研究人员开发使用二维分层结构材料的存储设备有望加速下一代数据存储器件商业化进程

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浦项科技大学POSTECH研究团队已经开发出一种使用二维分层结构材料的存储设备,为实现可在低功耗下稳定运行的下一代数据存储器商业化提供了可能。

POSTECH研究小组通过基于量子力学的第一原理计算 ,成功设计出了可应用于ReRAM*1器件的最佳卤化物钙钛矿材料(CsPb2Br5)。该研究成果发表在《先进科学》上。

研究人员开发出使用二维分层结构材料的存储设备有望加速下一代数据存储器件商业化进程--具有第一性原理筛选和实验验证的电阻开关记忆卤化物钙钛矿材料设计
具有第一性原理筛选和实验验证的电阻开关记忆卤化物钙钛矿材料设计

理想的下一代存储器件应该是高速处理信息,存储具有非易失性特征的大量信息,(这些信息在断电时不会消失)并且在移动设备上以低功耗运行。

最近,卤化物钙钛矿材料中电阻转换特性的最新发现使得全世界都在积极研究以将其应用于ReRAM器件。然而,科研人员提出了卤化钙钛矿材料暴露在大气时稳定性差的问题。

研究团队利用第一原理计算比较了各种结构的卤化钙钛矿的相对稳定性和性能。DFT计算预测,AB2X5形式的二维层状结构CsPb2Br5可能比ABX3或其他结构(A3B2X7、A2BX4)的三维结构具有更好的稳定性,这种结构可以在存储器器件中表现出更好的性能。

为了验证这一结果,研究团队首次合成了具有二维层状结构的无机钙钛矿材料CsPb2Br5,并将其首次应用到存储器器件中。采用CsPbBr3三维结构的存储器件在温度高于100℃时失去了存储特性。但是,采用CsPb2Br5的二维层状结构的存储器件在140℃以上仍能保持存储特性,并能在低于1V的电压下工作。

领导该研究的Jang-Sik Lee教授表示:”利用这种基于第一原理筛选和实验验证的材料设计技术,可以缩短寻找新材料的时间,加快存储器件开发。通过计算机计算设计出最佳内存器件新材料,并应用于实际生产,该材料可应用于需要低功耗的移动设备或需要可靠运行的服务器等各种电子设备的存储器件。这有望加速下一代数据存储设备的商业化进程。”

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