复旦大学创举：全球最快闪存问世，每秒操作高达25亿次！

颠覆未来！复旦大学发布全球最快闪存，每秒狂飙25亿次操作震惊世界！

　　 史上最快的闪存器件，复旦团队造！

　　 其研发的皮秒闪存器件“曙光（SoP）”荣登Nature，擦写速度达到亚纳秒级，较现有技术提升了1万倍。

　　 根据实验外推的结果，这种技术能够确保数据长期稳定保存，其保存年限有望达到十年以上。这一突破性进展无疑为数据存储领域带来了新的希望，尤其是在信息爆炸的时代，数据的安全性和持久性显得尤为重要。长久以来，数据丢失一直是企业和个人面临的重大挑战，而这项技术的出现，不仅提供了更可靠的解决方案，也让我们对未来的数字资产管理充满信心。相信随着技术的进一步发展，它将在更多场景中得到应用，为社会带来更加深远的影响。

　　 具体来看，根据最新研究进展，研究人员将传统闪存中的硅材料替换为石墨烯等二维材料，成功研制出响应速度达到亚纳秒（10^-9秒）级别的新型闪存器件。

　　 在最低5V的编程电压下，该器件能够以400皮秒（10^-12秒）的极快速度完成编程，相当于每秒执行25亿次操作。

　　 在此速度之下，器件的编程/擦除循环寿命超过550万次。

　　 【用二维材料实现热载流子注入】

　　 这项工作的关键突破在于作者揭示了二维材料在提升热载流子注入效率方面的显著作用。这一发现不仅为高效能量转换技术提供了新的思路，也为未来半导体器件的小型化和高性能化开辟了新路径。在我看来，这种基于二维材料的新机制具有巨大的应用潜力，它可能在未来几年内推动多个领域的技术革新，特别是在清洁能源和量子计算方面。希望科研人员能够进一步深入研究，让这一成果早日转化为实际应用，造福社会。

　　 在传统的硅基半导体器件中，当栅极施加较高正电压时，源端的电子会在横向电场的作用下被加速，从而形成所谓的“热”电子。这种现象在现代电子技术中具有重要意义，它不仅推动了芯片性能的提升，也对下一代半导体材料的研发提供了重要参考。 我认为，这一现象的研究成果对于未来电子器件的小型化和高效化具有深远的影响。随着科技的进步，如何更好地控制和利用这些“热”电子将成为关键。这不仅需要科学家们在理论研究上取得突破，还需要产业界不断探索新的制造工艺和技术路径。只有这样，我们才能真正实现高性能、低功耗电子产品的广泛应用，为社会带来更多的便利与创新。

　　 这些高速移动的电子持续朝漏端前进，在积累足够能量之后，会以一定的概率穿越栅介质形成的势垒，并最终抵达栅极一侧。这一过程不仅展示了半导体器件内部复杂的物理机制，也提醒我们在设计芯片时必须更加精细地调控材料特性和结构参数，以确保设备性能稳定可靠。否则，哪怕是很小的概率事件也可能对整体功能造成不可忽视的影响。因此，未来的研究应进一步聚焦于如何优化栅介质材料以及调整电子迁移路径等方面，从而提升器件的工作效率与使用寿命。

　　 这一过程通常被称作电子的热载流子注入，是完成闪存编程的关键方法之一。

　　 然而，受限于体硅材料的性质——电子的有效质量较大且容易受到声子散射等因素影响——经典热载流子注入机制的效率较低。

　　 科学家认为，二维材料特殊的能带结构与电学性能，或将带来颠覆性的变革。

　　 石墨烯凭借其独特的线性色散关系，使得载流子的有效质量几乎为零，在相同的电场作用下能够更迅速地获得加速度。此外，石墨烯中的电子与空穴表现出极高的迁移率，这显著降低了它们遭遇散射的概率。这种特性让石墨烯在众多材料中脱颖而出，展现出非凡的应用潜力。 在我看来，石墨烯的这些性质不仅体现了基础科学探索的重要性，也预示着它在未来技术革新中的关键地位。尤其是在能源、通信以及半导体领域，石墨烯有望成为突破现有技术瓶颈的重要工具。然而，尽管石墨烯的研究已取得诸多进展，但要实现其商业化应用仍面临不少挑战，比如规模化生产成本高和技术难题亟待解决。未来，如何平衡科研创新与实际应用之间的关系，将是推动石墨烯走向更广阔舞台的关键所在。

