本報訊（記者　彭德倩）許多人生活中常用兩類存儲器，一類是電腦里的內(nèi)存，擦寫速度快，但斷電后數(shù)據(jù)無法保存；另一類是U盤，可長期保存數(shù)據(jù)，速度卻慢了不少。速度和長期儲存，這兩者的優(yōu)點能不能集成起來？科學(xué)家做到了，而這一集成背后，可能帶來行業(yè)的大突破。
　　近日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi)、周鵬團隊制成具有顛覆性的二維半導(dǎo)體“準(zhǔn)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(dǎo)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。昨天零時，相關(guān)工作以《用于準(zhǔn)非易失應(yīng)用的范德瓦爾斯結(jié)構(gòu)半浮柵存儲》為題在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》。

　　實現(xiàn)10納秒寫入和按需定制

　　此次課題組研發(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(zhǔn)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，同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效期截止后自然消失，在特殊應(yīng)用場景解決了保密性和傳輸?shù)拿�盾。值得一提的是，若將這一技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)有的電腦內(nèi)存，在較高存儲速度和較長保存時間的條件下，就無需高頻刷新，對降低能耗也有至關(guān)重要的意義。
　　“這項研究創(chuàng)新性地選擇了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)構(gòu)。”周鵬介紹，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(jìn)難出；另一部分則像一面密不透風(fēng)的墻，電子難以進(jìn)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。”

　　發(fā)現(xiàn)二維材料的新異質(zhì)結(jié)構(gòu)

　　寫入速度比目前U盤快10000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)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)全新的第三類存儲特性。2017年，團隊發(fā)布了利用二維半導(dǎo)體的豐富能帶結(jié)構(gòu)特性解決電荷存儲技術(shù)中的“過擦除”現(xiàn)象。在后續(xù)存儲器研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用二維半導(dǎo)體實現(xiàn)新型結(jié)構(gòu)存儲后，會有更多“奇異新特性”。
　　課題組專家介紹，二維材料發(fā)軔于石墨烯的發(fā)現(xiàn)，在平面內(nèi)存在強有力的化學(xué)鍵鍵合，而層與層之間則依靠分子間作用力堆疊在一起。因此，二維材料可以獲得單層的具有完美界面特性的原子級別晶體。同時它是一個兼有導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的完整體系。這對集成電路器件進(jìn)一步微縮并提高集成度、穩(wěn)定性以及開發(fā)新型存儲器都有著巨大潛力，是降低存儲器功耗和提高集成度的嶄新途徑。