研究人员开发出混合相变忆阻器，可提供快速、低功耗和高密度计算存储器。通过对薄如单层原子的材料进行策略性应变，罗切斯特大学的科学家们开发出了一种新型计算存储器，这种存储器速度快、密度高、功耗低。研究人员在发表于《自然-电子学》（Nature Electronics）的一项研究中概述了他们的新型混合电阻开关。

艺术家绘制的二维材料效果图，这种材料经过战略应变，处于两种不同的晶相之间。罗切斯特大学助理教授斯蒂芬-吴（Stephen Wu）正在利用这种材料制造混合相变忆阻器，以提供快速、低功耗和高密度的计算存储器。图片来源：罗切斯特大学插图/Michael Osadciw

混合电阻开关

这种方法是由电子与计算机工程和物理学助理教授 Stephen M. Wu 的实验室开发的，它结合了现有的两种用于存储器的电阻开关形式：忆阻器和相变材料的最佳品质。与当今最普遍的存储器形式（包括动态随机存取存储器（DRAM）和闪存）相比，这两种形式都具有优势，但也有缺点。

吴说，忆阻器的工作原理是在两个电极之间的细丝上施加电压，与其他形式的存储器相比，它往往缺乏可靠性。同时，相变材料需要选择性地将一种材料熔化成非晶态或结晶态，需要消耗过多的电能。

存储器技术的突破

研究人员们把忆阻器和相变器件的理念结合在一起，超越了这两种器件的局限性。"我们正在制造一种双端忆阻器装置，它能将一种晶体驱动到另一种晶体相位。这两种晶体相具有不同的电阻，然后你可以将其存储为存储器。"吴介绍说。

关键在于利用二维材料，这种材料可以被拉伸到在两种不同晶相之间的临界部位，并且可以用相对较小的力量向任一方向推移。

工程与合作

吴说："我们的工程设计本质上只是在一个方向上拉伸材料，在另一个方向上压缩材料。通过这样做，性能可以提高几个数量级。在我看来，这种材料最终可以作为一种超快、超高效的内存形式应用于家用电脑。这可能会对整个计算产生重大影响。"

吴和他的研究生团队开展了实验工作，并与罗切斯特机械工程系的研究人员（包括助理教授赫萨姆-阿斯卡里和索比特-辛格）合作，确定在哪里以及如何对材料施加应变。制造相变忆阻器的最大障碍是继续提高其整体可靠性，但他对团队迄今取得的进展感到鼓舞。

参考文献"垂直二碲化钼相变忆阻器的应变工程"，作者：侯文辉、Ahmad Azizimanesh、Aditya Dey、杨玉峰、王无修、邵晨、吴辉、Hesam Askari、Sobhit Singh 和 Stephen M. Wu，2023 年 11 月 23 日，《自然-电子学》。

DOI: 10.1038/s41928-023-01071-2

编译来源：ScitechDaily