
【国际时事】KAUST研究人员为太空任务开发了一种坚固的存储设备
日期:2023-08-25阅读:212
首个能在极端环境下运行的氧化镓制成的闪存存储设备。
基于氧化镓的设备可以在外太空等极端环境中工作。在极端的环境中可以承受高温和辐射而不会严重退化。资料来源:KAUST;Eliza Mkhitaryan
对于太空探测器,它们会遭遇许多危险。在许多危险中,暴露于辐射和巨大的温度变化对太空探测器的电子电路构成特殊的挑战。太空的自然辐射环境可能会损坏电子设备,最终导致任务寿命缩短和重大的卫星系统故障。
现在,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员开发了首个为太空任务设计的氧化镓闪存存储设备。
基于氧化镓的设备能在极端环境下运行,尤其在太空探索中可以承受高温和辐射而不会严重退化,可在极端条件下进行数据存储和计算。
氧化镓是一种超宽禁带半导体材料。尽管其在单晶态并不算是优秀的导电体,但引入某些杂质可以使其传导电流。与大多数计算机芯片中使用的硅半导体相比,氧化镓有许多优点,可以支持高电流和电压,低损耗,且可以使用低成本技术生长为高质量的薄膜,并且氧化镓拥有很高的硬度。
氧化镓已经被用于制造晶体管和二极管。但是,要使氧化镓电子产品变得更加普及,研究人员们需要证明这种材料也可以用于存储设备。
KAUST团队开发的设备是一个包含浮动栅极层的晶体管,该层捕获电子以存储数据。这种设计与传统的闪存存储设备相似,但新设备中的氧化镓层仅50nm厚。在氧化镓之上是一个小片的氮化钛,其被一层非常薄的绝缘材料所包围,该材料充当浮动栅极。
在 KAUST 专门的纳米加工实验室的保护气氛中制备的设备。 资料来源:KAUST;Eliza Mkhitaryan
为了在浮动栅极中编程数据,研究者们施加一个正电压脉冲,使电子从氧化镓通过绝缘体流入浮动栅极,其中它们被困住。负电压可以通过将电子送回氧化镓来擦除数据。这些电子的位置影响氧化镓的导电能力,这可以用来读取存储设备的状态。
氧化镓具有非常宽的带隙,这意味着即使在高操作温度下,设备的编程和擦除状态之间也有很大的不同。这种属性有助于使存储器非常稳定,原型设备可以保留其数据超过80分钟。
目前,编程和擦除该设备需要相对较长的电压脉冲,约为100ms。团队希望在未来能够缩短这个时间。
团队负责人Xiaohang Li在一份声明中表示:“进一步开发氧化镓材料质量和设备设计将为实际的极端环境应用提供更好的存储器属性。”
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