Электрически адресуемое устройство, способ электрической адресации и использование этого устройства и этого способа

Электрически адресуемое устройство, способ электрической адресации и использование этого устройства и этого способа

Реферат

 

Изобретение относится к электрически адресуемому устройству для записи, хранения и/или обработки данных. Техническим результатом является осуществление адресации в больших пассивных матрицах, снижение паразитических токов. Устройство содержит функциональную среду в виде непрерывной структуры или структуры с узором, отдельно адресуемые пассивные ячейки, электродное средство, множество параллельных электрических проводников. Способ описывает работу данного устройства. 2 с. и 38 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электрически адресуемому устройству для записи, хранения и/или обработки данных, которое содержит функциональную среду в виде слоеподобной непрерывной или узорной структуры. Функциональная среда может подвергаться физическому или химическому изменению состояния посредством соответствующего энергетического воздействия, при этом функциональная среда содержит множество отдельно адресуемых пассивных ячеек, предусмотренных в двумерном узоре, реализована как однородная или слоистая структура, содержащая по меньшей мере один практически органический материал. Физическое или химическое состояние в ячейке представляет записанное или обнаруженное значение или заранее заданное логическое значение присваивается ячейке, при этом ячейки размещены между электродами электродного средства, которое прямо или косвенно контактирует с функциональной средой в каждой ячейке для осуществления прямой или косвенной электрической связи между ними. Тем самым каждая ячейка может запитываться электрической энергией для определения физического или химического состояния или изменения физического или химического состояния в ней. А множество практически параллельных электрических проводников размещены на каждой стороне упомянутой функциональной среды, так что верхние и нижние проводники пересекают друг друга практически в прямоугольной взаимной связи. Причем электродное средство для каждой ячейки формируется в точке пересечения между соответствующими верхним и нижним проводниками, так что ячейки в функциональной среде и предназначенные им электродные средства формируют элементы матрицы, ряды и столбцы которой определены соответственно верхними и нижними электрическими проводниками, которые в точках пересечения формируют электроды упомянутых электродных средств. Настоящее изобретение относится также к способу электрической адресации устройства для записи, хранения и/или обработки данных, в котором устройство содержит функциональную среду в виде слоеподобной непрерывной или узорной структуры, причем эта функциональная среда может подвергаться физическому или химическому изменению состояния посредством соответствующего энергетического воздействия. При этом функциональная среда содержит множество отдельно адресуемых пассивных ячеек, предусмотренных в двумерном узоре, эта функциональная среда реализована как однородная или слоистая структура, содержащая по меньшей мере один практически органический материал. Физическое или химическое состояние в ячейке представляет записанное или обнаруженное значение или присваивают заранее. заданное логическое значение ячейке. Адресация содержит операции по обнаружению записанного или обнаруженного значения в ячейке и дополнительные операции по записи, считыванию, стиранию и переключению логического значения, присвоенного ячейке, при этом способ включает операцию подачи электроэнергии непосредственно в функциональную среду ячейки для обнаружения или изменения физического и/или химического состояния ячейки. Посредством чего вызывают операцию адресации, подачи электроэнергии в ячейку путем размещения упомянутой ячейки между анодом и катодом в электродном средстве, которое прямо или косвенно контактирует с функциональной средой в ячейке. И осуществляют подачу электрического напряжения в упомянутую ячейку и осуществляют прямую или косвенную электрическую связь между ними, тем самым логическое значение ячейки либо обнаруживается, либо переключается, либо и то и другое.

Изобретение также относится к использованию электрически адресуемого устройства и способа его электрической адресации.

В частности, изобретение относится к логическому устройству, которое может быть использовано в качестве устройств памяти данных типа ПЗУ, типа "с однократной записью и многократным считыванием" или для реализации устройства памяти данных, которое может стираться и записываться еще раз, и к способу адресации таких устройств памяти чисто электронными средствами.

