【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】當今，電腦系統(tǒng)采用層次化存儲架構：緩存、內存和閃存。離CPU越近，對存儲器存儲速度需求越高，如內存的速度為納秒級別，而緩存則需要皮秒級別。
作為下一代存儲器的有力競爭者，相變存儲器的速度決定了其應用領域，而相變存儲器速度主要由相變材料的結晶速度(寫速度)所決定。
研究表明，相變存儲器的熱穩(wěn)定性越差，結晶速度越快，而單質銻(Sb)是目前已知熱穩(wěn)定性最差的相變材料，可能具有最快的操作速度。
中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所宋志棠和朱敏研究團隊等通過分子動力學計算，發(fā)現(xiàn)單質銻能夠在120 ps內從非晶結構中成核并進一步完全結晶。通過制備200 nm、120 nm和60 nm T型下電級器件的單質銻相變存儲器件，研究發(fā)現(xiàn)隨著器件尺寸減小，單質銻相變存儲器的速度越快。
200 nm 單質銻器件最快的寫速度為359 ps(見圖1)，當器件尺寸微縮至60 nm時，寫速度為~242 ps, 比傳統(tǒng)Ge2Sb2Te5的快近100倍(20 ns)。通過與已報道的相變存儲器的速度對比(見圖2)，單質Sb器件的速度明顯快于傳統(tǒng)Sb-Te、Ge-Te以及 Ge-Sb-Te基相變存儲器，其~242 ps的操作速度是目前相變存儲器速度的極限。此結果表明，通過選擇合適的相變材料，相變存儲器有望具備替代內存甚至緩存的潛力。
該成果于1月31日發(fā)表在《先進材料》(Advanced Materials)上(10.1002/adma.202208065)。該工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金等的支持。
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