基于二维原子晶体的下一代数据存储

对于现代信息技术而言,用于数据存储的存储器是必不可少的。尤其随着各种新兴技术的迅猛发展,如大数据、云计算和人工智能等,对于数据存储密度的要求越来越高。而存储密度取决于单位面积存储的数据量,故缩小存储单元的占地面积是最直接的解决方案。但是,由于受到结构和物理极限的限制,硅基存储器(如SRAM、DRAM及Flash)的尺寸很难进一步缩小。

具有丰富独特物理属性的二维原子晶体受到了研究学者的广泛关注。二维原子晶体具有诸多特点,如层状超薄特性、高载流子迁移率、丰富的电学性能以及能带结构等。值得一提的是,由于二维原子晶体的超薄特性(可薄至单层,厚度<1 nm),当其被用作沟道时,可以在很大程度上减弱短沟道效应。因此,二维原子晶体在电子器件领域具有非常大的应用前景。

针对当前二维原子晶体在数据存储领域的研究现状,复旦大学微电子学院专用集成电路与系统国家重点实验室周鹏教授在Advanced Electronic Materials期刊上在线发表了综述文章“2D Atomic Crystals: A Promising Solution for Next Generation Data Storage”。该文章首先依据二维原子晶体存储器数据保持时间的长短,将存储器分为两大类进行介绍(非易失性存储器:数据掉电后仍能保持;易失性存储器:掉电后数据消失)。之后进一步针对不同的工作原理,将非易失性存储器分为Flash、RRAM及MRAM等;将易失性存储器分为DRAM和二维半浮栅晶体管。其中,二维半浮栅晶体管的数据存储时间介于易失和非易失之间,兼具高速写入和长时间数据保持的特点。通过对目前报道的各种二维原子晶体存储器的对比总结,展望了二维原子晶体存储器在下一代高密度数据存储中的发展前景并指出了一些关键技术难题。相关文章在线发表在Advanced Electronic Materials(DOI: 10.1002/aelm.201800944)上。