Еще конкретней, изобретение относится к адресации устройств памяти данных, в которых запоминающая среда практически состоит из органических материалов, а адресация происходит по пассивной матрице электрических проводников, которые контактируют с запоминающей средой непосредственно или косвенно.

Электронные устройства адресации или логические устройства, например, для хранения или обработки данных, в настоящее время являются синонимами неорганической твердотельной технологии и, в частности, кристаллических кремниевых устройств. Даже если такие устройства показали себя технически и коммерчески очень успешными, они имеют некоторые недостатки. В особенности они имеют сложную архитектуру, которая ведет к высокой стоимости и потере плотности хранения данных. В большой подгруппе энергозависимых полупроводниковых устройств памяти, выполненных на неорганическом полупроводниковом материале, схема должна постоянно запитываться электрическим током с результирующим нагреванием и высоким потреблением электроэнергии для сохранения запомненной информации. Энергонезависимые полупроводниковые устройства, с другой стороны, не имеют этой проблемы с результирующим снижением скорости передачи данных, сопровождающимся высоким энергопотреблением и большой степенью сложности. Несколько различных архитектур реализованы для микросхем памяти, выполненных на полупроводниковом материале, и отражают тенденцию к специализации по отношению к различным задачам. Матричная адресация ячеек памяти в плоскости является простым и эффективным способом достижения большого числа доступных ячеек памяти с приемлемым количеством линий для электрической адресации. В квадратной сетке с n линиями в каждом направлении количество ячеек памяти равно n². В том или ином виде, это основной принцип, который в настоящее время воплощен в нескольких твердотельных полупроводниковых устройствах памяти. В этих случаях, однако, каждая ячейка памяти должна иметь выделенную ей электронную схему, которая осуществляет связь с окружающей средой через точки пересечения сетки, а также энергозависимый или энергонезависимый элемент памяти, обычно блок хранения заряда.

В существующем уровне техники известно несколько устройств, которые предназначены для реализации адресуемых пассивных элементов памяти, основанных на использовании органической запоминающей среды. Так, из выложенной заявки Японии JP-A-4-145664 известен органический электронный элемент, в котором между верхним и нижним электродами размещена тонкая пленка, причем нижний электрод выполнен на соответствующей подложке, а верхний электрод перпендикулярно пересекает нижний электрод. Изменение электрического напряжения между электродами воздействует на проводимость органической тонкой пленки. Эта проводимость может поддерживаться постоянно и использоваться для представления состояния памяти в тонкой пленке между парой электродов. Однако нет никакого указания на то, как этот способ и устройство могут быть использованы для адресации в больших пассивных матрицах.

Выложенная заявка Японии JP-A-62-95883 раскрывает ячейку памяти с первым нижним электродом, сформированным путем нанесения меди на стеклянную подложку и нанесения поверх электрода тонкой пленки органо-металлического комплекса переноса заряда, в данном случае Cu-TCNQ, после чего посредством нанесения алюминиевой пасты на тонкую пленку формируется верхний электрод. Если электрический потенциал на первом электроде выше, чем на втором электроде, тонкая пленка поддерживается в состоянии высокого сопротивления до тех пор, пока электрическое поле не достигнет порогового значения и затем переключается в состояние низкого сопротивления. Нет никаких указаний на то, что такие элементы памяти могут быть выполнены непосредственно в больших пассивных матрицах. В общем случае, однако, хорошо известно формирование устройства памяти, в котором запоминающая среда является двустабильной переключаемой тонкой пленкой в виде органического сложного соединения типа переноса заряда, см. также выложенную заявку Японии JP-A-62-95883, в которой в каждом элементе памяти для адресации используются транзисторные переключатели.

