研究人员开发超晶格材料存储器用于柔性电子可穿戴设备要想让粘贴式显示器、智能绷

要想让粘贴式显示器、智能绷带和廉价的柔性塑料传感器真正起飞，它们将需要某种可以建立在塑料上长期存储数据的方法。在柔性电子的生态系统中，拥有存储器选项是非常重要的。
但是今天的非易失性存储器版本，如闪存，并不是很适合。因此，研究人员决定尝试将一种相变存储器适应于塑料时，他们得到了一种更好工作的存储器，因为它是建立在塑料上的。重置存储器所需的能量比以前的柔性版本低一个数量级。他们本周在《科学》杂志上报告了他们的发现。

文章图片
相变存储器（PCM）对塑料电子产品来说不是一个明显的胜利。它以电阻状态存储其位。在其结晶阶段，它的电阻很低。但在设备中运行足够的电流会融化晶体，使其在非晶相中冻结，从而具有更高的电阻。这个过程是可逆的。重要的是，特别是对于实验性的神经形态系统， PCM可以存储中间水平的电阻。因此，一个单一的设备可以存储多于一个比特的数据。

文章图片
不幸的是，通常涉及的一组材料在像塑料这样的柔性基材上不能很好地工作。研究人员决定尝试一种叫做超晶格的材料，即由不同材料纳米层组成的晶体。在研究这些超晶格时，研究人员得出结论，它们应该是非常热绝缘的，因为在其结晶形式下，层与层之间存在原子级的间隙。这些"类似范德瓦尔斯的空隙"既限制了电流的流动，也限制了热量。因此，当电流被迫通过时，热量不会迅速从超晶格中流走，这意味着从一个阶段切换到另一个阶段需要更少的能量。

文章图片
研究人员进行了100多次尝试，以产生具有正确范德瓦尔斯间隙的超晶格。一张黑白的显微照片，标记为5nm的超晶格结构由碲化锑和碲化锗的交替层形成。层与层之间形成类似范德瓦尔斯的空隙，限制了电流和热量的流动。
【研究人员开发超晶格材料存储器用于柔性电子可穿戴设备】研究人员通过将电流限制在一个600纳米宽的孔状结构中来保持记忆装置中的热量，该结构被绝缘的氧化铝所包围。最后一层绝缘层是塑料本身，它对热流的抵抗力比通常建立在硅上的PCM要好得多。完成的装置的电流密度约为每平方厘米0.1兆安培，比传统的硅上PCM低两个数量级，比以前的柔性装置好一个数量级。此外，它显示了四种稳定的电阻状态。所以它可以在一个设备中存储多个比特的数据。