東京理工大學研發可用作存儲單元的微型低容量鋰電池

執行任何形式的信息解決的所有數字設備不僅需要解決單元，還需要可以臨時保存所執行操作的輸入，部分結果和快速存儲器的輸出。在計算機中，此內存稱為動態隨機存取存儲器或DRAM。DRAM的速度非常緊要，可能對系統的整體速度萌生重大影響。另外，降低存儲設備的能量消耗近來已成為實現高度節能計算的熱門話題。因此，許多研究都聚集在探測新的存儲技術以超越常規DRAM的性能上。

存儲芯片中最基本的單元是存儲單元。每個單元通常通過采用并保持兩個可能的電壓值之一來存儲一位，該電壓值對應于所存儲的值“0”或“1”。單個單元的特性在很大程度上決定了整個存儲芯片的性能。具有高速和低能耗的更簡單，更小的單元將是將高效計算帶入下一個層次的理想選擇。

東京理工大學的一支由TaroHitosugi教授和學生YukiWatanabe領導的研究團隊，最近在這一范疇達到了新的里程碑。這些研究人員往日曾受固態鋰電池設計的啟發開發出一種新穎的存儲設備。它由三層由鋰，磷酸鋰和金制成的固體層組成。該電池包本質上是一個微型低容量電池，可以用作存儲單元。它可以在表示一個比特的兩個可能值的充電和放電狀態之間快速切換。然后，金與鋰結合形成厚合金層，增加了從一種狀態切換到另一種狀態所需的能量。

在他們的最新研究中，研究人員使用鎳代替金創建了類似的三層存儲單元。他們期待使用鎳會得到更好的結果，因為鎳不易與鋰形成合金，這將降低開關時的能耗。他們加工的存儲設備比上一個要好得多。它實際上可以保持三個不同的電壓狀態，而不是兩個，這意味著它是一個三值存儲設備。Hitosugi教授解釋說：“該系統可以看作是具有三種充電狀態的極低容量的薄膜鋰離子電池。”這是一個非常有趣的功能，對于三值內存實現具有潛在優點，這可能會提高區域效率。

研究人員還發現，在鎳和磷酸鋰層之間形成了非常薄的氧化鎳層，并且該氧化層對于器件的低能耗開關至關緊要。氧化物層比往日的器件中形成的金鋰合金的氧化物層薄得多，這意味著這種新型“微型電池”電池的容量非常低，因此可以通過施加微小電流在三種充電狀態之間快速輕松地切換。Hitosugi教授說：“極低的能耗潛力是該設備最顯著的優點。”

更高的速度，更低的能耗和更小的尺寸都是將來存儲設備的高度要求特征。該研究小組開發的存儲單元是朝著更加節能和更快的計算邁進的非常有前途的墊腳石。

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