松山湖材料实验室梅增霞团队:一种基于光敏介质层的全新光电存储器件结构

果壳硬科技 2023-09-27 09:02

欢迎星标 果壳硬科技

研究团队 | 作者

酥鱼 | 编辑


光电存储器件是将光的信息转换为电信号并进行存储的一类新型器件。相比于传统的闪存器件,额外的控制端光的加入赋予了光电存储器件新的调控维度,因此会带来一些新的、迷人的器件特性。


一方面,我们可以通过调控光的波长、脉宽、强度、脉冲数甚至偏振去实现不同电阻态的存储,因此光电存储器件在多态存储领域具有巨大的优势,尤其是在当前大数据时代背景下,多态存储器件的研究有很大潜力缓解当前的存储压力;另一方面,当前摩尔定律逐渐达到了微缩的极限,而器件的功能多样化将主要是下一步半导体路线的发展方向。比如集传感、存储和计算于一体的集成器件有望使传感芯片摆脱传统的冯诺依曼架构,极大提高处理效率和降低能量消耗,光电存储器件具有天然的感存(算)一体功能,因此在人工视觉芯片领域也有巨大的应用市场。


当前光电存储器件的研究仍处于起步阶段,主要存在着编程电压高(> 20 V)、编程光强大(> 1mW cm-2)和移植性差等问题。其中移植性差问题主要来源于当前大多器件的光敏层即沟道层,其性能严重依赖于沟道的设计,因此限制了它们在不同材料芯片上的拓展应用(比如光致变色材料只能应用在有机物半导体芯片,而很难移植到硅基芯片),而编程电压高和编程光强大则主要是由底层浮栅存储/擦除电子的实现原理引起。


为了解决当前面临的问题,松山湖材料实验室氧化物半导体团队的梅增霞研究员和朱锐博士提出了一种基于光敏介质的全新光电存储器件结构。借鉴闪存的结构,在保留浮栅的同时,该团队用传统的栅介质层取代了隧穿介质层,将光敏层放到了上面常规介质层的位置(图1)通过光脉冲调控光敏介质层的绝缘特性和光敏特性即可实现数据的擦写和存储;另外,在该结构中只需提供一个小的栅压去明确光生载流子的运动方向即可,因此光生载流子的存储利用率也得到了极大的提高。这一设计完全改变了传统闪存结构中载流子注入/离开浮栅的方式和方向,因此巧妙摆脱了器件性能对沟道层的依赖。可以看到,该创新设计可从根本原理上解决器件能耗高和移植性差等问题。


图1. 闪存器件和基于光敏介质层的光电存储器件的结构比较和擦写方式及原理比较。


光敏介质层的选择和可控制备是实现该设计的核心。研发团队基于多年的氧化物半导体材料及器件研究经验,选择了非晶氧化镓作为光敏介质层制备了最终的光电存储器件。器件的最大操作电压和光功率密度均实现了大幅度的降低(4 V和160 μW cm-2),同时也实现了优异的存储特性、疲劳特性和多态存储特性(图2、图3)。


图2 器件结构及存储性能


图3 器件的多态存储性能


这一创新的器件结构和工作机制可以移植到与光刻兼容的任何晶体管上,如应用到Si基晶体管上,以实现高性能固态存储;应用到有机或二维材料基晶体管上,以实现柔性存储;还也可用于同时兼顾传感和存储的多功能传感研究领域。相关研究成果以“Non-volatile optoelectronic memory based on a photosensitive dielectric”为题发表在Nature Communications上,并被推荐为Feature Article。上述研究工作得到了松山湖材料实验室前沿团队项目、广东省粤莞联合基金、国家自然科学基金等支持。


研究团队

通讯作者 梅增霞:松山湖材料实验室研究员,主要从事氧化物半导体光电信息材料和器件研发等工作。

第一作者 朱锐:松山湖材料实验室博士后,主要从事氧化物半导体光电信息材料和器件研发等工作。

论文信息

发布期刊 Nature Communications

发布时间 2023年9月5日

文章标题 Non-volatile optoelectronic memory based on a photosensitive dielectric

(https://doi.org/10.1038/s41467-023-40938-y)

如果你是投资人、创业团队成员或科研工作者,对果壳硬科技组织的闭门会或其它科创服务活动感兴趣,欢迎扫描下方二维码,或在微信公众号后台回复“企业微信”添加我们的活动服务助手,我们将通过该渠道组织活动——


