【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】3月17日，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心)發(fā)布2022年度中國科學(xué)十大進展。中科院上海微系統(tǒng)所宋志棠、朱敏團隊的“新原理開關(guān)器件為高性能海量存儲提供新方案”脫穎而出，榮獲2022年度中國科學(xué)十大進展(圖1)。
中國科學(xué)十大進展遴選活動由科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心牽頭舉辦，其遴選程序分為推薦、初選和終選3個環(huán)節(jié)。終選階段，中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、國家重點實驗室主任等3500余位知名專家學(xué)者對30項候選科學(xué)進展進行網(wǎng)上投票，最終，得票數(shù)排名前10位的入選。
圖1 新原理開關(guān)器件成果榮獲2022年度中國科學(xué)十大進展
高密度與海量存儲是大數(shù)據(jù)時代信息技術(shù)與數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所宋志棠、朱敏團隊發(fā)明了一種新型基于單質(zhì)碲和氮化鈦電極界面效應(yīng)的開關(guān)器件(圖2)，充分發(fā)揮納米尺度二維限定性結(jié)構(gòu)中碲熔融—結(jié)晶速度快、功耗低的獨特優(yōu)勢，“開態(tài)”碲處于熔融狀態(tài)是類金屬、和氮化鈦電極形成歐姆接觸，提供強大的電流驅(qū)動能力，“關(guān)態(tài)”半導(dǎo)體單質(zhì)碲和氮化鈦電極形成肖特基勢壘，徹底夾斷電流。
該晶-液態(tài)轉(zhuǎn)變的新型開關(guān)器件，組分簡單，可克服雙向閾值開關(guān)(OTS)復(fù)雜組分導(dǎo)致成分偏析問題；工藝與CMOS兼容且可極度微縮，易實現(xiàn)海量三維集成；開關(guān)綜合性能優(yōu)異，驅(qū)動電流達到11 MA/cm2，疲勞>108次以上，開關(guān)速度~15ns，尤其碲原子不丟失情況下開關(guān)壽命可大幅提升。該研究突破為我國發(fā)展海量存儲和近存計算，在大數(shù)據(jù)時代參與國際競爭提供了新的技術(shù)方案。該成果發(fā)表在國際頂尖雜志Science (2021, 374, 1390-1394) 上。
圖2 新原理開關(guān)器件及其晶態(tài)-液態(tài)新型開關(guān)機理(Science, 2021, 374, 1390-1394)
中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所是我國著名的技術(shù)學(xué)科綜合性研究所之一，前身是成立于1928年的國立中央研究院工程研究所。上海微系統(tǒng)所現(xiàn)有傳感技術(shù)、集成電路材料、微系統(tǒng)技術(shù)三個國家級重點實驗室，有無線傳感網(wǎng)與通信、太赫茲固態(tài)技術(shù)、高端硅基材料三個中科院重點實驗室。設(shè)有傳感技術(shù)實驗室、納米材料與器件實驗室，太赫茲固態(tài)技術(shù)實驗室、微系統(tǒng)技術(shù)實驗室、寬帶無線通信實驗室、硅基材料與集成器件實驗室、超導(dǎo)電子學(xué)實驗室、仿生視覺系統(tǒng)實驗室、2020 X-Lab實驗室等九個實驗室。
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