В выложенной заявке Японии JP-A-3-137896 раскрыт элемент памяти, использующий органическую тонкую пленку, которая может переключаться с двумя устойчивыми состояниями между состоянием высокого сопротивления и состоянием низкого сопротивления путем подачи электрического поля, и поддерживает состояние кратковременного сопротивления после того, как электрическое поле отключают. Этот элемент может менять состояние очень быстро при высокой температуре, и медленнее при низкой температуре. Опять таки, органическая тонкая пленка расположена между верхним электродом и нижним электродом и выполнена на подложке. Утверждается, что переключение происходит быстрее и быстрее при увеличивающейся температуре, но ничего не говорится об использовании элемента памяти такого типа в больших пассивных матрицах, и пригоден ли он для адресации пассивной матрицы. Далее, из выложенной заявки Японии JP-A-3-137894 известно, как разместить тонкие пленки между верхней и нижней электродными матрицами. В реальном случае матрица показана как матрица 611, следовательно всего 66 элементов. Тонкая пленка является осаждаемой из паровой фазы фталоцианиновой пленкой. Если напряжение выше порогового значения подано на пересечение электродов, сохраняется "включенное" состояние. Когда подано напряжение, равное пороговому значению, точка пересечения облучается светом, так что в этой части сохраняется "включенное" состояние и информация, поданная в виде света, может быть записана прямо в матрицу. Когда на точку пересечения подано обратное напряжение, "включенное" состояние стирается. Следовательно, получена структура, которая реализует функцию памяти как для электрического сигнала, так и для светового сигнала. Даже если используется матрица 611, не следует, что этот двустабильный переключаемый элемент памяти будет функционировать без ошибки при адресации в пассивной матрице с большим числом элементов памяти.

Заявка ЕПВ ЕР-А2-0177535 раскрывает устройство хранения информации с диэлектриком между парой подложек, при этом каждая подложка на поверхности, обращенной к диэлектрику, снабжена параллельными электродами, так что набор электродов формирует прямоугольную пересекающуюся матрицу, и содержит средство для изменения емкости диэлектрика между пересекающимися электродами, средство для приложения к нему напряжения и средство для обнаружения тока смещения, протекающего через него. Предпочтительно, диэлектрик является жидким кристаллом, и устройство может рассматриваться как устройство хранения, способное выдавать информацию, хранящуюся в элементах узора.

Наконец, в статье Z.Y.Hua & G.R.Chen "A new material for optical, electrical and electronic thin film memories" (Новый материал для оптических, электрических и электронных тонкопленочных памятей) Vacuum 43, 11, pp. 1019-1023, 1992 описывается новая категория стираемых запоминающих сред, которые позволяют реализовать элементы памяти, которые могут переключаться двустабильно путем подачи энергии в виде тепла, электрических полей или светового излучения в различных условиях. Эти запоминающие среды основаны на упомянутом выше органо-металлическом комплексе переноса заряда M(TCNQ), образованном в 7,7,8,8-тетрацинохинодиметане (C₁₂H₄N₄), который действует как молекулы акцептора электронов с различными металлами (М) в качестве богатых электронами доноров. Hua & Chen предлагают использовать M(TCNQ) в электрически стираемой памяти, например, путем формирования матрицы переключающих элементов, основанных на Cu(TCNQ), между набором нижних электродов, например, из алюминия, и наборов верхних пересекающихся параллельных электродов, например, из меди, которые ориентированы перпендикулярно по отношению к нижним электродам. Авторам известна проблема паразитного тока при формировании запоминающих устройств, основанных на адресации пассивной матрицы такого типа и поэтому, во избежание ошибочного считывания, предлагается добавить слой материала между пленкой Cu(TCNQ) и нижним электродом для формирования барьера Шоттки. Тем самым, проблема паразитных токов в значительной степени устраняется и использование M(TCNQ) в сочетании с барьером Шоттки способно реализовать адресацию элементов памяти в больших пассивных матрицах. Таким образом во избежание проблемы паразитного тока путем адресации в больших пассивных матрицах элементов памяти для хранения данных необходимо принимать во внимание физическое состояние материалов. Это особенно важно, когда в дополнение к чисто запоминающей функции желательно реализовать функции переключения, записи или обнаружения в матрице, при этом значения тока и напряжения могут изменяться широко, так что диодная функция не всегда является необходимым условием. Также может быть желательно сочетать электрическую адресацию в пассивной матрице с устройствами светового излучения или обнаружения света, что предъявляет дополнительные требования к используемому материалу, особенно когда требуется реализовать пассивные матрицы, например, с 10⁸ элементами или ячейками на см².