果壳硬科技 果壳旗下硬科技服务品牌,致力于连接科学家与投资人、创业者,在新一轮技术革命和资本流动中,做最懂硬核科技的团队。
评论 (0)
  • 退火炉,作为热处理设备的一种,广泛应用于各种金属材料的退火处理。那么,退火炉究竟是干嘛用的呢?一、退火炉的主要用途退火炉主要用于金属材料(如钢、铁、铜等)的热处理,通过退火工艺改善材料的机械性能,消除内应力和组织缺陷,提高材料的塑性和韧性。退火过程中,材料被加热到一定温度后保持一段时间,然后以适当的速度冷却,以达到改善材料性能的目的。二、退火炉的工作原理退火炉通过电热元件(如电阻丝、硅碳棒等)或燃气燃烧器加热炉膛,使炉内温度达到所需的退火温度。在退火过程中,炉内的温度、加热速度和冷却速度都可以根
    锦正茂科技 2025-04-02 10:13 73浏览
  • 职场之路并非一帆风顺,从初入职场的新人成长为团队中不可或缺的骨干,背后需要经历一系列内在的蜕变。许多人误以为只需努力工作便能顺利晋升,其实核心在于思维方式的更新。走出舒适区、打破旧有框架,正是让自己与众不同的重要法宝。在这条道路上,你不只需要扎实的技能,更需要敏锐的观察力、不断自省的精神和前瞻的格局。今天,就来聊聊那改变命运的三大思维转变,让你在职场上稳步前行。工作初期,总会遇到各式各样的难题。最初,我们习惯于围绕手头任务来制定计划,专注于眼前的目标。然而,职场的竞争从来不是单打独斗,而是团队协
    优思学院 2025-04-01 17:29 200浏览
  • 提到“质量”这两个字,我们不会忘记那些奠定基础的大师们:休哈特、戴明、朱兰、克劳士比、费根堡姆、石川馨、田口玄一……正是他们的思想和实践,构筑了现代质量管理的核心体系,也深远影响了无数企业和管理者。今天,就让我们一同致敬这些质量管理的先驱!(最近流行『吉卜力风格』AI插图,我们也来玩玩用『吉卜力风格』重绘质量大师画象)1. 休哈特:统计质量控制的奠基者沃尔特·A·休哈特,美国工程师、统计学家,被誉为“统计质量控制之父”。1924年,他提出世界上第一张控制图,并于1931年出版《产品制造质量的经济
    优思学院 2025-04-01 14:02 149浏览
  • 据先科电子官方信息,其产品包装标签将于2024年5月1日进行全面升级。作为电子元器件行业资讯平台,大鱼芯城为您梳理本次变更的核心内容及影响:一、标签变更核心要点标签整合与环保优化变更前:卷盘、内盒及外箱需分别粘贴2张标签(含独立环保标识)。变更后:环保标识(RoHS/HAF/PbF)整合至单张标签,减少重复贴标流程。标签尺寸调整卷盘/内盒标签:尺寸由5030mm升级至**8040mm**,信息展示更清晰。外箱标签:尺寸统一为8040mm(原7040mm),提升一致性。关键信息新增新增LOT批次编
    大鱼芯城 2025-04-01 15:02 202浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍步入 2025 年,国家进一步加大促消费、扩内需的政策力度,家电国补政策将持续贯穿全年。这一利好举措,为行业发展注入强劲的增长动力。(详情见:2025:消费提振要靠国补还是“看不见的手”?)但与此同时,也对家电企业在战略规划、产品打造以及市场营销等多个维度,提出了更为严苛的要求。在刚刚落幕的中国家电及消费电子博览会(AWE)上,家电行业的竞争呈现出胶着的态势,各大品牌为在激烈的市场竞争中脱颖而出,纷纷加大产品研发投入,积极推出新产品,试图提升产品附加值与市场竞争力。
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:49 210浏览
  • 在智能交互设备快速发展的今天,语音芯片作为人机交互的核心组件,其性能直接影响用户体验与产品竞争力。WT588F02B-8S语音芯片,凭借其静态功耗<5μA的卓越低功耗特性,成为物联网、智能家居、工业自动化等领域的理想选择,为设备赋予“听得懂、说得清”的智能化能力。一、核心优势:低功耗与高性能的完美结合超低待机功耗WT588F02B-8S在休眠模式下待机电流仅为5μA以下,显著延长了电池供电设备的续航能力。例如,在电子锁、气体检测仪等需长期待机的场景中,用户无需频繁更换电池,降低了维护成本。灵活的
    广州唯创电子 2025-04-02 08:34 152浏览
