我國科學家開創(chuàng)第三類存儲技術(shù)

新華社上海4月10日電（記者 吳振東）近日，復旦大學微電子學院教授張衛(wèi)、周鵬團隊實現(xiàn)了具有顛覆性的二維半導體準非易失存儲原型器件，開創(chuàng)了第三類存儲技術(shù)，寫入速度比目前U盤快一萬倍，數(shù)據(jù)存儲時間也可自行決定。這解決了國際半導體電荷存儲技術(shù)中“寫入速度”與“非易失性”難以兼得的難題。

北京時間4月10日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》雜志。

據(jù)了解，目前半導體電荷存儲技術(shù)主要有兩類，第一類是易失性存儲，例如計算機中的內(nèi)存，掉電后數(shù)據(jù)會立即消失；第二類是非易失性存儲，例如人們常用的U盤，在寫入數(shù)據(jù)后無需額外能量可保存10年。前者可在幾納秒左右寫入數(shù)據(jù)，第二類電荷存儲技術(shù)需要幾微秒到幾十微秒才能把數(shù)據(jù)保存下來。

此次研發(fā)的新型電荷存儲技術(shù)，既滿足了10納秒寫入數(shù)據(jù)速度，又實現(xiàn)了按需定制（10秒-10年）的可調(diào)控數(shù)據(jù)準非易失特性。這種全新特性不僅在高速內(nèi)存中可以極大降低存儲功耗，同時能實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效期截止后自然消失，在特殊應用場景解決了保密性和傳輸?shù)拿堋?/p>

這項研究創(chuàng)新性地選擇多重二維材料堆疊構(gòu)成了半浮柵結(jié)構(gòu)晶體管：二硫化鉬、二硒化鎢、二硫化鉿分別用于開關(guān)電荷輸運和儲存，氮化硼作為隧穿層，制成階梯能谷結(jié)構(gòu)的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)。

“選擇這幾種二維材料，將充分發(fā)揮二維材料的豐富能帶特性。一部分如同一道可隨手開關(guān)的門，電子易進難出；另一部分像一面密不透風的墻，電子難以進出。對‘寫入速度’與‘非易失性’的調(diào)控，就在于這兩部分的比例?！敝荠i說。

寫入速度比目前U盤快一萬倍，數(shù)據(jù)刷新時間是內(nèi)存技術(shù)的156倍，并且擁有卓越的調(diào)控性，可以實現(xiàn)按照數(shù)據(jù)有效時間需求設(shè)計存儲器結(jié)構(gòu)……經(jīng)過測試，研究人員發(fā)現(xiàn)這種基于全二維材料的新型異質(zhì)結(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)全新的第三類存儲特性。

科研人員稱，基于二維半導體的準非易失性存儲器可在大尺度合成技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)高密度集成，將在極低功耗高速存儲、數(shù)據(jù)有效期自由度利用等多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

這項科學突破由復旦大學科研團隊獨立完成，復旦大學專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室為唯一單位。該項工作得到國家自然科學基金優(yōu)秀青年項目和重點研究項目的支持。