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2016年10月11日宣布，與日本產業(yè)技術綜合研究所(產綜研)及日本物質材料研究機構(NIMS)合作開發(fā)出了采用鉑納米間隙結構、在600℃下也能工作的非易失性存儲器元件。這種元件有望應用于高溫環(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值

　　鉑納米間隙存儲器的開關比的溫度依賴性

　　使用硅半導體的存儲器元件在高溫下無法保持因帶隙而產生的半導體性，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構，實現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離來改變電阻值。在接近時和遠離時，隧道電流的電阻值會大幅改變，形成開關兩種狀態(tài)，只要金屬結構不變，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晶性的技術，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構發(fā)生結構變化的機制。在納米柱形成時，會同時產生形成柱的原子移動和阻礙形成的原子擴散兩種效應。而鉑納米間隙即使在高溫環(huán)境下，原子移動的效應也高于原子擴散的效應，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)推進基礎研究，開展實用化研究，并探索能夠支持更高溫度的材料。另外，研究結果表明，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。

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