新華社武漢9月18日電(記者 侯文坤)記者18日從華中科技大學(xué)了解到,該校材料成形與模具技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授翟天佑團(tuán)隊(duì)在二維高性能浮柵晶體管存儲器方面取得重要進(jìn)展,研制了一種具有邊緣接觸特征的新型二維浮柵晶體管器件,與現(xiàn)有商業(yè)閃存器件性能對比,其擦寫速度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能均有提升,為發(fā)展高性能、高密度大容量存儲器件提供了新的思路。
浮柵晶體管作為一種電荷存儲器,是構(gòu)成當(dāng)前大容量固態(tài)存儲器發(fā)展的核心元器件。然而,當(dāng)前商業(yè)閃存內(nèi)硅基浮柵存儲器件所需的擦寫時(shí)間約在10微秒至1毫秒范圍內(nèi),遠(yuǎn)低于計(jì)算單元CPU納秒級的數(shù)據(jù)處理速度,且其循環(huán)耐久性約為10萬次,也難以滿足頻繁的數(shù)據(jù)交互。隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)吞吐量的爆發(fā)式增長,發(fā)展一種可兼顧高速、高循環(huán)耐久性的存儲技術(shù)勢在必行。
二維材料具有原子級厚度和無懸掛鍵表面,在器件集成時(shí)可有效避免窄溝道效應(yīng)和界面態(tài)釘扎等問題,是實(shí)現(xiàn)高密度集成、高性能閃存器件的理想材料。然而,在此前的研究中,其數(shù)據(jù)擦寫速度多異常緩慢,鮮有器件可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速和高循環(huán)耐久性。面對這一挑戰(zhàn),翟天佑團(tuán)隊(duì)研制了一種具有邊緣接觸特征的新型二維浮柵晶體管器件,通過對傳統(tǒng)金屬-半導(dǎo)體接觸區(qū)域內(nèi)二硫化鉬進(jìn)行相轉(zhuǎn)變,使其由半導(dǎo)體相(2H)向金屬相(1T)轉(zhuǎn)變,使器件內(nèi)金屬-半導(dǎo)體接觸類型由傳統(tǒng)的3D/2D面接觸過渡為具有原子級銳利界面的2D/2D型邊緣接觸,實(shí)現(xiàn)了擦寫速度在10納秒至100納秒、循環(huán)耐久性超過300萬次的高性能存儲器件。
“通過對比傳統(tǒng)面接觸電極與新型邊緣接觸,該研究說明了優(yōu)化制備二維浮柵存儲器件內(nèi)金屬-半導(dǎo)體接觸界面對改善其擦寫速度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能有重要作用?!钡蕴煊诱f。
圖為邊緣接觸式二維浮柵存儲器的表征及其操作性能。(受訪單位供圖)
這一成果以《基于相變邊緣接觸的高速、耐久二維浮柵存儲器》為題,于近日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
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