Было обнаружено, что трудно адресовать двустабильные или многостабильные запоминающие среды в пассивных матрицах, и что проблемы как с адресуемостью, так и с надежным обнаружением только увеличиваются с увеличением числа узлов в матрице, как показали исчерпывающие моделирующие проверки, проведенные заявителем. Было также установлено, что эти проблемы могут быть преодолены путем использования подходящих материалов с особыми электрическими или электронными свойствами.

Основной задачей настоящего изобретения является разработка электрически адресуемого пассивного устройства, в котором устранены недостатки известных полупроводниковых устройств для хранения данных и которое делает возможным адресацию очень большого числа ячеек, например, 10⁸ на один см², для регистрации, хранения и обработки данных в полностью электронном формате, которые не имеют таких недостатков, как сложность, высокая стоимость, высокое энергопотребление и энергозависимое хранение.

Еще одной задачей настоящего изобретения является реализация электрически адресуемого пассивного устройства с функциональной средой в виде органического материала, который предлагает возможности для гибких технических решений и гораздо более низкую стоимость, чем соответствующие устройства, основанные на неорганических кристаллических полупроводниках.

Второй основной задачей настоящего изобретения является создание способа электрической адресации пассивного устройства в соответствии с настоящим изобретением и, в частности, путем адресации пассивной матрицы в полностью электронном формате, где функциональную среду в пассивном устройстве формируют практически органическими материалами и воплощают очень большое число ячеек, например, 10⁸ на один см², для записи, хранения и/или обработки данных.

Еще одной задачей настоящего изобретения является также использование электрического адресуемого пассивного устройства, равно как и способа адресации пассивной матрицы.

При использовании средства оптического обнаружителя, или при использовании объемно-организованного адресуемого устройства для хранения и/или обработки данных.

Вышеперечисленные задачи и преимущества достигаются в соответствии с изобретением с помощью электрически адресуемого пассивного устройства, которое характеризуется тем, что функциональная среда в каждой ячейке имеет общую нелинейную характеристику импеданса, и по меньшей мере один практически органический материал упомянутой функциональной среды является полимерным материалом, и с помощью способа, который согласно изобретению характеризуется приданием функциональной среде ячейки общей нелинейной характеристики импеданса, и использованием полимерного материала в виде по меньшей мере одного органического материала функциональной среды.

В соответствии с изобретением, электрически адресуемое устройство и способ используются в средстве оптического обнаружения и в объемном устройстве хранения данных или устройстве обработки данных.

В предпочтительном варианте выполнения устройства в соответствии с изобретением, каждая ячейка содержит выпрямительный диод, размещенный между анодом и катодом электродного средства, так что формируется электрическая сеть диодов такого типа. Предпочтительно, выпрямительный диод затем формируется спонтанно путем прямого контактирования с полимерным материалом между электродами.

В другом предпочтительном варианте выполнения устройства в соответствии с изобретением электрические проводники выполнены внутри функциональной среды или на ней и контактируют с ней непосредственно, или на каждой стороне функциональной среды и между ней и электрическими проводниками предусмотрен диэлектрический слой, так что электрические проводники контактируют с функциональной средой косвенно. Предпочтительно, чтобы в каждом случае электрические проводники были выполнены внутри слоеподобной подложки или на ней рядом с функциональной средой на каждой ее стороне.

В другом выгодном варианте выполнения устройства в соответствии с изобретением электрические проводники сформированы из прозрачного материала.

