我国科研团队在二维高性能浮栅晶体管存储器方面取得重要进展

记者18日从华中科技大学了解到，该校材料成形与模具技术全国重点实验室教授翟天佑团队在二维高性能浮栅晶体管存储器方面取得重要进展，研制了一种具有边缘接触特征的新型二维浮栅晶体管器件，与现有商业闪存器件性能对比，其擦写速度、循环寿命等关键性能均有提升，为发展高性能、高密度大容量存储器件提供了新的思路。

浮栅晶体管作为一种电荷存储器，是构成当前大容量固态存储器发展的核心元器件。然而，当前商业闪存内硅基浮栅存储器件所需的擦写时间约在10微秒至1毫秒范围内，远低于计算单元CPU纳秒级的数据处理速度，且其循环耐久性约为10万次，也难以满足频繁的数据交互。随着计算机数据吞吐量的爆发式增长，发展一种可兼顾高速、高循环耐久性的存储技术势在必行。

二维材料具有原子级厚度和无悬挂键表面，在器件集成时可有效避免窄沟道效应和界面态钉扎等问题，是实现高密度集成、高性能闪存器件的理想材料。然而，在此前的研究中，其数据擦写速度多异常缓慢，鲜有器件可同时实现高速和高循环耐久性。面对这一挑战，翟天佑团队研制了一种具有边缘接触特征的新型二维浮栅晶体管器件，通过对传统金属-半导体接触区域内二硫化钼进行相转变，使其由半导体相（2H）向金属相（1T）转变，使器件内金属-半导体接触类型由传统的3D/2D面接触过渡为具有原子级锐利界面的2D/2D型边缘接触，实现了擦写速度在10纳秒至100纳秒、循环耐久性超过300万次的高性能存储器件。

“通过对比传统面接触电极与新型边缘接触，该研究说明了优化制备二维浮栅存储器件内金属-半导体接触界面对改善其擦写速度、循环寿命等关键性能有重要作用。”翟天佑说。

图为边缘接触式二维浮栅存储器的表征及其操作性能。（受访单位供图）

这一成果以《基于相变边缘接触的高速、耐久二维浮栅存储器》为题，于近日在线发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。（记者 侯文坤）