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台湾光控多位元记忆材料研究 登国际期刊

成大团队耗时2年,在记忆体材料铁酸铋研究有重大突破,团队利用光学技术让记忆体体积大幅缩小,研究成果也刊登在国际顶尖期刊“自然材料”(Nature Materials)。(中央社)

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【大纪元2019年05月22日讯】(大纪元记者钟元台北报导)台湾国立成功大学物理系助理教授杨展其与陈宜君教授所带领的研究团队首创铁酸铋结合光学技术,让记忆体体积可以大幅缩小,同时也降低耗能,研究成果5月6日刊载于国际顶尖期刊“自然材料”(Nature Materials)。

科技部5月22日举行“颠覆传统0与1的世界:下世代光控多元记忆材料研究刊登国际期刊”记者会表示,近年极为重视对年轻学者的补助,如规划推动爱因斯坦计划,以鼓励年轻学者大胆尝试创新构想,产出突破性的成果。爱因斯坦计划主持人杨展其与陈宜君研究团队,在新世代记忆体材料—铁酸铋(BiFeO3)的操控方式上,有重大突破。

成功大学物理系团队表示,铁酸铋(BiFeO3)是在一个存储单元中可同时具有高达八种逻辑状态(0-7)的多位元记忆体材料,比起传统只能存储0与1的单位元记忆体,可大幅地提升储存资讯的密度。

研究团队耗时2年成功地开发出新颖光学技术,可进行非接触性地特性控制,应用这类材料与相关光控技术,现有记忆体的体积可以被大幅地缩小,耗能也将近一步降低。应用于人工智能发展与云端运算,更可减少读取资料的延迟时间,大幅加速演算速度,可望在未来微缩化多功能奈米元件的趋势中,带来革命性的突破。

台湾光控多位元记忆材料研究 登国际期刊
合影左起为科技部自然司林敏聪司长、科技部谢达斌政务次长、成功大学吴沅致同学、成功大学陈宜君教授、成功大学杨展其助理教授、成功大学研发长谢孙源教授、成功大学刘懿德同学。(科技部)

研究团队表示,传统硬碟与记忆体的基础单位为0与1的组合,受于此限制,基础记忆单元只能靠不断缩小元件尺寸才能提高记忆体密度,在开发上始终会达到极限。探寻具有更强大多元的逻辑状态记忆能力之材料,以及全新的存取技术,可说是未来资讯科技发展的关键。成大团队所研究的多逻辑位元记忆材料,对下一世代记忆体提供了全新方案。

陈宜君说,以磁性金属薄膜为主材料的传统硬碟为例,只具有一个铁磁有序性,用以纪录0与1的资讯。而多铁性材料铁酸铋的记忆单元为材料内自发的电偶极矩与电子自旋排列方向,记忆单元理论上可达次奈米尺度,且可在同一点存在多个记忆状态,即同时包含电、磁与反铁磁有序,组合上可一次纪录八组资讯于单个储存单元中。

陈宜君表示,相较于现今商用非挥发性记忆体仍有断电长时间后会损失资料的问题,多铁性材料的记忆状态更加稳定。

成大团队这次研究最重要的突破,在于赋予该材料全光控的优势,由于光是交变的电磁波,因此在传统经验中,光无法对材料产生多组态的记忆调变。杨展其表示,团队所提出的关键光控技术,可利用光照产生的局部形变进而控制铁酸铋中的多位元记忆组态。

杨展其说,利用光学写入技术的记忆体不需借助任何金属电极与复杂的元件制程,充分体现“材料即元件”的构想,不只提升了资讯存储效益,也为新世代记忆体开发带来全新的思考方式,使得该材料可被直接导入如量子储存,量子通讯等结合尖端光学技术的跨领域科技。

科技部政务次长谢达斌表示,两位主持人都是非常优秀的年轻学者,这次的优异成果,不单是年轻学者创造力、行动力、突破力的展现,也是基础研究结合先进成长与关键量测技术并回应前瞻产业需求的最佳例子。科技部将持续稳定深耕基础研究,期待有更多的创新技术突破,在不久的将来一一实现。

责任编辑:林妍

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