日本开发在磁场下实现电阻开关效应的半导体器件

日本开发在磁场下实现电阻开关效应的半导体器件日本一个研究团队研制出一种半导体纳米通道器件，给这种器件施加磁场能使其电阻值发生高达250倍的变化。这种现象未来有望用于开发新型电子元器件等。相关论文已发表在国际学术期刊《先进材料》上。新华社报道，日本东京大学近日发布公报说，该校研究人员领衔的团队研制出一种通道长20纳米的锗半导体纳米通道器件，它属于半导体两端器件，拥有铁和氧化镁双层结构的电极，还添加了硼元素。研究人员观察到，通过给这种器件施加磁场能使其表现出电阻开关效应，外加磁场还使其实现了高达250倍的电阻变化率。研究人员给这种现象取名为“巨磁阻开关效应”。公报说，目前仅能在20开尔文（约零下253摄氏度）的低温环境下观测到这种“巨磁阻开关效应”。研究团队下一步将致力于提高“巨磁阻开关效应”出现的温度，以便将其用于开发新型电子元器件等。电阻开关效应一般指，材料能够在外电场作用下在低电阻态和高电阻态之间可逆转换。基于电阻开关效应的电阻式随机存取存储器被视为最有竞争力的下一代非易失性存储器之一。传统的动态随机存取存储器是利用电容储存电荷多少来存储数据，一大缺点是数据的易失性，电源意外切断时会丢失存储数据。而电阻式随机存取存储器是通过向器件施加脉冲电压产生电阻高低变化，以此表示二进制中的“0”和“1”，其存储数据不会因意外断电而丢失，是一种处于开发阶段的下一代内存技术。论文第一作者、东京大学研究生院工学系研究科教授大矢忍接受新华社邮件采访时说，目前已有很多关于电阻开关效应的研究，但此前对电阻开关效应的“磁场依存性”关注较少。新成果将来有望在电子领域得到应用，特别是用于神经形态计算以及开发下一代存储器、超高灵敏度传感器等新型器件。2024年4月5日1:53PM

压力下的原子：研究人员看到超高效计算内存的曙光

压力下的原子：研究人员看到超高效计算内存的曙光艺术家绘制的二维材料效果图，这种材料经过战略应变，处于两种不同的晶相之间。罗切斯特大学助理教授斯蒂芬-吴（StephenWu）正在利用这种材料制造混合相变忆阻器，以提供快速、低功耗和高密度的计算存储器。图片来源：罗切斯特大学插图/MichaelOsadciw混合电阻开关这种方法是由电子与计算机工程和物理学助理教授StephenM.Wu的实验室开发的，它结合了现有的两种用于存储器的电阻开关形式：忆阻器和相变材料的最佳品质。与当今最普遍的存储器形式（包括动态随机存取存储器（DRAM）和闪存）相比，这两种形式都具有优势，但也有缺点。吴说，忆阻器的工作原理是在两个电极之间的细丝上施加电压，与其他形式的存储器相比，它往往缺乏可靠性。同时，相变材料需要选择性地将一种材料熔化成非晶态或结晶态，需要消耗过多的电能。存储器技术的突破研究人员们把忆阻器和相变器件的理念结合在一起，超越了这两种器件的局限性。"我们正在制造一种双端忆阻器装置，它能将一种晶体驱动到另一种晶体相位。这两种晶体相具有不同的电阻，然后你可以将其存储为存储器。"吴介绍说。关键在于利用二维材料，这种材料可以被拉伸到在两种不同晶相之间的临界部位，并且可以用相对较小的力量向任一方向推移。工程与合作吴说："我们的工程设计本质上只是在一个方向上拉伸材料，在另一个方向上压缩材料。通过这样做，性能可以提高几个数量级。在我看来，这种材料最终可以作为一种超快、超高效的内存形式应用于家用电脑。这可能会对整个计算产生重大影响。"吴和他的研究生团队开展了实验工作，并与罗切斯特机械工程系的研究人员（包括助理教授赫萨姆-阿斯卡里和索比特-辛格）合作，确定在哪里以及如何对材料施加应变。制造相变忆阻器的最大障碍是继续提高其整体可靠性，但他对团队迄今取得的进展感到鼓舞。参考文献"垂直二碲化钼相变忆阻器的应变工程"，作者：侯文辉、AhmadAzizimanesh、AdityaDey、杨玉峰、王无修、邵晨、吴辉、HesamAskari、SobhitSingh和StephenM.Wu，2023年11月23日，《自然-电子学》。DOI:10.1038/s41928-023-01071-2编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402467.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402467.htm