В соответствии с изобретением упомянутый полимерный материал предпочтительно является полидиеном.

В соответствии с изобретением упомянутый полимерный материал предпочтительно является ферроэлектрическим полимером.

В соответствии с изобретением органический материал функциональной среды является анизотропным электрическим проводящим материалом. Затем предпочтительно, чтобы анизотропный электрический проводящий материал включал в себя отдельные электрические проводящие области, окруженные электрическим изолирующим материалом, и в частности проводящие области были сформированы разделением фазы между по меньшей мере двумя органическими жидкостями, которые распределяются в виде в основном слоеподобной структуры до того, как электрические проводники и возможные подложки для них выполнены на обеих сторонах функциональной среды.

В еще одном выгодном варианте выполнения устройства в соответствии с изобретением в органический материал функциональной среды добавлено вещество, которое может излучать свет при подаче электроэнергии, и этот органический материал под воздействием света может подвергаться химической реакции, которая воздействует на изменение импеданса функциональной среды.

В соответствии с изобретением в органический материал функциональной среды добавлено одно или более веществ, которые способны при подаче электроэнергии излучать свет или обнаруживать свет на различных длинах волн или в различных диапазонах длин волн при приложении электроэнергии.

В соответствии с изобретением функциональная среда содержит ферроэлектрический кристалл.

В соответствии с изобретением функциональная среда содержит плавкие микрокристаллы.

В соответствии с изобретением, органический материал функциональной среды или вещество, добавленное в этот органический материал, могут переходить из кристаллической фазы в аморфную фазу или наоборот.

В соответствии с изобретением, органический материал функциональной среды может быть реактивным органическим материалом многостабильной структуры.

В соответствии с изобретением органический материал функциональной среды является органическим полупроводником. Затем предпочтительно, чтобы органический полупроводник в каждой ячейке формировал диодное соединение либо самостоятельно, либо в соединении с каждым электродом.

В соответствии с изобретением органический материал функциональной среды является органическим соединением с переносом заряда. Предпочтительно, чтобы органическим соединением с переносом заряда был TCNQ (7,7,8,8-тетрацинохинодиметан), формируя комплекс с переносом заряда с донором электронов.

В выгодном варианте выполнения устройства в соответствии с изобретением функциональная среда дополнительно содержит один или более неорганических полупроводниковых материалов, предусмотренных соответственно в одном или более отдельных слоях. Предпочтительно, чтобы один неорганический полупроводниковый материал являлся аморфным гидрогенизированным кремнием (a-Si:H) и/или чтобы неорганический полупроводниковый материал формировал диодный переход либо самостоятельно, либо в соединении с каждым электродом.

В выгодном варианте выполнения способа в соответствии с изобретением ячейка формируется в точке пересечения между соответствующими практически параллельными электрическими проводниками, предусмотренными на каждой стороне функциональной среды, верхний и нижний проводники пересекают друг друга практически под прямым углом и содержат соответственно электроды в электродном средстве упомянутой ячейки, так что ячейки в функциональной среде и предназначенные им электродные средства формируют элементы в матрице, ряды и столбцы которой определены соответственно верхними и нижними электрическими проводниками.

В соответствии с изобретением ячейка имеет высоко нелинейную характеристику напряжения.

В соответствии с изобретением электроэнергия подается путем генерирования электрических полей в ячейку.

В соответствии с изобретением энергия подается путем выработки электрических полей в ячейке.

В выгодном варианте выполнения способа в соответствии с изобретением, когда в органический материал функциональной среды добавлено вещество, которое может излучать свет при подаче электроэнергии, так что излученный свет, возможно вместе с теплом, произведенным подачей электроэнергии, запускает химическую реакцию в этом органическом материале и общий импеданс функциональной среды изменяется.

