复旦大学研发出超快闪存技术，操作次数突破每秒25亿次！

复旦大学取得重大突破，成功研发出史上最快闪存，操作速度高达每秒25亿次！这一创新成果将极大地推动存储技术的发展，有望为计算机、智能手机等电子设备带来前所未有的性能和速度提升，这一突破性的技术成果将为未来的存储解决方案开辟新的道路，促进数据存储和处理的速度和效率的大幅提升。

史上最快的闪存器件,由复旦团队创新研发！

其研发的皮秒闪存器件“破晓（PoX）”已经登上了Nature杂志，其擦写速度达到了惊人的亚纳秒级，比现有技术快1万倍。

更重要的是,该器件的数据稳定性极高，不易丢失，根据实验外推结果，其保存年限可达十年以上。

具体来看,作者基于一些新的发现，将传统闪存中的硅替换成了石墨烯等二维材料，制作出了这种前所未有的亚纳（10^-9）秒级闪存器件。

在低至5V的编程电压下,这种器件可以实现400皮（10^-12）秒的超快编程速度，相当于每秒可以操作25亿次，这是一个突破性的速度。

这种器件的编程/擦除循环寿命超过550万次，显示出其卓越的性能和稳定性。

这项工作的核心在于作者发现的二维材料增强的热载流子注入机制,在传统硅基器件中，电子的热载流子注入是实现闪存编程的重要手段之一，受限于体硅材料的性质，经典热载流子注入机制的效率较低。

研究人员提出,二维材料独特的能带结构和电学特性，有望彻底改变这一局面，以石墨烯为例，其独特的线性色散关系使得载流子的有效质量接近于零，因此在相同电场下更容易被加速。

当材料的厚度减小到纳米尺度时,器件沟道内部电场分布会发生显著变化，具体而言，器件沟道从源端到漏端可分为高、低电阻两个区域，当沟道厚度减小时，整体电阻率急剧上升，但低电阻区（源端）电阻率的上升幅度要小于高电阻区（漏端）。

在这种超高的水平电场作用下,载流子能够在纳米尺度的距离内被加速至极高的能量，散射被大大抑制，垂直方向上超薄的沟道厚度也大大降低了载流子越过栅介质势垒所需的能量。

基于这样的原理,作者使用石墨烯和二硒化钨（WSe2）两种二维材料分别制备了不同的闪存，两种闪存都采用了“三明治结构”，从上到下依次包括源漏电极、沟道层、存储堆叠结构、金属栅极和硅衬底。

为了制备出这种基于二维材料的新型闪存器件,作者通过一系列精细的制备过程，包括机械剥离、干法转移、电子束曝光、金属蒸镀等步骤，最终实现了金属原子在二维材料表面的均匀生长和紧密贴合。

这种高效的注入机制最终实现了突破性的性能,石墨烯版本闪存器件在通道长度为0.2µm时，实现了400皮秒的编程速度，打破了闪存1纳秒的速度瓶颈。

该项目由复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、芯片与系统前沿技术研究院周鹏-刘春森团队完成，周鹏教授是微电子学院的副院长，长期致力于集成电路新材料、新器件和新工艺的研究，而刘春森博士则是周鹏教授的得意门生，两人在该项目中共同为通讯作者。

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