多孔氧化硅的使用降低了成型电压，提高了可制造性

莱斯大学(Rice University)用于高密度下一代计算机存储器的突破性氧化硅技术向大规模生产又迈进了一步，这要归功于一项改进，使制造商能够在室温下用传统的生产方法制造设备。

Rice的氧化硅存储器于五年前首次被发现，是一种两端“电阻随机存取存储器”(RRAM)技术。在美国化学学会期刊《纳米快报》在线发表的一篇新论文中，由化学家詹姆斯·图尔(James Tour)领导的莱斯大学团队将其RRAM技术与十几个竞争版本进行了比较。

图尔说:“这种存储器几乎在每个指标上都优于其他所有的双端单极电阻存储器。”“由于我们的设备使用的是氧化硅——地球上研究最多的材料——其基础物理原理已经很好理解，而且很容易在现有的制造设施中实现。”图尔是莱斯大学化学讲座教授，机械工程、纳米工程和计算机科学教授。

图尔和他的同事们在五年多以前就开始研究他们突破性的RRAM技术。电阻式存储设备的基本原理是在两根导线之间插入一种介电材料，这种材料通常不会导电。当在导线上施加足够高的电压时，可以通过介电材料形成狭窄的传导路径。

这些传导通路的存在与否可以用来表示数字数据的二进制1和0。在过去十年中，对一些介电材料的研究表明，这种传导途径可以形成、断裂和重组数千次，这意味着RRAM可以用作可重写随机存取存储器的基础。

RRAM正在全球范围内开发，有望在几年内取代闪存技术，因为它比闪存更快，可以在更小的空间内存储更多的信息。例如，制造商已经宣布了RRAM原型芯片的计划，该芯片将能够在邮票大小的设备上存储大约1tb的数据，这是目前闪存技术数据密度的50多倍。

赖斯的RRAM的关键成分是它的介电成分，氧化硅。硅是地球上储量最丰富的元素，也是传统微芯片的基本成分。基于硅的微电子制造技术广泛且易于理解，但直到2010年Tour的实验室在氧化硅中发现导电丝通道，这种材料才被认为是RRAM的一种选择。

从那时起，图尔的团队就开始加紧进一步开发RRAM，甚至将其用于透明柔性存储芯片等奇异的新设备。与此同时，研究人员还进行了无数次测试，以比较氧化硅存储器与竞争对手的电介质RRAM技术的性能。

Tour说:“我们的技术是唯一能从生产和性能角度满足所有市场需求的非易失性存储器。”“它可以在室温下制造，具有极低的成型电压、高开关比、低功耗、每个单元9位容量、卓越的开关速度和出色的循环续航能力。”

在最新的研究中，由主要作者、莱斯大学博士后研究员古努克·王(Gunuk Wang)领导的团队表明，使用多孔版本的氧化硅可以在几个方面显著改善莱斯大学的RRAM。首先，多孔材料将形成电压(形成传导通道所需的功率)降低到不到2伏，比该团队之前的最好成绩提高了13倍，这一数字与竞争对手的RRAM技术不相上下。此外，多孔氧化硅还使图尔的团队消除了对“器件边缘结构”的需求。

图尔说:“这意味着我们可以拿一块多孔的氧化硅，只需要把电极放下来，而不需要制造边缘。”“当我们在2010年首次宣布关于氧化硅的消息时，我从业界得到的第一个问题是，我们能否在不制造边缘的情况下做到这一点。当时我们做不到，但多孔氧化硅的改变最终让我们做到了。”

王说:“我们还证明，与之前的无孔氧化硅存储器相比，多孔氧化硅材料的续航周期增加了100多倍。最后，多孔氧化硅材料具有高达每个单元9比特的容量，这是氧化物存储器中最高的数字，并且多重容量不受高温的影响。”

图尔表示，多孔氧化硅的最新发展——降低了成形电压，消除了对边缘制造的需求，出色的耐力循环和多比特容量——对存储器公司极具吸引力。

他说:“这是一项重大成就，已经有公司与我们接洽，希望获得这项新技术的许可。”

欲了解更多信息，请访问www.news.rice.edu。

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