В выгодном варианте выполнения способа в соответствии с изобретением, когда в органический материал функциональной среды добавлено одно или более веществ, которые путем подачи электроэнергии могут излучать или обнаруживать свет на разных длинах волн или в разных диапазонах длин волн, спектральные характеристики излученного света изменяются путем изменения значения напряжения поданной электроэнергии, Предпочтительно, чтобы логическое значение, присвоенное ячейке, переключалось путем подачи значения высокого напряжения в ячейку и считывания логического значения путем обнаружения светового излучения во время подачи значения низкого напряжения, так что ячейка излучает длинноволновой свет, который не влияет на физическое или химическое состояние функциональной среды, причем интенсивность длинноволнового света зависит от логического значения.

В соответствии с изобретением, когда органический материал функциональной среды является ферроэлектрическим жидким кристаллом или ферроэлектрическим полимером, то логическое значение, присвоенное ячейке, определяется путем измерения импеданса ячейки.

В выгодном варианте выполнения способа в соответствии с изобретением логическое значение, присвоенное ячейке, переключается путем подачи электроэнергии, из-за изменения электрической проводимости функциональной среды путем резистивного нагревания.

В соответствии с изобретением логическое значение, присвоенное ячейке, переключается необратимо путем проведения необратимого изменения в электрической проводимости функциональной среды.

В соответствии с изобретением логическое значение, присвоенное ячейке, переключается необратимо путем проведения необратимого изменения в поверхности раздела между функциональной средой и каждым электродом.

В соответствии с изобретением, когда в органический материал функциональной среды добавлены плавкие микрокристаллы, логическое значение, присвоенное ячейке, переключается необратимо путем плавления микрокристаллов.

В соответствии с изобретением, если органический материал сам по себе или вещество, добавленное в этот органический материал, могут перейти из кристаллической фазы в аморфную фазу или наоборот, логическое значение, присвоенное ячейке, переключается обратимо, причем переключение обусловлено переходом между кристаллической фазой и аморфной фазой или наоборот в упомянутом органическом материале или в упомянутом веществе, добавленном в него.

В выгодном варианте выполнения способа в соответствии с изобретением, когда органический материал функциональной среды является реактивным органическим материалом многостабильной структуры, логическое значение, присвоенное ячейке, переключается обратимо путем выработки в упомянутой ячейке электрического поля.

В дальнейшем изобретение поясняется более подробно со ссылками на приложенные чертежи, на которых: фиг.1а изображает схематически общий вид предпочтительного варианта выполнения матричного адресуемого пассивного устройства, согласно изобретению; фиг. 1b изображает схему устройства на фиг.1а, реализованного как сеть диодов, согласно изобретению; фиг. 2 изображает ячейку в устройстве по фиг.1 (поперечный разрез), согласно изобретению; фиг.3 изображает другой вариант выполнения ячейки в устройстве по фиг.1, согласно изобретению; фиг. 4 изображает устройство, использованное в объемном устройстве хранения данных или устройстве обработки данных, согласно изобретению; фиг. 5 изображает схему паразитных токов или альтернативных каналов тока в матричном адресуемом пассивном устройстве, согласно изобретению; фиг. 6 изображает пример адресации с выработкой светового излучения в ячейке, согласно изобретению; фиг.7 изображает пример адресации с использованием органических светоизлучающих диодов в ячейке, согласно изобретению; фиг. 8 изображает пример адресации с использованием ферроэлектрического жидкокристаллического материала в ячейке, согласно изобретению.