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍不久前,中国发展高层论坛 2025 年年会(CDF)刚刚落下帷幕。本次年会围绕 “全面释放发展动能,共促全球经济稳定增长” 这一主题,吸引了全球各界目光,众多重磅嘉宾的出席与发言成为舆论焦点。其中,韩国三星集团会长李在镕时隔两年的访华之行,更是引发广泛热议。一直以来,李在镕给外界的印象是不苟言笑。然而,在论坛开幕前一天,李在镕却意外打破固有形象。3 月 22 日,李在镕与高通公司总裁安蒙一同现身北京小米汽车工厂。小米方面极为重视此次会面,CEO 雷军亲自接待,小米副董
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:39 209浏览
  • 北京贞光科技有限公司作为紫光同芯授权代理商,专注于为客户提供车规级安全芯片的硬件供应与软件SDK一站式解决方案,同时配备专业技术团队,为选型及定制需求提供现场指导与支持。随着新能源汽车渗透率突破40%(中汽协2024数据),智能驾驶向L3+快速演进,车规级MCU正迎来技术范式变革。作为汽车电子系统的"神经中枢",通过AEC-Q100 Grade 1认证的MCU芯片需在-40℃~150℃极端温度下保持μs级响应精度,同时满足ISO 26262 ASIL-D功能安全要求。在集中式
    贞光科技 2025-04-02 14:50 128浏览
  • 引言随着物联网和智能设备的快速发展,语音交互技术逐渐成为提升用户体验的核心功能之一。在此背景下,WT588E02B-8S语音芯片,凭借其创新的远程更新(OTA)功能、灵活定制能力及高集成度设计,成为智能设备语音方案的优选。本文将从技术特性、远程更新机制及典型应用场景三方面,解析该芯片的技术优势与实际应用价值。一、WT588E02B-8S语音芯片的核心技术特性高性能硬件架构WT588E02B-8S采用16位DSP内核,内部振荡频率达32MHz,支持16位PWM/DAC输出,可直接驱动8Ω/0.5W
    广州唯创电子 2025-04-01 08:38 166浏览
  • 随着汽车向智能化、场景化加速演进,智能座舱已成为人车交互的核心承载。从驾驶员注意力监测到儿童遗留检测,从乘员识别到安全带状态判断,座舱内的每一次行为都蕴含着巨大的安全与体验价值。然而,这些感知系统要在多样驾驶行为、复杂座舱布局和极端光照条件下持续稳定运行,传统的真实数据采集方式已难以支撑其开发迭代需求。智能座舱的技术演进,正由“采集驱动”转向“仿真驱动”。一、智能座舱仿真的挑战与突破图1:座舱实例图智能座舱中的AI系统,不仅需要理解驾驶员的行为和状态,还要同时感知乘员、儿童、宠物乃至环境中的潜在
    康谋 2025-04-02 10:23 98浏览
  • 探针本身不需要对焦。探针的工作原理是通过接触被测物体表面来传递电信号,其精度和使用效果取决于探针的材质、形状以及与检测设备的匹配度,而非对焦操作。一、探针的工作原理探针是检测设备中的重要部件,常用于电子显微镜、坐标测量机等精密仪器中。其工作原理主要是通过接触被测物体的表面,将接触点的位置信息或电信号传递给检测设备,从而实现对物体表面形貌、尺寸或电性能等参数的测量。在这个过程中,探针的精度和稳定性对测量结果具有至关重要的影响。二、探针的操作要求在使用探针进行测量时,需要确保探针与被测物体表面的良好
    锦正茂科技 2025-04-02 10:41 71浏览
  • 引言在语音芯片设计中,输出电路的设计直接影响音频质量与系统稳定性。WT588系列语音芯片(如WT588F02B、WT588F02A/04A/08A等),因其高集成度与灵活性被广泛应用于智能设备。然而,不同型号在硬件设计上存在关键差异,尤其是DAC加功放输出电路的配置要求。本文将从硬件架构、电路设计要点及选型建议三方面,解析WT588F02B与F02A/04A/08A的核心区别,帮助开发者高效完成产品设计。一、核心硬件差异对比WT588F02B与F02A/04A/08A系列芯片均支持PWM直推喇叭
    广州唯创电子 2025-04-01 08:53 193浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