我国研制出开关电阻差1900万倍存储器件

IT时代网9月14日消息，据科技日报报道，中国科学院半导体研究所等单位的科研人员研制出一种新型铁电隧穿结，利用原子层间仅埃米级的微小滑移，就能让开关电阻相差约1900万倍，还可反复开关超过1000亿次，为开发更省电、更耐用的存储和存算一体芯片提供了新路径，相关成果发表于国际学术期刊《科学》。

铁电隧穿结可以理解成一个微型三明治，上下两层是电极，中间夹着极薄的铁电材料。这层材料薄到一定程度后，电子可以像穿墙一样隧穿通过，而铁电材料极化方向的翻转，会改变这堵墙的高低，从而形成电阻差别明显的两种状态，对应数据的0和1。长期以来，电阻差别大与经得起反复读写就像鱼与熊掌难以兼得，传统铁电材料信号强但容易疲劳，二维滑移铁电材料耐用却信号弱。

中科院半导体所吴江滨研究员、谭平恒研究员团队与香港大学汪涵教授团队合作，在器件中引入三种关键功能层：氮化硼像一道均匀的薄墙，减少漏电并提供稳定隧穿势垒；二维滑移铁电材料像可滑动的闸门，原子层一错动就能调控墙的高低；单层石墨烯则像灵敏的感受器，能察觉变化并调节穿过墙的电子数量，三者配合把微弱的极化变化放大为巨大的电阻差别。

实验数据显示，在0.5伏读取电压下，这种器件的电阻开关比较此前同类器件提高超过4个数量级，开态电流密度达每平方厘米222安培，并能在低至13纳秒的极短电压脉冲下可靠切换。科研人员表示，随着大规模阵列和配套电路完善，这类器件有望用于更高密度、更低功耗的存储和存算一体芯片。

编辑：林一舟