研究人員開發出混合相變憶阻器，可提供快速、低功耗和高密度運算記憶體。透過對薄如單層原子的材料進行策略性應變，羅徹斯特大學的科學家們開發出了一種新型計算記憶體，這種記憶體速度快、密度高、功耗低。研究人員在發表於《自然-電子學》（Nature Electronics）的一項研究中概述了他們的新型混合電阻開關。

藝術家繪製的二維材料效果圖，這種材料經過戰略應變，在兩種不同的晶相之間。羅徹斯特大學助理教授史蒂芬-吳（Stephen Wu）正在利用這種材料製造混合相變憶阻器，以提供快速、低功耗和高密度的運算記憶體。圖片來源：羅徹斯特大學插畫/Michael Osadciw

混合電阻開關

這種方法是由電子與電腦工程和物理學助理教授Stephen M. Wu 的實驗室開發的，它結合了現有的兩種用於記憶體的電阻開關形式：憶阻器和相變材料的最佳品質。與當今最普遍的記憶體形式（包括動態隨機存取記憶體（DRAM）和快閃記憶體）相比，這兩種形式都具有優勢，但也有缺點。

吳說，憶阻器的工作原理是在兩個電極之間的細絲上施加電壓，與其他形式的記憶體相比，它往往缺乏可靠性。同時，相變材料需要選擇性地將一種材料熔化成非晶態或結晶態，需要消耗過多的電能。

記憶體技術的突破

研究人員把憶阻器和相變裝置的概念結合在一起，超越了這兩種裝置的限制。”我們正在製造一種雙端憶阻器裝置，它將一種晶體驅動到另一種晶體相位。這兩種晶體相具有不同的電阻，然後你可以將其儲存為記憶體。”吳介紹說。

關鍵在於利用二維材料，這種材料可以被拉伸到在兩種不同晶相之間的臨界部位，並且可以用相對較小的力量向任一方向推移。

工程與合作

吳說：”我們的工程設計本質上只是在一個方向上拉伸材料，在另一個方向上壓縮材料。通過這樣做，性能可以提高幾個數量級。在我看來，這種材料最終可以作為一種超快、超高效的記憶體形式應用於家用電腦。這可能會對整個計算產生重大影響。”

吳和他的研究生團隊進行了實驗工作，並與羅徹斯特機械工程系的研究人員（包括助理教授赫薩姆-阿斯卡里和索比特-辛格）合作，確定在哪裡以及如何對材料施加應變。製造相變憶阻器的最大障礙是繼續提高其整體可靠性，但他對團隊迄今的進展感到鼓舞。

參考文獻”垂直二碲化鉬相變憶阻器的應變工程”，作者：侯文輝、Ahmad Azizimanesh、Aditya Dey、楊玉峰、王無修、邵晨、吳輝、Hesam Askari、Sobhit Singh 和Stephen M. Wu，2023年11 月23 日，《自然-電子學》。

DOI: 10.1038/s41928-023-01071-2

編譯來源：ScitechDaily