　　 更关键的是，当材料厚度缩减至纳米级别时，器件沟道内的电场分布会出现明显的变化。这种现象表明，随着科技的进步，我们对微观世界的掌控能力正在不断提升。纳米技术的应用不仅推动了电子器件性能的飞跃，也为我们探索更高效、更智能的未来技术提供了无限可能。然而，这一领域的快速发展也伴随着诸多挑战，比如如何在保证器件性能的同时解决散热问题，以及如何确保大规模生产的可行性。这些问题需要科研人员与产业界共同努力，才能让纳米技术真正造福于社会。总之，纳米尺度下的电场变化不仅是科学上的突破，更是开启全新技术时代的重要标志。

　　 具体而言，器件沟道从源端至漏端可划分为高阻区和低阻区。

　　 当沟道厚度减小时，整体电阻率急剧上升，但低电阻区（源端）电阻率的上升幅度要小于高电阻区（漏端）。当沟道厚度降至2纳米左右时，漏端附近的峰值电场强度将是体硅器件的数倍。

　　 在高强度电场的影响下，载流子可以在纳米级的距离内被加速到极高能量，散射现象也因此显著减少。此外，由于沟道厚度非常纤薄，在垂直方向上，载流子穿越栅介质势垒所需要的能量也大幅降低。

　　 在横向加速与纵向注入的协同增强效应下，载流子注入效率相较于传统硅基器件有望提升多个数量级。

　　 并且，这种“二维材料强化效应”在各类二维材料中表现出普遍适用性。

　　 【结构与制备过程】

　　 基于相同的设计理念，研究人员利用石墨烯和二硒化钨（WSe2）这两种二维材料，成功制备出了不同类型的闪存设备。

　　 结构上看，两种闪存设计均采用了经典的“三明治结构”，自上而下依次为源漏电极、沟道层、存储堆叠结构、金属栅极以及硅衬底。在石墨烯版本的存储堆叠结构中，还特别加入了一个电荷存储层，这一创新设计为闪存技术带来了新的可能性。 在我看来，这种结合了石墨烯材料与传统存储技术的设计思路，无疑是对现有存储解决方案的一次重要突破。石墨烯作为材料界的明星，其优异的导电性和柔韧性使其成为提升存储设备性能的理想选择。尤其是在电荷存储层的引入后，闪存不仅在速度上有所提升，同时在稳定性方面也得到了加强。这或许意味着未来存储技术的发展方向将更加注重材料科学与半导体工艺的深度融合，从而推动整个行业的技术革新。

　　 当然可以。以下是根据您的要求修改后的新闻内容： 石墨烯与二硒化钨是两种备受关注的材料方案，在各自的结构层中所采用的材料可参考下表所示：

　　 在这种结构下，当在源极与漏极间施加电压时，载流子会于优化后的均匀电场中迅速加速。

　　 由于二维材料的独特性质，载流子能够在较短的距离内积累足够的能量，并在垂直电场的影响下被注入到陷阱层中（注：在闪存中，信息存储与擦除的过程依赖于向浮栅或陷阱层注入或移除电子）。

