日本開發(fā)出可在600℃高溫下工作的非易失性存儲器

　　日本千葉工業(yè)大學(xué)2016年10月11日宣布，與日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(產(chǎn)綜研)及日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)合作開發(fā)出了采用鉑納米間隙結(jié)構(gòu)、在600℃下也能工作的非易失性存儲器元件。這種元件有望應(yīng)用于高溫環(huán)境下的存儲器和傳感器，例如飛行記錄器、行星探測器等。

　　納米間隙存儲器的工作原理

　　隨著納米柱生長，納米間隙的間隔發(fā)生變化(摘自千葉工業(yè)大學(xué)的發(fā)布資料，下同)

　　掃描型電子顯微鏡拍攝的鉑納米間隙電極

　　600℃環(huán)境下納米間隙存儲器的開關(guān)值

　　鉑納米間隙存儲器的開關(guān)比的溫度依賴性

　　使用硅半導(dǎo)體的存儲器元件在高溫下無法保持因帶隙而產(chǎn)生的半導(dǎo)體性，從而會喪失存儲器功能。這一次，研究人員在信息記憶部分使用耐熱性好的鉑納米結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了可在高溫下工作的非易失性可變電阻存儲器。

　　納米間隙存儲器的納米間隙中生長著會發(fā)生可逆變化的納米柱，通過納米柱的接近和遠(yuǎn)離來改變電阻值。在接近時和遠(yuǎn)離時，隧道電流的電阻值會大幅改變，形成開關(guān)兩種狀態(tài)，只要金屬結(jié)構(gòu)不變，就可以保持記憶。

　　通過利用改善納米間隙電極的電極金屬結(jié)晶性的技術(shù)，研究人員查明了有助于在高溫下維持存儲器功能的納米結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的機(jī)制。在納米柱形成時，會同時產(chǎn)生形成柱的原子移動和阻礙形成的原子擴(kuò)散兩種效應(yīng)。而鉑納米間隙即使在高溫環(huán)境下，原子移動的效應(yīng)也高于原子擴(kuò)散的效應(yīng)，因此可以發(fā)揮存儲器的作用。

　　這次開發(fā)的鉑納米間隙存儲器即使在高溫環(huán)境下，也能像在室溫環(huán)境一樣穩(wěn)定地保持信息，在600℃高溫環(huán)境下，寫入狀態(tài)保持了8小時以上。研究人員今后還將繼續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)研究，開展實(shí)用化研究，并探索能夠支持更高溫度的材料。另外，研究結(jié)果表明，這次開發(fā)的元件在室溫下保持信息的時間可能比以往更長，因此在今后還有望開發(fā)出長期記錄存儲器。

　　此次新技術(shù)的詳情已于2016年10月11日發(fā)表在Springer Nature發(fā)行的學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)報告》(Scientific Reports)的電子版。