基于各向异性ReS2的多位闪存设计

来源：材料人

区别于硅基场效应管缩放技术，硅基存储器很早停止了器件物理尺寸的缩小。例如，动态随机存取存储器（DRAM），采用DRAM芯片堆栈方式来提高存储器容量；另外，非易失性存储器件的主流-闪存(Flash memory)也停止了平面物理尺寸的缩放。未来闪存器件通过类似于高层建筑的方式在三维空间中构建多层存储单元来实现高容量存储。然而，DRAM芯片堆栈和多层闪存工艺复杂且昂贵，大大制约了存储器的发展。因此，半导体器件研究领域亟待寻找新的半导体材料和物理输运机制研发设计高容量存储器件来突破硅基存储器件的限制。

基于二维材料异质结构的浮栅闪存，凭借着其原子薄的结构和出色的电荷传输能力，成为下一代闪存的理想选择，具有小型化，高存储容量，切换速度快和低功耗等特点。近日，天津大学胡晓东、刘晶团队报告了一种基于ReS2 /氮化硼/石墨烯异质结构的非易失性浮栅存储器，其特点如下：(1) 栅极电压从-60 V扫描到+60 V时，其迟滞窗口超过100 V;(2)编程状态和擦除状态之间的电流比超过108 且开关速度在1µs以内；(3ReS2闪存表现了优异的耐久性和记忆力(4)更重要的是，利用ReS2各向异性的电学特性，在单个ReS2薄片可以实现晶向相关的多态数据存储，提高了存储器存储容量。基于这些特征， ReS2闪存器件有望服务于计算机整个内存层次结构。

本文参考文献： 

Enxiu Wu, Yuan Xie, Shijie Wang, Daihua Zhang, Xiaodong Hu, Jing Liu. Multiple-level Flash Memory Based on Stacked Anisotropic ReS2-Boron Nitride-Graphene Heterostructures. Nanoscale, 2020, DOI: 10.1039/D0NR03965A.

图文导读

图1：ReS2器件结构及其各向异性电学性能表征

图2：b轴晶向上ReS2存储器性能表征

图3：晶向相关的ReS2多位闪存设计