一項新的研究發現，閃存的2D“表親”不僅速度快了大約5,000倍，而且可以存儲多個數據位，而不僅僅是零和一。閃存驅動器，硬盤，磁帶和其他形式的非易失性存儲器即使在斷電後也可以幫助存儲數據。這些設備的主要缺點之一是它們通常很慢，通常至少需要數百微秒才能寫入數據，比易失性設備要長幾個數量級。

現在，研究人員已經開發出了非易失性存儲器，僅需幾納秒的時間即可寫入數據。這使其比商用閃存快數千倍，並且速度與大多數計算機中的動態RAM差不多。他們本月在《自然納米技術》雜誌上在線詳細介紹了他們的發現。

新設備由原子薄的二維材料層組成。先前的研究發現，當兩層或更多層不同材料的原子薄層彼此疊置以形成所謂的異質結構時，就會出現新的雜化性質。這些層通常通過稱為van der Waals interactions的弱電保持在一起，該力通常會使tapes 粘在一起。

中國科學院物理研究所的科學家及其同事指出，矽基存儲器的速度最終受到限制，因為超薄矽膜上不可避免的缺陷會降低性能。他們認為，原子上平坦的van der Waals異質結構可以避免此類問題。

研究人員製造了van der Waals異質結構，該結構由硒化銦（indium selenide）半導體層，六方氮化硼（hexagonal boron nitride）絕緣層和位於二氧化矽和矽晶圓頂部的多個導電石墨烯層組成。僅持續21納秒的電壓脈衝可以將電荷注入石墨烯以寫入或擦除數據。這些脈衝的強度與商用閃存中用於寫入和擦除的脈衝的強度大致相同。

除了速度之外，這種新存儲器的一個關鍵特性是可以進行多位存儲。常規的存儲設備可以通過在例如高導電狀態和低導電狀態之間切換來存儲零或一的數據位。研究人員指出，他們的新設備理論上可以存儲具有多種電狀態的多個數據位，每種狀態均使用不同的電壓脈衝序列進行寫入和擦除。

賓夕法尼亞大學的電氣工程師Deep Jariwala表示：“當單個設備可以存儲更多信息時，存儲功能將變得更加強大，它有助於構建越來越密集的存儲體系結構。”

科學家們預計他們的設備可以存儲10年的數據。他們指出，另一個中國小組最近通過由二硫化鉬（molybdenum disulfide），六方氮化硼（hexagonal boron nitride）和多層石墨烯製成的van der Waals異質結構也取得了類似的結果。

現在的主要問題是研究人員是否可以商業規模生產這種設備。“這是大多數此類設備的致命弱點，” Jariwala說。“在實際應用中，可微縮性以及將這些設備集成到矽處理器之上的能力確實是具有挑戰性的問題。”