第二类电荷存储技术需要几微秒到几十微秒才能把数据保存下来新葡新京:,他们研发的二维半导体准非易失存储原型器件

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第二类电荷存储技术需要几微秒到几十微秒才能把数据保存下来新葡新京:,他们研发的二维半导体准非易失存储原型器件

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据了解,这项研究创新性地选择了多重二维材料堆叠构成了相关晶体管。周鹏形象地介绍:“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。”

近日,复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏团队实现了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,写入速度比目前U盘快1万倍,数据存储时间可以自行决定,到了有效期后即自动消失。这项技术解决了国际半导体电荷存储技术写入速度与非易失性难以兼得的难题。

为了研发出两种性能可兼得的新型电荷存储技术,该团队创新性地选择了多重二维半导体材料,堆叠构成了半浮栅结构晶体管:二氧化钼和二硒化钨像是一道随手可关的门,电子易进难出,用于控制电荷输送;氮化硼作为绝缘层,像是一面密不透风的墙,使得电子难以进出;而二硫化铪作为存储层,用以保存数据。周鹏说,只要调节“门”和“墙”的比例,就可以实现对“写入速度”和“非易失性”的调控。

中国学者研发的准非易失性存储器写入速度比目前U盘快10000倍,数据刷新时间是现有内存技术的156倍,并且拥有卓越的调控性,还可以实现按照数据有效时间需求设计存储器结构。

这项研究创新性地选择了多重二维材料堆叠构成了半浮栅结构晶体管:二硫化钼、二硒化钨、二硫化铪分别用于开关电荷输运和储存,氮化硼作为隧穿层,制成阶梯能谷结构的范德瓦尔斯异质结。周鹏介绍,这几种二维材料将充分发挥二维材料的丰富能带特性。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。

此次研发的第三代电荷存储技术,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,可以实现按需“裁剪”数据10秒至10年的保存周期。这种全新特性不仅可以极大降低高速内存的存储功耗,同时还可以实现数据有效期截止后自然消失,在特殊应用场景解决了保密性和传输的矛盾。

据了解,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,例如计算机中的内存,掉电后数据会立即消失;第二类是非易失性存储,例如人们常用的U盘,在写入数据后无需额外能量可保存10年。前者可在几纳秒内写入数据,后者需要几微秒到几十微秒才能把数据保存下来。

此次研发的新型电荷存储技术,既满足了10纳秒写入数据速度,又实现了按需定制的可调控数据准非易失特性。这种全新特性不仅在高速内存中可以极大降低存储功耗,还可以实现数据有效期截止后自然消失,在特殊应用场景解决了保密性和传输的矛盾。

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