研究人员开发了一种名为 “Blacksmith” 的新技术，它能绕过现有的防御措施，恢复对现代DRAM设备的Rowhammer漏

研究人员开发了一种名为“Blacksmith”的新技术，它能绕过现有的防御措施，恢复对现代DRAM设备的Rowhammer漏洞攻击，导致权限升级、内存损坏等。Rowhammer是指动态随机存取存储器（DRAM）中会发生的一种意外情况，这种意外会导致存储器单元泄露电荷并造成比特翻转（从1变成0、或从0变成1），这是由于DRAM单元的高密度造成的。这里是一个视频介绍：https://youtu.be/7IQi2mJ9mek#hacking

探索未来的数据存储技术 - 科学家取得超分子化学领域的突破

探索未来的数据存储技术-科学家取得超分子化学领域的突破在大数据和先进的人工智能时代，传统的数据存储方法已显得力不从心。为了满足对大容量和高能效存储解决方案的需求，开发新一代技术至关重要。其中，电阻式随机存取存储器（RRAM）依靠改变电阻水平来存储数据。最近发表在《AngewandteChemie》杂志上的一项研究详细介绍了一个研究小组的工作，他们开创了一种制造超分子忆阻器的方法，而忆阻器是构建纳米随机存取存储器的关键部件之一。忆阻器（memristor，memory-resistor的缩写）会根据施加的电压改变电阻。然而，在分子尺度上构建忆阻器是一项巨大的挑战。虽然可以通过氧化还原反应实现电阻切换，而且分子的带电状态很容易通过溶液中的反离子来稳定，但这种稳定在忆阻器所需的固态结中却很难实现。现在，中国北京清华大学李原领导的研究小组选择了超分子方法。它基于一种双稳态的索烃，这意味着它在氧化态和还原态都很稳定，可以以正电、负电或不带电的状态存在。索烃是由两个大分子环组成的系统，这两个环就像链条中的两个链节一样环环相扣，但没有化学键。为了构建忆阻器，研究小组将索烃沉积在涂有含硫化合物的金电极上，通过静电作用将其结合在一起。在此基础上，他们又放置了第二个电极，该电极由涂有氧化镓的镓铟合金制成。索烃在两个电极之间形成了一个由扁平分子组成的自组装单层。这种被命名为AuTS-S-(CH2)3-SO3-Na+//[2]catenane//Ga2O3/EGaIn的组合形成了忆阻器。正如RRAM所要求的那样。这些新型超分子忆阻器可根据外加电压在高阻态（关）和低阻态（开）之间切换。这些分子电阻开关实现了至少1000次擦除-读取（开）-写入-读取（关）循环。接通和断开之间的切换时间大大小于一毫秒，可与商用无机忆阻器媲美。分子开关可在几分钟内"记住"设定状态-开或关。这使它们成为具有非易失性存储能力的高效分子忆阻器的一个非常有前途的起点。此外，它们还具有二极管或整流器的功能，这使它们成为开发分子纳米忆阻器的有趣元件。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400983.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400983.htm

