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近日,复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏团队研发出具有颠覆性的二维半导体准非易失存储原型器件,开创了第三类存储技术,解决了国际半导体电荷存储技术中“写入速度”与“非易失性”难以兼得的难题。北京时间4月10日,相关成果以长文形式在线发表于《自然·纳米技术》,题为《用于准非易失应用的范德瓦尔斯结构半浮栅存储》。

目前半导体电荷存储技术主要有两类,第一类是易失性存储,例如计算机的内存,可在几纳秒左右写入数据,但掉电后数据会立即消失;第二类是非易失性存储,例如U盘,需要几微秒到几十微秒才能把数据保存下来,但在写入数据后无需额外能量可保存10年。


新型电荷存储技术能够实现全新的第三类存储特性:写入速度比目前U盘快1万倍,数据刷新时间是内存技术的156倍,并且拥有卓越的调控性,可以实现按照数据有效时间需求设计存储器结构。它既满足了10纳秒写入数据速度,又实现了按需定制(10秒—10年)的可调控数据准非易失特性;既可以在高速内存中极大降低存储功耗,还可以实现数据有效期截止后自然消失,为一些特殊应用场景解决了保密性和传输的矛盾。

这项研究创新性地选择了二硫化钼、二硒化钨、二硫化铪、氮化硼等多重二维材料堆叠构成了半浮栅结构晶体管,制成阶梯能谷结构的范德瓦尔斯异质结。其中一部分如同一道可随手开关的门,电子易进难出;另一部分则像一面密不透风的墙,电子难以进出。对“写入速度”与“非易失性”的调控,就在于这两部分的比例。这一重要突破,从技术定义、结构模型到性能分析的全过程,均由复旦大学科研团队独立完成。《自然·纳米技术》的专家评审意见称其为“范德瓦尔斯异构结构器件发展的一个重要里程碑”。

《人民日报》(2018年04月11日 12 版)


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