【物理所等构筑出20纳秒写入/擦除时间超快非易失存储器】
发展高性能存储器件在现代电子学的革新中扮演关键角色。在海量数据存储和超快数据处理的需求驱动下，发展超快非易失性存储器件势在必行。当前，存储领域面临的主要问题：操作速度慢、数据保持时间短、数据维持性差、擦除/写入比低等。随着器件尺寸的进一步缩微化，为了满足日益增长的存储容量的需求，硅基技术很快便会达到极限。其中，关键挑战在于超薄硅体材表面不可避免地存在大量的界面悬挂键，从而造成器件性能的严重退化。因此，亟须寻找原子级锐利的界面，并能将其无缝地集成到器件层级结构中。
在所有的候选研究体系中，二维原子晶体及其异质结构这一近年来涌现出的新型材料体系具有理想的原子级平坦的表面，没有表面悬挂键。它们对短沟道效应免疫，从而使得高效的静电调控和力学柔性成为可能。以往研究曾经利用二维原子晶体来构筑闪存器件，而器件性能并不理想。这些闪存器件的编程时间非常长，在数百微秒到数秒量级；擦除/写入比也很低，在10到106的范围。虽然利用半浮栅的器件结构将编程时间缩短至数十纳秒，但是数据保持时间非常短，只有数秒，使得其并不适用于长期存储。理论模拟表明，基于层状材料的平面结构制作的理想浮栅存储器件，其操作时间可以快至纳秒量级。然而，超快浮栅存储器件至今尚未研制成功。
中国科学院院士、中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员高鸿钧研究团队博士研究生吴良妹和副研究员鲍丽宏等，利用二维范德瓦尔斯异质结的原子级锐利界面及增强的界面耦合特性，无须修改商用的器件结构，首次构筑了超快、非易失浮栅存储器件，实现了其纳秒级（~20 ns）的读写时间（商用闪存器件为百微秒）、极高的擦除/写入比（~1010）和极长的存储时间（10年以上）。
图1a和1b是器件的结构示意图及光学显微照片，InSe是沟道、hBN是隧穿势垒层、MLG是浮栅、SiO2是控制栅介电层、重掺硅是控制栅。高分辨扫描透射电子显微镜表征显示，InSe/hBN/MLG异质结具有原子级锐利的界面特性（图1c-e）。基本的存储特性表征显示浮栅场效应晶体管具有大的存储窗口（图2）。通过在控制栅上施加一个幅值为+17.7/-17.7 V、半峰宽为160 ns的脉冲电压对浮栅存储器进行编程/擦除操作，浮栅存储器表现出极高的擦除/写入比（擦除态/编程态电流比为~1010）、极长的存储时间（大于10年）和优异的耐久性（可重读擦写次数大于2000）（图3）。
进一步利用自主搭建的超短脉冲电源（半峰宽为21 ns，幅值为+20.2/-20.8 V）来对器件进行写入/擦除操作，仍能实现高的擦除/写入比（1010）及超快读取（图4a-d）；此外，将InSe沟道替换成MoS2，同样可实现超快的编程/擦除操作，表明了具有原子级锐利界面的范德瓦尔斯异质结构实现超快浮栅存储器的普适性。更进一步受益于极高的擦除/写入比，研究通过优化hBN的厚度，实现了浮栅存储器的多值存储（图4e）。
基于原子级锐利界面的范德瓦尔斯异质结超快浮栅存储器具有和动态随机存取存储器（10 ns）相当的编程速度，同时具备非易失、大容量的存储特性。对于发展未来高性能非易失存储器具有重要意义，也为进一步开发基于范德瓦尔斯异质结构的高性能电子器件提供了一种创新思路。未来在应用上的挑战主要是高质量、大面积hBN和二维原子晶体沟道材料的外延生长及其集成器件的构筑。
论文链接：https://t.cn/A6ceI3Jm
（来源：中科院物理研究所）
发展高性能存储器件在现代电子学的革新中扮演关键角色。在海量数据存储和超快数据处理的需求驱动下，发展超快非易失性存储器件势在必行。当前，存储领域面临的主要问题：操作速度慢、数据保持时间短、数据维持性差、擦除/写入比低等。随着器件尺寸的进一步缩微化，为了满足日益增长的存储容量的需求，硅基技术很快便会达到极限。其中，关键挑战在于超薄硅体材表面不可避免地存在大量的界面悬挂键，从而造成器件性能的严重退化。因此，亟须寻找原子级锐利的界面，并能将其无缝地集成到器件层级结构中。
在所有的候选研究体系中，二维原子晶体及其异质结构这一近年来涌现出的新型材料体系具有理想的原子级平坦的表面，没有表面悬挂键。它们对短沟道效应免疫，从而使得高效的静电调控和力学柔性成为可能。以往研究曾经利用二维原子晶体来构筑闪存器件，而器件性能并不理想。这些闪存器件的编程时间非常长，在数百微秒到数秒量级；擦除/写入比也很低，在10到106的范围。虽然利用半浮栅的器件结构将编程时间缩短至数十纳秒，但是数据保持时间非常短，只有数秒，使得其并不适用于长期存储。理论模拟表明，基于层状材料的平面结构制作的理想浮栅存储器件，其操作时间可以快至纳秒量级。然而，超快浮栅存储器件至今尚未研制成功。
中国科学院院士、中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员高鸿钧研究团队博士研究生吴良妹和副研究员鲍丽宏等，利用二维范德瓦尔斯异质结的原子级锐利界面及增强的界面耦合特性，无须修改商用的器件结构，首次构筑了超快、非易失浮栅存储器件，实现了其纳秒级（~20 ns）的读写时间（商用闪存器件为百微秒）、极高的擦除/写入比（~1010）和极长的存储时间（10年以上）。
