近日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi),、周鵬團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了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)，寫入速度比目前Ｕ盤快一萬倍,，數(shù)據(jù)存儲時間也可自行決定,。這解決了國際半導(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。

北京時間4月10日,，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》雜志,。

4月11日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi),、周鵬團(tuán)隊(duì)成員劉春森在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將硅片放入儀器,。

據(jù)了解，目前半導(dǎo)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(jī)中的內(nèi)存，掉電后數(shù)據(jù)會立即消失,；第二類是非易失性存儲,，例如人們常用的Ｕ盤，在寫入數(shù)據(jù)后無需額外能量可保存10年,。前者可在幾納秒左右寫入數(shù)據(jù),，第二類電荷存儲技術(shù)需要幾微秒到幾十微秒才能把數(shù)據(jù)保存下來。

此次研發(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(shí)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，同時能實(shí)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堋?/p>

4月11日,，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi)、周鵬團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合影,。新華社記者丁汀攝

這項(xiàng)研究創(chuàng)新性地選擇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(yùn)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)。

“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,。”周鵬說,。

4月11日,，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi)、周鵬團(tuán)隊(duì)成員劉春森在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對硅片進(jìn)行“電子束光刻”以及“定義圖形”,。

寫入速度比目前Ｕ盤快一萬倍,，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(shí)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)能夠?qū)崿F(xiàn)全新的第三類存儲特性,。

科研人員稱,，基于二維半導(dǎo)體的準(zhǔn)非易失性存儲器可在大尺度合成技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高密度集成，將在極低功耗高速存儲,、數(shù)據(jù)有效期自由度利用等多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,。

這項(xiàng)科學(xué)突破由復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成,，復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為唯一單位。該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目和重點(diǎn)研究項(xiàng)目的支持,。

4月11日,，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授周鵬教授在硅片上生長金屬電極,。（來源：新華社 記者：吳振東）