На фиг. 1 показано электрически адресуемое пассивное устройство в соответствии с изобретением, реализованное как матричное адресуемое устройство. Функциональная среда 1 (фиг.1) выполнена в виде плоского слоя S. Функциональная среда 1 является органическим материалом с нелинейной характеристикой импеданса и, возможно, с различными веществами, добавленными для реализации желательных функций обнаружения или переключения. На верхней поверхности слоя S предусмотрены линии для электрической адресации в виде множества электрических проводников m, а на нижней поверхности слоя S соответственно предусмотрены линии для электрической адресации в виде параллельных электрических проводников n, причем проводники m, n расположены взаимно перпендикулярно, так что они формируют матрицу. Устройство имеет х проводников m и у проводников n, так что проводники формируют плоскую прямоугольную матрицу х, у. Логическая ячейка 2 в устройстве формируется в объеме между двумя пересекающимися электрическими проводниками m, n. Это показано на фиг. 1а элементом 2_kl в точке пересечения между k-ым проводником m и 1-ым проводником n. Если все элементы 2 сформированы с выпрямительной функцией, устройство может быть представлено электрической сетью выпрямительных диодов, как показано в эквивалентной схеме на фиг.1b.

Противоположные части проводников m_k и n_l в точке пересечения содержат вместе электронное средство E_kl логической ячейки 2_kl, когда анод 3 в электродном средстве может быть проводником m_k, а катод 4 в электродном средстве м. б. проводником n₁. Согласно изобретению ячейка 2_kl может обозначаться как логический элемент или как логическая ячейка, т.к. материал или функциональная среда в ячейке путем адресации могут предполагать различные физические и химические состояния, которые могут представлять определяемые электрически логические значения.

На фиг. 2 схематически показано, что функциональная среда 1 выполнена в виде слоя между проводниками m_k, n₁, при этом анод 3 и катод 4 электродного средства Е_kl соединены соответствующей частью проводника m_k и соответствующей частью проводника n₁ в точке пересечения между этими проводниками. В этой точке пересечения, т.е. между анодами 3 и катодами 4, формируется пассивная логическая ячейка, обозначенная 2_kl, она расположена между проводником m_k и проводником n₁. Поскольку фиг.2 является только частью фиг.1, то должно быть понятно, что вся часть, взятая вдоль проводника m_k, покажет все у логических элементов 2 и у проводников n_у. Если ху, устройство формирует прямоугольную область с ху логических элементов, а если х=у, то устройство квадратное с х² ячеек.

квадратное x² ячеек.

Более сложное выполнение устройства в соответствии с изобретением в примере показано на фиг.3. Здесь электрический проводник m размещен на подложке 5, тогда как электрический проводник n соответственно размещен на подложке 6. Как показано на фиг.2, проводники m, n могут контактировать с функциональной средой 1 прямо, но в варианте выполнения на фиг.3 показаны диэлектрические слои 7, 8 между проводниками m, n или подложками 5, 6 соответственно. Следовательно, электродное средство Е своими анодом 3 и катодом 4 более не контактирует с функциональной средой 1 напрямую, но косвенно через диэлектрические слои 7, 8, так что через ячейку 2 формируется косвенная электрическая связь. Эта связь может, например, быть индуктивной или емкостной. Если диэлектрические слои 7, 8 отсутствуют, электродное средство Е, конечно, будет контактировать с функциональной средой 1 напрямую, и через ячейку 2 будет получена соответствующая прямая или резистивная связь.

Объем между анодом 3 катодом 4 электродного средства Е, размер которого грубо определяется шириной проводников m, n и расстоянием между ними, т.е. толщиной функциональной среды 1, определяет логическую ячейку 2, которая формирует обнаруживающий элемент в оптическом детекторе в устройстве хранения данных или переключающий элемент в устройстве обработки данных.

Анод 3 и катод 4, которые окружают функциональную среду 1, включены в электродное средство Е, которое, когда на него подано электрическое напряжение, вызывает физическое или химическое изменение состояния в функциональной среде. Это может вызвать изменение в электрическом импедансе между анодом 3 и катодом 4. Изменение импеданса может быть обнаружено в электрических проводниках m, n, которые в данном случае формируют электродное средство Е. Логическое состояние или логическое значение в каждой точке пересечения между m и n или в каждой ячейке 2 может затем быть определено путем измерения электрического импеданса между электрическими проводниками m, n, которые формируют электродное средство Е ячейки 2.

