近日，復旦大學微電子學院教授張衛(wèi)、周鵬團隊研發(fā)出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)，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)成果以長文形式在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》，題為《用于準非易失應用的范德瓦爾斯結(jié)構(gòu)半浮柵存儲》。

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，例如計算機的內(nèi)存，可在幾納秒左右寫入數(shù)據(jù)，但掉電后數(shù)據(jù)會立即消失;第二類是非易失性存儲，例如U盤，需要幾微秒到幾十微秒才能把數(shù)據(jù)保存下來，但在寫入數(shù)據(jù)后無需額外能量可保存10年。

新型電荷存儲技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全新的第三類存儲特性：寫入速度比目前U盤快1萬倍，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)。它既滿足了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;既可以在高速內(nèi)存中極大降低存儲功耗，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效期截止后自然消失，為一些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)新性地選擇了二硫化鉬、二硒化鎢、二硫化鉿、氮化硼等多重二維材料堆疊構(gòu)成了半浮柵結(jié)構(gòu)晶體管，制成階梯能谷結(jié)構(gòu)的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)。其中一部分如同一道可隨手開關(guān)的門，電子易進難出;另一部分則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。這一重要突破，從技術(shù)定義、結(jié)構(gòu)模型到性能分析的全過程，均由復旦大學科研團隊獨立完成。《自然·納米技術(shù)》的專家評審意見稱其為“范德瓦爾斯異構(gòu)結(jié)構(gòu)器件發(fā)展的一個重要里程碑”。