图1a和1b是器件的结构示意图及光学显微照片，InSe是沟道、hBN是隧穿势垒层、MLG是浮栅、SiO2是控制栅介电层、重掺硅是控制栅。高分辨扫描透射电子显微镜表征显示，InSe/hBN/MLG异质结具有原子级锐利的界面特性（图1c-e）。基本的存储特性表征显示浮栅场效应晶体管具有大的存储窗口（图2）。通过在控制栅上施加一个幅值为+17.7/-17.7 V、半峰宽为160 ns的脉冲电压对浮栅存储器进行编程/擦除操作，浮栅存储器表现出极高的擦除/写入比（擦除态/编程态电流比为~1010）、极长的存储时间（大于10年）和优异的耐久性（可重读擦写次数大于2000）（图3）。
进一步利用自主搭建的超短脉冲电源（半峰宽为21 ns，幅值为+20.2/-20.8 V）来对器件进行写入/擦除操作，仍能实现高的擦除/写入比（1010）及超快读取（图4a-d）；此外，将InSe沟道替换成MoS2，同样可实现超快的编程/擦除操作，表明了具有原子级锐利界面的范德瓦尔斯异质结构实现超快浮栅存储器的普适性。更进一步受益于极高的擦除/写入比，研究通过优化hBN的厚度，实现了浮栅存储器的多值存储（图4e）。
基于原子级锐利界面的范德瓦尔斯异质结超快浮栅存储器具有和动态随机存取存储器（10 ns）相当的编程速度，同时具备非易失、大容量的存储特性。对于发展未来高性能非易失存储器具有重要意义，也为进一步开发基于范德瓦尔斯异质结构的高性能电子器件提供了一种创新思路。未来在应用上的挑战主要是高质量、大面积hBN和二维原子晶体沟道材料的外延生长及其集成器件的构筑。
论文链接：https://t.cn/A6ceI3Jm
（来源：中科院物理研究所）
【#FITEE# 山东理工大学张文飞等 | 以InSe作为可饱和吸收体的传统孤子光纤激光器】InSe是一种典型层状金属硫化物半导体，在超快光子学器件开发方面具有巨大应用潜力。本文通过混合InSe纳米片和PVA形成InSe-PVA薄膜制备可饱和吸收体。InSe可饱和吸收体表现出明显的非线性吸收特性，非饱和吸收和调制深度分别为37.5%和9.55%。以InSe为锁模器件，在掺铒光纤激光器中产生了传统孤子。中心波长、传统孤子脉宽和脉冲频率分别为1568.73 nm、2.06 ps和1.731 MHz。在泵功率为413 mW时，最大平均输出功率为16.4 mW。这是首次以InSe为锁模器件产生的传统孤子激光。实验进一步证明InSe是一种可应用于超光纤激光的优秀非线性吸收材料。#中国工程院院刊#
Xiaojuan LIU, Guomei WANG, Mingxiao ZHU, Kezhen HAN, Wenfei ZHANG, Huanian ZHANG, 2021. Traditional soliton erbium-doped fiber laser with InSe as saturable absorber. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 22(3):325-333. https://t.cn/A6tkychv
Xiaojuan LIU, Guomei WANG, Mingxiao ZHU, Kezhen HAN, Wenfei ZHANG, Huanian ZHANG, 2021. Traditional soliton erbium-doped fiber laser with InSe as saturable absorber. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 22(3):325-333. https://t.cn/A6tkychv
Sempre nel profondo dell'inizioIl tuo amore e il mio desiderioPoi c'è sempre una selezione chiara e poco profondaTi odio.Alla fine, è sempre freddo e luceSei stanco di lamentarti con meL'amore è infinito e affascinanteDolce sorriso, lacrime salateO destino o rapinaUomini che inseguono donne fresche per sicurezzaMa la debolezza umanaSempre nel profondo dell'inizioIl tuo amore e il mio desiderioPoi c'è sempre una selezione chiara e poco profondaTi odio.Alla fine, è sempre freddo e luceSei stanco di lamentarti con meAmore vento e luna, volubile, grazia spinosaFra altri tre o cinque anniAspettare che le cose cambino
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