《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于一種新型半導(dǎo)體材料的電阻式存儲器

2017-01-06

全球頂級研究人員匯聚三藩市,,參加IEEE國際電子元件會議(IEDM),。斯坦福大學(xué)團(tuán)隊在會議上發(fā)表的一篇論文,正是這種洞察細(xì)節(jié)精神的體現(xiàn),。

由IBM電子工程師出身的黃漢森教授(H. S. Philip Wong)指導(dǎo)該團(tuán)隊,,在深入研究一種新型資料儲存技術(shù)。對于智慧手機(jī)和其他移動設(shè)備而言,,高效節(jié)能是至關(guān)重要的,,因此此種資料存儲技術(shù)將是這些設(shè)備的理想選擇。

這種新技術(shù)產(chǎn)品稱為電阻式存儲器,,縮寫為RRAM,。電阻式存儲器基于一種新型半導(dǎo)體材料,此種半導(dǎo)體材料能夠以阻止或允許通過電子流的方式,,形成狀態(tài)值“0”和“1”,。

斯坦福大學(xué)團(tuán)隊的研究生姜子臻對相關(guān)基礎(chǔ)理論進(jìn)行了解釋。她說,,電阻式存儲器材料是絕緣體,,其在正常狀態(tài)下不允許電流通過。但是,,在某些情況下,,可以對絕緣體進(jìn)行誘導(dǎo),使其允許通過電子流,。

過去以電場震蕩電阻式存儲器材料,,可以導(dǎo)致形成一個允許電子流通過的路徑。該路徑被稱為導(dǎo)電細(xì)絲,。

為了阻斷導(dǎo)電細(xì)絲,,研究人員應(yīng)用了另一個震蕩,,使材料重新成為絕緣體。每個震蕩可以將電阻式存儲器的狀態(tài)值從“0”切換至“1”,,或者相反,,使材料可應(yīng)用于資料儲存。

但是電力并不是唯一的作用力,,泵浦電子進(jìn)入任何材料均會提高其溫度,。這正是電爐的原理。問題是應(yīng)該應(yīng)用何種電壓/溫度狀態(tài)呢,?“為了解答這個問題,,我們不得不分別研究電壓和溫度對形成導(dǎo)電細(xì)絲的影響,”團(tuán)隊的另一位研究生王子文(音譯)說,。

斯坦福大學(xué)的研究人員必須在根本不使用電場的條件下加熱電阻式存儲器材料,,所以他們將電阻式存儲器晶片放在一個微加熱臺(MTS)裝置上。

這是一種復(fù)雜的熱板,,能夠在材料內(nèi)部產(chǎn)生廣泛的溫度變幅,。當(dāng)然,其目的并非只是加熱材料,,而且還要測量如何形成導(dǎo)電細(xì)絲,。

研究人員觀察到,當(dāng)環(huán)境溫度處于80華氏度與260華氏度之間時,,能夠更有效地形成導(dǎo)電細(xì)絲,。260華氏度略高于沸水溫度,這顯然不同于之前認(rèn)為越熱越好的猜測,。

這在后續(xù)研究將是個好消息,,因為可以通過電壓和電震蕩持續(xù)時間實現(xiàn)工作晶片開關(guān)溫度。在較低溫度下實現(xiàn)有效切換,,意味著耗電更少,,這使得電阻式存儲器更節(jié)能。

因此,,當(dāng)其用來作為移動設(shè)備的存儲器時,,將延長電池壽命,?!艾F(xiàn)在,我們能夠以預(yù)測方式使用電壓和溫度作為設(shè)計輸入,,這將使我們能夠設(shè)計更好的存儲器設(shè)備,,”黃教授說。


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