石墨烯奈米帶成就超高儲存密度記憶體
- 上線日期：2010/12/17 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
德國、瑞士及義大利的研究人員聯手利用帶狀石墨烯(graphene nanoribbon)製作出新型的記憶體。該元件的面積極小，因此可以達到非常高的儲存密度，遠超過現今的矽晶片技術水準，讓摩爾定律(Moore's law)得以持續存活下去。
記憶體的儲存密度在過去的20年來一直以指數成長，持續遵守摩爾定律。單一記憶胞(memory cell)的尺寸越小，儲存密度就越大，而矽元件的尺寸極限在10 nm左右，此即矽記憶體儲存密度的極限。石墨烯是單原子厚的二維平面材料，由於具有絕佳的電性及力學性質，被看好是製作小於10 nm元件的材料。
米蘭科技大學(Politecnico di Milano)的Roman Sordan與其研究伙伴最近利用帶狀石墨烯製作出10 nm的記憶胞。他們先將V2O5奈米纖維沉積在石墨烯上，再以氬離子束蝕刻得到帶狀石墨烯。以奈米纖維作為蝕刻光罩的優點是可產生小於20 nm的奈米帶，與標準微影製程相較下也具有更平順的邊緣；粗糙的邊緣常會導致效能的下降。V2O5纖維的另一項優點是很容易移除，只要在奈米帶成型後用水沖洗即可去除，是一項對環境友善的製程。
研究人員發現改變閘極電壓脈衝的極性能讓元件在「0」與「1」的狀態之間切換。一旦切換後，關掉閘極電壓並不會改變元件狀態，亦即該元件具有記憶功能。Sordan解釋此記憶效應或許來自於奈米帶週遭的電荷，這些電荷被吸附在元件的二氧化矽基板上的水分子所捕獲。
此石墨烯奈米帶元件的反應時間(transition time)比利用石墨烯或奈米碳管作成的元件要小3個數量級。元件的反應時間與其最高時脈頻率直接相關，反應時間越短，操作頻率就可以越快。Sordan表示他們的元件很耐用，可作成靜態隨存取記憶體以及非揮發快閃記憶體，適合超高儲存密度的應用。
研究人員正嘗試用帶狀石墨烯發展數位邏輯閘。他們已成功作出石墨烯邏輯閘，但是認為奈米帶邏輯閘將有更佳效能。詳見近期的Small | DOI: 10.1002/smll.201000854。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/44264
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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