　　 为研制基于二维材料的新一代闪存器件，研究人员采用机械剥离技术，从高品质的块体二硒化钨和石墨烯晶体中成功获取了原子级厚度的单层或少层二硒化钨及石墨烯薄片。

　　 接下来，作者采用干法转移技术，将剥离得到的二硒化钨或石墨烯薄片转移到预先制备好的硅/二氧化硅衬底上。

　　 在衬底上预先生长了一层高品质的六方氮化硼（hBN）薄膜，这层薄膜起到了二维材料与衬底之间绝缘隔离以及保护的作用。

　　 在完成转移操作之后，作者利用电子束曝光技术和金属蒸镀工艺，在二维材料的一端构建了源极和漏极金属电极。

　　 在二硒化钨器件的研究中，研究者选用了具有较高功函数的锑/铂作为接触金属，旨在实现对二硒化钨的p型掺杂以及空穴的有效注入。而对于石墨烯器件，研究团队则采用了与石墨烯功函数相兼容的铬/金电极，从而达成对石墨烯的欧姆接触，并实现双极性载流子的注入。

　　 为实现金属原子在二维材料表面的均匀分布与牢固结合，研究者针对金属蒸镀工艺展开了系统性的优化，重点调整了蒸镀速率、真空环境以及衬底温度等关键参数。

　　 金属电极制备结束后，研究者利用等离子体增强化学气相沉积技术，在器件表面生长了一层高品質的氧化铝薄膜，该薄膜被用作闪存器件的栅介质层以及电荷存储层。

　　 为了提升电荷存储效率，研究者在氧化铝层之上额外沉积了一层二氧化铪薄膜，构建出“双层介质结构”。

　　 最后，作者利用电子束蒸发技术，在器件表面沉积了栅极金属电极。

　　 这种创新的注入机制成功跨越了性能的全新界限——其中采用石墨烯技术的闪存器件，在通道长度为0.2微米的情况下，编程速度可达到400皮秒，这一成果一举突破了传统闪存1纳秒的速度限制。

　　 作者简介

　　 该项目由复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室携手芯片与系统前沿技术研究院的周鹏-刘春森团队共同完成。这一成果不仅体现了复旦大学在集成电路领域的深厚积累，也彰显了跨学科合作的巨大潜力。在当前全球芯片竞争日益激烈的背景下，该团队能够取得突破性进展，无疑为我国芯片技术的发展注入了一剂强心针。这不仅是科研实力的体现，更是对国家科技战略的重要贡献。希望未来能有更多类似的创新成果涌现，助力我国在全球高科技领域占据更加重要的地位。

　　 周鹏教授目前担任复旦大学微电子学院副院长，专注于集成电路领域的新材料、新器件以及新工艺研究。他的工作不仅推动了学术界在这一领域的进步，也为我国集成电路产业的发展提供了强有力的技术支持。 在我看来，周鹏教授的研究方向极具前瞻性，尤其是在当前全球科技竞争日益激烈的背景下，他对新材料与新技术的探索显得尤为重要。集成电路作为现代信息技术的核心，其发展直接关系到国家未来的竞争力。因此，像周鹏教授这样深耕基础研究的学者，不仅是学术界的宝贵财富，更是国家科技创新体系中的关键力量。希望未来能有更多像他这样的科研工作者涌现出来，共同为我国的科技进步贡献力量。

　　 周鹏在复旦大学完成了本科和博士阶段的学习，于2005年博士毕业并留在学校任教，随后在2013年晋升为教授。

　　 博士生导师刘春森，为周鹏教授的博士毕业生，于2019年毕业并留校继续从事博士后研究工作。自2021年7月起，他担任青年研究员一职。

　　 在此项目中，周鹏与刘春森共同担任论文的通讯作者，而刘春森还与其他两位学者Yutong Xiang和Chong Wang合作，成为该研究的共同第一作者。这种学术合作模式展现了科研团队间的紧密协作精神，也反映了现代科学研究中跨领域合作的重要性。在当前全球化的科研环境中，这样的合作不仅能够促进知识的交流与创新，还能提升研究成果的实际应用价值。希望未来能看到更多类似的高水平合作，为学术界带来更多的突破性进展。

　　 论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08839-w