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纳米技术的发展促进存储器技术的发展 |
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| http://cn.newmaker.com
4/6/2006 9:22:00 AM
佳工机电网
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碳纳米管已经被成功的应用到很多纳米尺度电子元件上，包括晶体管，换流器（把直流电转换成交流电的元件）和开关。最近，两个香港科学家用碳纳米管制造了一种虽然很粗糙，但是非常有发展前景的闪存设备。这项技术离制造出可用于商业销售的实际产品还有很长的一段路要走，但是不管怎么说，它至少表示我们在利用碳纳米管制造主流电子产品的道路上已经迈出了非常重要的一步。他们的研究论文发表在《Applied Physical Letters》杂志上。
香港理工大学物理学家戴季岩（音译）说：“其它已有的类似元件中用的纳米管只能在非常低的温度下才能发挥作用，而我们的器件却可以在室温下长时间的保存信息。这意味着基于碳纳管技术的闪存设备有可能发展成为主流的电子设备。”
闪存是现在应用非常广泛的数据存储设备，它们在数码相机、USB记忆棒和手机中都有应用。闪存是一种数据不易丢失的记忆载体，也就是说即使没有持续的供电它也能长时间的保存数据。
典型的闪存设备是利用一组晶体管单元存储数据的，每个单元包含有三层结构：“控制门”化合物和“漂移门”化合物，以及中间隔开它们的一层绝缘氧化物。当对每个单元施加电压时，漂移门中会不断聚集电子。在达到某个电荷阈值时，漂移门关闭，这时整个单元表示数据“0”。当电荷量逐渐降低到阈值之下后，漂移门打开，整个单元表示数据“1”。利用这种方式，每个单元都可以记录一个比特的信息（八个比特是一个字节）。
戴季岩和合作者X. B. Lu利用碳纳米管制造了他们的闪存设备，其中碳纳米管起到了电荷存储层的作用。他们把碳纳米管嵌入到一种由铪、铝、氧元素组成的化合物（简写成HfAlO）中，这种化合物充当了控制门和氧化层的角色。整个碳纳米管夹层结构都是在硅基底上制备的，每层只有几纳米厚。
戴季岩和X. B. Lu测量了整个器件的电容随外加电压变化的情况，从而确定了它的电荷储存性质。他们还测量了随着时间推移，整个器件存储的电荷量的变化，他们在近三个小时的时间内每秒钟都记录了电荷量。在最初的几分钟里，电荷存储并不是很好。在这几分钟里，“记忆窗”——器件能够保存数据所需的电压范围——很窄，这是制造闪存的过程中不能令人满意的。但是，一段比较长的时间后，记忆窗就能保持在大约0.5伏特的水平上。
戴季岩说：“我们认为这种闪存之所以能够长期保存信息，是由于其中应用的碳纳米管具有独特的结构和电学性质。”
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