一种质子驱动的方法可以实现多重铁电相变，为超低功耗、高容量的计算机芯片奠定了基础。
kaust领导的一个国际团队发现，一种质子介导的方法可以在铁电材料中产生多相转变，有助于开发高性能存储设备，如大脑启发或神经形态计算芯片。这篇论文发表在《科学进展》杂志上。
铁电体，如硒化铟，本质上是极化材料，当放置在电场中时，它会改变极性，这使得它们对创建存储技术很有吸引力。除了要求低工作电压外，所得到的存储设备还显示出出色的最大读/写耐久性和写速度，但其存储容量较低。这是因为现有的方法只能触发少数铁电相，而捕捉这些相在实验上是具有挑战性的，何欣说，他在薛飞和张希祥的指导下共同领导了这项研究。
现在，该团队设计的方法依靠硒化铟的质子化来产生大量的铁电相。研究人员将铁电材料放入由硅支撑的堆叠异质结构组成的晶体管中进行评估。
他们在异质结构上沉积了多层硒化铟薄膜，该薄膜由氧化铝绝缘片夹在底部的铂层和顶部的多孔二氧化硅层之间。当铂层作为施加电压的电极时，多孔二氧化硅充当电解质并为铁电膜提供质子。
研究人员通过改变施加的电压，逐渐从铁电薄膜中注入或去除质子。这可逆地产生了几个具有不同程度质子化的铁电相，这对于实现具有大量存储容量的多级存储器件至关重要。
较高的正施加电压促进质子化，而较高振幅的负电压在更大程度上耗尽质子化水平。
质子化水平也根据膜层与二氧化硅的接近程度而变化。它们在与二氧化硅接触的底层达到最大值，然后逐步减少，在顶层达到最小值。
出乎意料的是，当施加的电压关闭时，质子诱导的铁电相恢复到它们的初始状态。“我们观察到这种不寻常的现象，因为质子从材料中扩散到二氧化硅中，”薛解释说。
通过制造一种与二氧化硅具有光滑连续界面的薄膜，该团队获得了一种工作在0.4伏以下的高质子注入效率设备，这是开发低功耗存储设备的关键。“我们最大的挑战是降低工作电压，但我们意识到界面上的质子注入效率取决于工作电压，并且可以相应地调整，”Xue说。
“我们致力于开发消耗更少能量和运行更快的铁电神经形态计算芯片，”薛说。
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希望本篇文章《质子技术将推动下一代存储设备的革新》能对你有所帮助！
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