石墨烯有望成為半導體存儲技術的替代或補充技術

石墨烯有望成為半導體存儲技術的替代或補充技術

由華東理工大學教授陳彧博士領銜的科技團隊,經3年多潛心研究,創新設計制備出基于石墨烯的一系列新型非易失性高分子信息存儲功能材料,有望成為目前基于硅的半導體存儲技術的潛在替代或補充技術。

非易失性存儲芯片(即使關閉電源,存儲器仍然能保留存儲的信息)在我國每年約有2200億元的市場總額,但國內生產卻幾近空白。在電腦、手機、數碼相機等電子產品中,使用的主流存儲技術仍然是硅基存儲技術。隨著社會步入信息時代,要求存儲器具有更大的數據存儲密度和更快的獲取信息能力。為此,微電子工業需要將更多更小尺寸的存儲元件集成在單塊芯片上。目前單個存儲單元的尺寸已經從2000年的130 nm縮小到2011年的45 nm,預計到2018年將達到16 nm的硅基半導體的物理極限。超過這個極限,存儲器件的可靠性和穩定性將受到極大影響。國際半導體工業協會認為,現存的信息存儲技術將漸漸走到發展盡頭。

2006年,國家將“突破制約信息產業發展的核心技術”、“掌握集成電路及關鍵元器件等核心技術”列入國家科學和技術長遠發展規劃。從2008年開始,陳彧團隊通過調控固體薄膜形貌等手段創新設計和制備了一系列高性能高分子信息存儲功能材料。其中基于石墨烯的高分子信息存儲材料的設計和制備是國際上開展最早、成果最為突出的工作。

石墨烯以其獨特的二維結構和優異的電學、光學、熱學和機械性能,備受科研機構的關注,迅速成為材料、化學、物理和工程領域的研究熱點。石墨烯的空穴/電子遷移率在已知半導體材料中最高。陳彧團隊研發的新型存儲材料在多項關鍵指標上取得新突破,部分指標接近或達到了實際應用技術的需求。與硅基材料相比,高分子信息存儲材料有明顯的優勢,容易加工、成本低、功耗小、重量輕、體積小、存儲密度高,可以三維堆積,甚至可以大面積“刷涂”在玻璃、塑料和集成電路上,還能根據需要對分子結構進行剪裁,調控材料和相應器件的存儲功能。

雖然近年來國內外在高分子存儲材料研究方面取得了一些較突出的進展,但與無機硅存儲器相比,在響應速度、開關比、讀寫循環次數、熱穩定性、器件維持時間等方面還存在較大差距,離實際應用還有較長的路要走。

(摘編)