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台灣光控多位元記憶材料研究 登國際期刊

成大團隊耗時2年,在記憶體材料鐵酸鉍研究有重大突破,團隊利用光學技術讓記憶體體積大幅縮小,研究成果也刊登在國際頂尖期刊「自然材料」(Nature Materials)。(中央社)

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【大紀元2019年05月22日訊】(大紀元記者鍾元台北報導)台灣國立成功大學物理系助理教授楊展其與陳宜君教授所帶領的研究團隊首創鐵酸鉍結合光學技術,讓記憶體體積可以大幅縮小,同時也降低耗能,研究成果5月6日刊載於國際頂尖期刊「自然材料」(Nature Materials)。

科技部5月22日舉行「顛覆傳統0與1的世界:下世代光控多元記憶材料研究刊登國際期刊」記者會表示,近年極為重視對年輕學者的補助,如規劃推動愛因斯坦計畫,以鼓勵年輕學者大膽嘗試創新構想,產出突破性的成果。愛因斯坦計畫主持人楊展其與陳宜君研究團隊,在新世代記憶體材料—鐵酸鉍(BiFeO3)的操控方式上,有重大突破。

成功大學物理系團隊表示,鐵酸鉍(BiFeO3)是在一個存儲單元中可同時具有高達八種邏輯狀態(0-7)的多位元記憶體材料,比起傳統只能存儲0與1的單位元記憶體,可大幅地提升儲存資訊的密度。

研究團隊耗時2年成功地開發出新穎光學技術,可進行非接觸性地特性控制,應用這類材料與相關光控技術,現有記憶體的體積可以被大幅地縮小,耗能也將近一步降低。應用於人工智能發展與雲端運算,更可減少讀取資料的延遲時間,大幅加速演算速度,可望在未來微縮化多功能奈米元件的趨勢中,帶來革命性的突破。

台灣光控多位元記憶材料研究 登國際期刊
合影左起為科技部自然司林敏聰司長、科技部謝達斌政務次長、成功大學吳沅致同學、成功大學陳宜君教授、成功大學楊展其助理教授、成功大學研發長謝孫源教授、成功大學劉懿德同學。(科技部)

研究團隊表示,傳統硬碟與記憶體的基礎單位為0與1的組合,受於此限制,基礎記憶單元只能靠不斷縮小元件尺寸才能提高記憶體密度,在開發上始終會達到極限。探尋具有更強大多元的邏輯狀態記憶能力之材料,以及全新的存取技術,可說是未來資訊科技發展的關鍵。成大團隊所研究的多邏輯位元記憶材料,對下一世代記憶體提供了全新方案。

陳宜君說,以磁性金屬薄膜為主材料的傳統硬碟為例,只具有一個鐵磁有序性,用以紀錄0與1的資訊。而多鐵性材料鐵酸鉍的記憶單元為材料內自發的電偶極矩與電子自旋排列方向,記憶單元理論上可達次奈米尺度,且可在同一點存在多個記憶狀態,即同時包含電、磁與反鐵磁有序,組合上可一次紀錄八組資訊於單個儲存單元中。

陳宜君表示,相較於現今商用非揮發性記憶體仍有斷電長時間後會損失資料的問題,多鐵性材料的記憶狀態更加穩定。

成大團隊這次研究最重要的突破,在於賦予該材料全光控的優勢,由於光是交變的電磁波,因此在傳統經驗中,光無法對材料產生多組態的記憶調變。楊展其表示,團隊所提出的關鍵光控技術,可利用光照產生的局部形變進而控制鐵酸鉍中的多位元記憶組態。

楊展其說,利用光學寫入技術的記憶體不需借助任何金屬電極與複雜的元件製程,充分體現「材料即元件」的構想,不只提升了資訊存儲效益,也為新世代記憶體開發帶來全新的思考方式,使得該材料可被直接導入如量子儲存,量子通訊等結合尖端光學技術的跨領域科技。

科技部政務次長謝達斌表示,兩位主持人都是非常優秀的年輕學者,這次的優異成果,不單是年輕學者創造力、行動力、突破力的展現,也是基礎研究結合先進成長與關鍵量測技術並回應前瞻產業需求的最佳例子。科技部將持續穩定深耕基礎研究,期待有更多的創新技術突破,在不久的將來一一實現。

責任編輯:林妍

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