Следует отметить, что имеется существенная разница между существующими матричными адресуемыми логическими устройствами, например, устройствами хранения данных, и настоящим изобретением, поскольку последнее использует функциональную среду с общей нелинейной характеристикой импеданса и сформированную одним или более органическими материалами, один из которых является полимерным материалом, а это имеет далеко идущие последствия в отношении конструктивной гибкости, рабочих характеристик и стоимости. Важным свойством использования функциональной среды такого типа является возможность расширенного использования действительно пассивной адресации даже в очень больших матрицах, например от 10⁶ до 10⁸ элементов предусмотренных с плотностью, например, 10⁸ элементов на см², когда не будет требоваться никаких дискретных активных элементов схемы в точках пересечения.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением формирует практически плоскую слоеподобную структуру S, а это подразумевает, что можно сложить такие плоские слоеподобные структуры S послойно в стопу и сформировать объемное логическое устройство, например, объемное запоминающее устройство. Это может быть реализовано, например, как на фиг.4, где показано объемное устройство такого типа, состоящее из сложенных в стопу слоев структуры ₁,...S_z, показанных в сечении через ряд ячеек 2 устройства, одно из которых показано. Выполнение логического устройства в соответствии с настоящим изобретением и способ, используемый для электрической адресации в матричном формате, одновременно реализуют близостную адресацию, т.е. сигналы для адресации передаются сразу в функциональную среду 1 и воздействуют на нее по электродному средству Е, которое на фиг.4 показано для логической ячейки 2 соответственно с анодом 3 и катодом 4 в структуре S₁. Если несколько структур S₁,...S_z сложены в стопу друг на друга, они должны быть взаимно изолированы, предпочтительно изолирующим слоем 9, который может изолировать электрически, термически или оптически.

В принципе, каждая ячейка 2 устройства может иметь очень малую протяженность, например, величиной примерно 10 нм и даже меньше, если функциональная среда 1 лежит на слое полимерного материала. Толщина структуры S становится меньше и, следовательно, будет видно, что устройство в соответствии с изобретением с использованием близостной электрической адресации ячейки сделает возможным создание объемного устройства хранения данных с очень большой емкостью по отношению как к плотности хранения, так и скоростей передачи данных. Устройство в соответствии с настоящим изобретением имеет близкую аналогию с соответственно воплощенными оптическими устройствами хранения данных, основанными на близостной адресации и реализованными в объемном выполнении. Такие оптические устройства хранения данных, кроме того, раскрыты в международной заявке PCT/N097/00154.

Важной причиной, по которой пассивные твердотельные памяти не были воплощены в большом объеме, например, с использованием плавких сопротивлений, является проблема альтернативных токовых каналов или так называемых, паразитных токов в сети электрических проводников. Эта проблема схематически показана на фиг.5, где электрические проводники опять обозначены как m, n, а логическая ячейка 2_kl показана в точке пересечения между проводником m_k, и проводником n₁. Если логическая ячейка 2 в каждой точке пересечения содержит резистивное сопротивление, это предполагает, что изменение сопротивления в данной точке х, у в матрице проводников тока при осуществлении операции адресации будет замаскировано токами, которые утекают через альтернативные цепи (фиг.5), где должна адресоваться логическая ячейка 2_kl в положении x=k и у= 1, тогда как ток утекает по показанным пунктиром токовым каналам в соседние ячейки. Правильный путь тока для адресации соответственно на проводниках m и n показан широкой непрерывной линией. Видно, что проблема паразитных токов только усиливается, когда увеличивается размер матрицы проводников тока, т. е. с величиной произведения ху. Ниже будут пояснены два пути обхода этой проблемы, а именно использование выпрямительных диодов или материалов с высоким импедансом, например, жидких кристаллов, или структурный реактивный материал.

Для избежания проблемы паразитных токов такой путь, например, имеет место посредством придания электрическому соединению в точке пересечения, т. е. в ячейке, высоко нелинейной характеристики ток/напряж