二維材料組成的多值光學存儲器的開發

美國國家材料科學研究所(NIMS)已開發出一種能夠使用光學和電壓輸入值來存儲多個值的存儲設備。由分層的二維材料組成的該設備能夠光學控制存儲在這些層中的電荷量。該技術可以用于顯著增加存儲設備的容量，并且可以應用于各種光電設備的開發。

用于存儲信息的存儲設備(例如閃存)在當今的信息社會中起著不可或缺的作用。這些設備的記錄密度在過去20年中已大大增加。預期在不久的將來物聯網技術將被廣泛采用，因此希望加速開發更高速度，更大容量的存儲設備。但是，當前通過硅微制造來增加存儲容量和能源效率的方法即將達到其極限。因此，等待開發具有不同工作原理的存儲設備。

為了滿足預期的技術需求，該研究小組開發了由分層二維材料組成的晶體管存儲器件，其中包括用作溝道晶體管的半導體二硫化dis(ReS 2)，用作溝道晶體管的六方氮化硼(h-BN)。絕緣隧道層和石墨烯起浮柵的作用。該設備通過以類似于常規閃存的方式將電荷載流子存儲在浮置柵極中來記錄數據。ReS 2中的空穴電子對當被光照射時，層容易被激發。這些對的數量可以通過改變光的強度來調節。該小組成功地創建了一種機制，該機制允許石墨烯層中的電荷量隨著所釋放的電子再次與該層中的空穴耦合而逐漸減少。這一成功使該設備能夠用作多值存儲器，能夠通過組合使用光和電壓來有效地分階段控制存儲的電荷量。此外，該設備可以通過最大程度地減少電流泄漏來有效地運行能量-通過將二維材料分層，從而在原子級上平滑它們之間的界面，可以實現這一目標。

該技術可用于顯著增加存儲設備的容量和能量效率。它也可以應用于各種光電設備的開發，包括光學邏輯電路和能夠通過組合使用光和電壓來控制存儲在其中的電荷量的高靈敏度光電傳感器。