本報訊（記者　彭德倩）許多人生活中常用兩類存儲器，一類是電腦里的內存，擦寫速度快，但斷電后數據無法保存；另一類是U盤，可長期保存數據，速度卻慢了不少。速度和長期儲存，這兩者的優點能不能集成起來？科學家做到了，而這一集成背后，可能帶來行業的大突破。
　　近日，復旦大學微電子學院教授張衛、周鵬團隊制成具有顛覆性的二維半導體“準非易失存儲”原型器件，開創了第三類存儲技術，解決了國際半導體電荷存儲技術中“寫入速度”與“非易失性”難以兼得的難題。昨天零時，相關工作以《用于準非易失應用的范德瓦爾斯結構半浮柵存儲》為題在線發表于《自然·納米技術》。

　　實現10納秒寫入和按需定制

　　此次課題組研發的新型電荷存儲技術，既滿足了10納秒寫入數據速度，又實現了按需定制（10秒—10年）的可調控數據準非易失特性。這種全新特性不僅在高速內存中可以極大降低存儲功耗，同時還可以實現數據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的矛盾。值得一提的是，若將這一技術應用現有的電腦內存，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重要的意義。
　　“這項研究創新性地選擇了多重二維材料堆疊構成了半浮柵結構晶體管：二硫化鉬、二硒化鎢、二硫化鉿分別用于開關電荷輸運和儲存，氮化硼作為隧穿層，制成階梯能谷結構的范德瓦爾斯異質結構。”周鵬介紹，選擇這幾種二維材料，將充分發揮二維材料的豐富能帶特性。“一部分如同一道可隨手開關的門，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’的調控，就在于這兩部分的比例。”

　　發現二維材料的新異質結構

　　寫入速度比目前U盤快10000倍，數據刷新時間是內存技術的156倍，并且擁有卓越的調控性，可以實現按照數據有效時間需求設計存儲器結構……經過測試，研究人員發現這種基于全二維材料的新型異質結構能夠實現全新的第三類存儲特性。2017年，團隊發布了利用二維半導體的豐富能帶結構特性解決電荷存儲技術中的“過擦除”現象。在后續存儲器研究中，研究人員發現，當利用二維半導體實現新型結構存儲后，會有更多“奇異新特性”。
　　課題組專家介紹，二維材料發軔于石墨烯的發現，在平面內存在強有力的化學鍵鍵合，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體、半導體和絕緣體的完整體系。這對集成電路器件進一步微縮并提高集成度、穩定性以及開發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。