這種極端耐熱存儲技術或?qū)⒆兏锖教炫c能源電子領域。

南加州大學的研究人員展示了一種新型電子存儲芯片，能夠在高達 700°C 的極端溫度下穩(wěn)定工作，遠超傳統(tǒng)電子元件的耐受極限。

測試中，該芯片未顯現(xiàn)出任何達到運行上限的跡象，研究人員指出，700°C 僅是其測試設備所能達到的最高溫度。

智能手機、汽車、衛(wèi)星及工業(yè)系統(tǒng)中的電子設備都面臨一個根本性限制——高溫。大多數(shù)傳統(tǒng)電子元件在約 200°C 時便開始失效，這給航天探索、地熱鉆井、核能系統(tǒng)等極端環(huán)境下的工程師帶來了巨大挑戰(zhàn)。

“這可以說是一場革命。這是迄今性能最優(yōu)的高溫存儲器件?！毖芯孔髡咧粭罱ㄈA表示。

由極端材料制成的微型存儲芯片

研究團隊開發(fā)的器件是一種憶阻器，這種納米級元件既能存儲信息，又能執(zhí)行計算操作。其結構由兩層電極夾著一層薄薄的陶瓷材料構成。

團隊采用鎢作為頂部電極，氧化鉿陶瓷作為中間層，石墨烯作為底部電極。

選擇鎢是因為它是熔點最高的金屬，而石墨烯（單層碳原子）則能承受極高溫而不降解。

最終制成的存儲芯片表現(xiàn)出色：在 700°C 下，它能在無需刷新的情況下保存數(shù)據(jù)超過 50 小時；
在該溫度下承受了超過 10 億次開關循環(huán)，工作電壓僅 1.5 伏，開關速度達數(shù)十納秒。

一次意外發(fā)現(xiàn)

“說實話，這是個意外發(fā)現(xiàn)——大多數(shù)發(fā)現(xiàn)都是如此。如果能預測到，通常就不會令人驚訝，也就可能沒那么重要。”楊建華說。

在傳統(tǒng)電子器件中，高溫會使頂部電極的金屬原子遷移穿過陶瓷層。最終，這些原子到達底部電極，形成永久性連接，導致器件短路失效。

石墨烯阻止了這一過程。鎢與石墨烯之間的表面化學特性，使得鎢原子無法與石墨烯層結合。
由于沒有錨定點，原子便遷移離開，不會形成短路，從而防止了器件在極端溫度下失效。

在航天、能源及人工智能計算中的潛在應用

能夠在 500°C 以上溫度下工作的電子器件，一直是航天機構長期追求的目標，尤其是針對表面溫度極高的金星探測任務?，F(xiàn)有的硅基電子器件遠未達到該溫度就已失效。

除航天探索外，該技術還可用于地熱鉆井、核能系統(tǒng)以及需要電子設備在強熱源附近運行的工業(yè)環(huán)境。

即便在汽車電子等日常應用中，耐極端溫度認證的器件在常規(guī)工況下也將更為耐用。

憶阻器在人工智能計算方面也有應用潛力。許多 AI 運算高度依賴矩陣乘法，這一過程在傳統(tǒng)數(shù)字計算機中消耗大量能量。

憶阻器可以通過其電學行為直接執(zhí)行這些計算，有望實現(xiàn)更快、更節(jié)能的 AI 處理。

該研究發(fā)表于《科學》期刊。

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