千叶工业大学(校长小宫和仁)(以下简称“千叶工业大学”)工学部(工学部院长平冢健一)机械电子工学系助教菅博志国立产业技术综合研究所(会长中钵良二)(以下简称“AIST”)纳米电子研究部(研究部主任安田哲二)、首席研究员内藤康久、国立材料科学研究所(所长桥本一仁)(以下简称“国立材料科学研究所”)国际纳米结构研究中心与首席研究员冢越一仁合作,Shirokane纳米间隙利用该结构,甚至可以在600摄氏度下运行非易失性存储器开发了第一个元素。
在使用普通硅半导体的存储元件中,带隙引起的半导体特性高温下无法维持,记忆功能无法维持。这次,通过在信息存储领域使用耐热铂纳米结构,我们开发了一种可以在极高温度下运行的非挥发性材料。阻值变化记忆这种存储元件有望应用于高温环境下的存储器和传感器,例如飞行记录仪和行星探测器。有关该技术的详细信息,请参阅Springer Nature出版的学术期刊科学报告,10月11日以电子版形式发表。
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| 确认可在600℃高温下运行 |
存储在纸张或易燃记录介质上的信息会因火灾时高温造成的损坏而丢失。在使用普通硅半导体的存储器件中,表现出半导体特性的带隙在高温下变得更小,并且在超过200摄氏度的高温下无法保持信息。换句话说,到目前为止还无法在高温环境下写入或读取数据,并且几乎没有技术可以在高温下保护记录。另一方面,飞机飞行记录仪、汽车行驶记录仪、行星探测器等都需要在高温环境下保护记录的技术,并且被认为可以通过创建一个安全可靠的社会以及可靠地将知识传递给下一代来为科学的发展做出贡献。
AIST 的目标是在下一代非易失性存储器的研发中扩大电子设备的使用,作为这一努力的一部分,它一直致力于开发世界上第一个使用金属原子纳米结构的非易失性存储器(2007年6月19日AIST主要研究成果)。这次,来自千叶工业大学、日本产业技术研究院和国立材料科学研究所的研究小组利用千叶工业大学的技术来提高纳米间隙电极中电极金属的结晶度,以阐明有助于高温下记忆性能的纳米结构结构变化的机制。基于对这一现象的澄清,我们现在通过使用铂作为电极材料实现了高温下的存储操作,即使在高温下也能抵抗结构变化。
这项研究和开发得到了科学研究补助金JP23760320、文部科学省2015年至2015年私立大学战略研究基础设施建设支持项目(S1511002)以及日本科学技术振兴机构(JST)的部分支持。这项工作得到了战略创意研究促进项目(CREST)“通过材料、设备和系统的融合创造创新纳米电子学”(研究主管樱井高安)的研究项目“实现数字数据长期存储的高度可靠的存储系统”的支持。
通过能够保存在灾害期间等高温下无法保护的数据,有望为建设安全放心的社会做出贡献。此外,由于它可以在数据中心和其他场所使用,而无需担心废热,因此可以减少冷却能耗,并且对节能有很高的期望。然而,电子设备高温耐久性的研究才刚刚开始,我们将继续基础研究、实际应用研究,并寻找能够承受更高温度的材料。这项研究揭示的纳米间隙存储器的高温耐久性表明,如果在室温下存储信息,信息可以保留更长时间,这为长期记录存储器的发展带来了希望。