非易失性存储元件和非易失性半导体存储装置以及它们的读出方法和写入方法

摘要

本发明提供非易失性存储元件和非易失性半导体存储装置以及它们的读出方法和写入方法。非易失性存储元件(101)中，设置在第一电极(111)和第二电极(113)之间的可变电阻层(112)以包含4族、5族、或6族的金属元件的氧化物的方式构成，在特定的电压的电脉冲被施加在第一电极(111)与第二电极(113)之间的情况下，得到其电阻值为高电阻值R_H的第一高电阻状态和第二高电阻状态，以及其电阻值为低电阻值R_L的低电阻状态中的某一种状态。

主权项

1.一种非易失性存储元件，其特征在于，包括：第一电极；第二电极；和介于所述第一电极与所述第二电极之间，电阻值基于施加在所述第一电极与所述第二电极间的电脉冲可逆地变化的可变电阻层，所述可变电阻层以至少包含4族、5族或6族的金属元素的氧化物的方式构成，在施加在所述第一和第二电极间的电脉冲的电压V1～V6中，电压V1、V4和V6是正电压，具有V1＞V4＞V6的关系，电压V2、V3和V5是负电压，具有V5＞V3＞V2的关系，在该情况下，该可变电阻层的电阻值是，(A)在将电压V1的电脉冲施加在所述第一和第二电极间的情况下成为高电阻值RH，之后，即使将正电压的电脉冲施加在两电极间也维持为高电阻值RH，另一方面，在将比电压V5小比电压V3大的负电压的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时，该电阻值减少，在将电压V3的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时成为低电阻值RL，在将比电压V3小比电压V2大的负电压的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时，该电阻值增加，在将电压V2的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时成为高电阻值RH，(B)在将电压V2的电脉冲施加在所述第一和第二电极间之后，即使将负电压的电脉冲施加在所述第一和第二电极间也维持为高电阻值RH，另一方面，在将比电压V6大比电压V4小的正电压的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时，该电阻值减少，在将电压V4的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时成为低电阻值RL，在将比电压V4大比电压V1小的正电压的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时，该电阻值增加，在将电压V1的电脉冲施加在所述第一和第二电极间时成为高电阻值RH。