韩国科学技术院研发出用于神经形态计算的新型超低功耗存储器

韩国科学技术院研发出用于神经形态计算的新型超低功耗存储器韩国科学技术院（KAIST）（院长Kwang-HyungLee）4月4日宣布，电气工程学院ShinhyunChoi教授的研究团队开发出了下一代相变存储器*设备，具有超低功耗的特点，可以取代DRAM和NAND闪存。相变记忆体指的是一种存储和/或处理信息的存储器件，利用热量将材料的结晶状态改变为非晶态或结晶态，从而改变其电阻状态。现有的相变存储器存在一些问题，如制造高比例器件的制造工艺昂贵，运行时需要大量电力。为了解决这些问题，Choi教授的研究团队开发出了一种超低功耗相变存储器件，它不需要昂贵的制造工艺，而是通过电学方法形成非常小的纳米（nm）级相变丝。这一新研发成果具有突破性的优势，不仅加工成本极低，而且还能以超低功耗运行。DRAM是最常用的存储器之一，速度非常快，但具有易失性，当电源关闭时数据就会消失。存储设备NAND闪存的读/写速度相对较慢，但它具有非易失性特点，即使在电源切断时也能保存数据。图1.本研究开发的超低功耗相变存储器件的图示，以及新开发的相变存储器件与传统相变存储器件的功耗对比。资料来源：韩国科学技术院新兴纳米技术与集成系统研究所另一方面，相变存储器结合了DRAM和NAND闪存的优点，具有高速和非易失性的特点。因此，相变存储器作为可替代现有存储器的下一代存储器备受瞩目，目前正被作为一种存储器技术或模拟人脑的神经形态计算技术而积极研究。然而，传统的相变存储器件在运行时需要消耗大量电能，因此难以制造出实用的大容量存储器产品或实现神经形态计算系统。为了最大限度地提高存储器件运行时的热效率，以前的研究工作主要集中在通过使用最先进的光刻技术缩小存储器件的物理尺寸来降低功耗，但这些研究在实用性方面受到了限制，因为功耗的改善程度微乎其微，而成本和制造难度却随着每次改进而增加。为了解决相变存储器的功耗问题，ShinhyunChoi教授的研究团队创造了一种在极小面积内电形成相变材料的方法，成功实现了超低功耗相变存储器件，其功耗比使用昂贵的光刻工具制造的传统相变存储器件低15倍。ShinhyunChoi教授对这项研究未来在新研究领域的发展充满信心，他说："我们开发的相变存储器件意义重大，因为它提供了一种新颖的方法，可以解决生产存储器件过程中的遗留问题，同时大大提高制造成本和能源效率。我们期待我们的研究成果能成为未来电子工程的基础，实现包括高密度三维垂直存储器和神经形态计算系统在内的各种应用，因为它开辟了从多种材料中进行选择的可能性。我要感谢韩国国家研究基金会和国家纳米实验室中心对这项研究的支持。"4月4日，国际著名学术期刊《自然》（Nature）4月刊发表了这项研究的论文，KAIST电气工程学院博士生See-OnPark和博士生SeokmanHong作为第一作者参与了这项研究。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426588.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426588.htm

研究人员开发出一种可以提高量子电阻标准性能的方法

研究人员开发出一种可以提高量子电阻标准性能的方法在电子产品的工业生产中，例如在高科技传感器、微芯片和飞行控制器的制造中，精确测量电阻是必不可少的。维尔茨堡大学（JMU）拓扑绝缘体研究所的物理学家查尔斯-古尔德（CharlesGould）教授解释说："非常精确的测量在这里至关重要，因为即使是最小的偏差也会对这些复杂的系统产生重大影响。有了我们的新测量方法，我们就可以利用量子反常霍尔效应（QAHE），在没有任何外部磁场的情况下，大幅提高电阻测量的精度"。新方法的运作方式许多人可能还记得物理课上的经典霍尔效应：当电流流过导体并将其暴露在磁场中时，就会产生电压，即所谓的霍尔电压。将该电压除以电流得到的霍尔电阻会随着磁场强度的增加而增大。在薄层中和足够大的磁场中，霍尔电阻开始出现阶跃，其值恰好为h/ne2，其中h为普朗克常数，e为基本电荷，n为整数。这就是所谓的量子霍尔效应，因为电阻只取决于自然界的基本常数（h和e），因此它是一个理想的标准电阻器。QAHE的特别之处在于它可以在零磁场条件下产生量子霍尔效应。"在没有任何外部磁场的情况下运行，不仅简化了实验，而且在确定另一个物理量：千克时也具有优势。要确定千克，必须同时测量电阻和电压，"古尔德说，"但测量电压只有在没有磁场的情况下才能进行，因此量子霍尔效应是这方面的理想选择。"迄今为止，QAHE只能在电流过低的情况下进行测量，而电流过低则无法用于实际计量。究其原因，是在较高电流下的电场干扰了QAHE。维尔茨堡的物理学家们现在已经找到了解决这一问题的方法。古尔德解释说："我们在一个被称为多端科比诺装置的几何结构中使用两个独立的电流来中和电场。有了这一新技巧，电阻在更大的电流下仍可量化为h/e2，从而使基于QAHE的电阻标准更加稳健"。"在实际应用的道路上在可行性研究中，研究人员能够证明新的测量方法能够达到基本直流电技术的精度水平。他们的下一个目标是使用更精确的计量工具来测试这种方法的可行性。为此，维尔茨堡小组正与专门从事此类超精密计量测量的德国国家计量研究院（PTB）密切合作。这种方法并不局限于量子霍尔效应。鉴于传统的量子霍尔效应在足够大的电流下也会遇到类似的电场驱动限制，因此这种方法还可以改进现有的计量标准，用于更大电流的应用。编译来源：ScitechDailyDOI:10.1038/s41928-024-01156-6...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427986.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427986.htm