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導讀 在太空探測器遇到的眾多危險中，暴露于輻射和巨大的溫度波動對其電子電路構(gòu)成了特殊的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，KAUST 研究人員發(fā)明了首款由氧化鎵制成...

在太空探測器遇到的眾多危險中，暴露于輻射和巨大的溫度波動對其電子電路構(gòu)成了特殊的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，KAUST 研究人員發(fā)明了首款由氧化鎵制成的閃存器件，這種材料能夠比傳統(tǒng)電子產(chǎn)品更好地承受這些惡劣條件[1]。

氧化鎵是一種半導體——盡管它通常是電的不良導體，但摻入某些雜質(zhì)可以使其能夠承載電流。與大多數(shù)計算機芯片中使用的半導體硅相比，它具有許多優(yōu)勢。例如，氧化鎵可以以低能量損失支持高電流和電壓，并且很容易使用低成本技術(shù)生長成高質(zhì)量的薄膜。

但最重要的是，這很艱難?！盎谘趸壍脑O(shè)備已成為在惡劣環(huán)境下運行的重要選擇，尤其是在太空探索中，因為它可以承受高溫和輻射而不會嚴重退化，”博士說。候選人維沙爾·坎德爾瓦爾 (Vishal Khandelwal)，該工作背后的團隊成員之一。

晶體管和二極管已經(jīng)可以用氧化鎵制造。但為了讓氧化鎵電子產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，研究人員需要證明這種材料也可以用于存儲設(shè)備。

該團隊的設(shè)備是一種晶體管，包含一個稱為浮動柵極的層，該層捕獲電子以存儲數(shù)據(jù)。這種基本設(shè)計已經(jīng)用于傳統(tǒng)的閃存器件。不過，新器件并沒有使用硅，而是包含一層厚度僅為 50 納米的氧化鎵。氧化鎵上方是氮化鈦的微小碎片，包裹在一層非常薄的絕緣材料中，用作浮柵。

為了將數(shù)據(jù)編程到浮柵中，研究人員施加正電壓脈沖，將電子從氧化鎵發(fā)送通過絕緣體并進入浮柵，并在那里被捕獲。負電壓可以通過將電子送回氧化鎵來擦除數(shù)據(jù)。這些電子的位置會影響氧化鎵的導電性能，從而可用于讀取存儲設(shè)備的狀態(tài)。

氧化鎵具有異常寬的帶隙(釋放電子所需能量的量度)，這意味著即使在高工作溫度下，設(shè)備的編程狀態(tài)和擦除狀態(tài)之間也存在很大差異。這一特性有助于使內(nèi)存非常穩(wěn)定，原型設(shè)備可以保留其數(shù)據(jù)超過 80 分鐘。

目前，對該器件進行編程和擦除需要大約 100 毫秒的相對較長的電壓脈沖，該團隊希望縮短該時間?！把趸壊牧腺|(zhì)量和器件設(shè)計的進一步發(fā)展將為實際的極端環(huán)境應用提供更好的存儲性能，”領(lǐng)導該團隊的李曉航說。

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