ecを発生する電圧より
高い電圧、又は抗電界−ec を発生する電圧より低い電
圧を出力する。
【0030】ここで、抗電界ec を発生する電圧より高
い電圧が各ストライプ電極2、3を通してメモリセル1
aに加わると、このメモリセル1aには分極が生じる。
この分極は、電圧印加をなくしても残留分極Pk として
残る。これにより、メモリセル1aには残留分極Pk
データ「0」として書き込まれる。
【0031】又、抗電界−ec を発生する電圧より低い
電圧が各ストライプ電極2、3を通してメモリセル1b
に加わると、このメモリセル1bには残留分極Pk とは
反対方向の分極が生じ、これが残留分極−Pk として残
る。これにより、メモリセル1aには残留分極−Pk
データ「1」として書き込まれる。
【0032】一方、切換回路20の切換接続により読出
し回路22が行及び列の各切換制御部4、5に接続され
ると、読出し回路22は図7に示すドライブ波形信号を
各ストライプ電極2、3に加える。このとき、抗電界e
c を発生する電圧よりも低い正の振幅e0 がメモリセル
1aに加わると、データ「0」の残留分極Pk に応じた
大きさの電流が流れる。このとき、検出回路23はこの
電流の大きさを検出してデータ「0」を判定する。
【0033】ところで、強誘電体膜1は図2に示すヒス
テリシス特性を有しているので、各残留分極Pk 、−P
k における各電界、つまり正の振幅e0 及び負の振幅e
1 で発生する各電界に対する微分誘電率(ヒステリシス
の傾き)に大きな差があるため、その出力電流の大きさ
には大きな差が生じる。しかるに、検出回路23はこの
電流の大きさを検出してデータ「0」を判定する。
【0034】又、負の振幅e1 がメモリセル2aの各ス
プライト電極2、3に加わると、データ「1」の残留分
極−Pk に応じた大きさの電流が流れる。このとき、検
出回路23はこの電流の大きさを検出してデータ「1」
を判定する。
【0035】この場合、上記ドライブ波形信号の正の振
幅e0 及び負の振幅e1 は上記関係に設定されているの
で、残留分極Pk 、−Pk を減極する方向にも電圧が印
加されるが、正弦波電圧である為、実際には減極するこ
とはない。従って、抗電界ec よりも低い電界を加えれ
ば、分極状態が反転したり破壊することはない。
【0036】このように上記一実施例によれば、強誘電
体膜1を挟む各ストライプ電極2、3に対し抗電界ec
を発生する電圧よりも高い電圧を印加して強誘電体膜1
にデータを記憶し、一方、各ストライプ電極2、3に対
し抗電界ec を発生する電圧よりも低い電圧を印加して
強誘電体膜1のデータを読み出すようにしたので、強誘
電体膜1に書き込まれたデータを破壊せずに読み出すこ
とができ、かつ強誘電体膜1の残留分極が小さくなるこ
ともなくメモリとして性能が劣化することなく長い寿命
を持つことができる。又、データ読み出しの電圧を抗電
界ec を生じる電圧よりも低い電圧を印加するので、各
メモリセルのストロークの改善でき、さらに使用に伴う
ファティーグによる性能劣化がない。なお、本発明は上
記一実施例に限定されるものでなくその要旨を変更しな
い範囲で変形してもよい。
【0037】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、メ
モリとして長い寿命を有し、かつ非破壊読み出しでデー
タを読み出しできる高集積化に適した強誘電体メモリを
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる強誘電体メモリの一実施例を示
す構成図。
【図2】同強誘電体メモリのヒステリシス特性を示す
図。
【図3】同強誘電体メモリを形成した第1強誘電体材料
のヒステリシス特性を示す図。
【図4】同強誘電体メモリを形成した第2強誘電体材料
のヒステリシス特性を示す図。
【図5】同強誘電体メモリの断面図。
【図6】同強誘電体メモリの断面図。
【図7】同強誘電体メモリの読出し回路から出力される
ドライブ波形を示す図。
【符号の説明】
1…強誘電体膜、2,3…マトリックス状電極、4…行
切換制御部、5…列切換制御部、10…第1強誘電体材
料、11…第2強誘電体材料、20…切換回路、21…
書込み回路、22…読出し回路、23…検出回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 残留分極及び抗電界がそれぞれ異なる少
    なくとも2つの強誘電体材料を合わせて形成した強誘電
    体膜と、この強誘電体膜を挟んで対向配置された各電極
    とを備えたことを特徴とする強誘電体メモリ。
JP2273592A 1992-02-07 1992-02-07 強誘電体メモリ Withdrawn JPH05218445A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2273592A JPH05218445A (ja) 1992-02-07 1992-02-07 強誘電体メモリ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2273592A JPH05218445A (ja) 1992-02-07 1992-02-07 強誘電体メモリ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05218445A true JPH05218445A (ja) 1993-08-27

Family

ID=12090992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2273592A Withdrawn JPH05218445A (ja) 1992-02-07 1992-02-07 強誘電体メモリ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05218445A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2009530A2 (en) 2007-05-24 2008-12-31 Fanuc Ltd Numerical controller having function of resuming look-ahead of block

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2009530A2 (en) 2007-05-24 2008-12-31 Fanuc Ltd Numerical controller having function of resuming look-ahead of block

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07122661A (ja) 強誘電体メモリ装置
EP1364372B1 (en) Non-destructive readout
JP3495905B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2002026277A (ja) メモリデバイス及びその駆動方法
AU2002233838A1 (en) Non-destructive readout
EP0721189B1 (en) Ferroelectric memory and method for controlling operation of the same
US5487030A (en) Ferroelectric interruptible read memory
US7154768B2 (en) Non-destructive readout of ferroelectric memories
US6819583B2 (en) Ferroelectric resistor non-volatile memory array
KR20230158535A (ko) 자기 저항 효과 소자, 자기 메모리 및 인공지능 시스템
JP3588376B2 (ja) 強誘電体メモリ
JPH05218445A (ja) 強誘電体メモリ
US7869335B2 (en) Multiple ferroelectric films
US3623031A (en) Ferroelectric storage device using gadolinium molybdate
JPH06275062A (ja) 強誘電体メモリ装置
JPH0793968A (ja) 強誘電体メモリ装置
JP2002520764A (ja) 直列接続されたメモリセルを有する強誘電体書き込み/読み出しメモリ(cfram)
JPH0714380A (ja) 強誘電体メモリ装置
US3537079A (en) Ferroelectric storage device
JPH05129622A (ja) 強誘電体メモリ装置
JPH06103886A (ja) 電子ビーム発生装置
Crawford A ferroelectric-piezoelectric random access memory
JPH09232398A (ja) 強誘電体膜評価装置およびその方法
US7208786B2 (en) Memory device
JPH0555664A (ja) 強誘電体メモリ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990518