铁电存储器(FeRAM或FRAM)通过极化存储信息,其中电偶极子(例如铁电内部的N-S磁场)通过外部电场对齐。 FeRAM已成为下一代存储半导体,可以取代现有的DRAM或闪存,因为它速度更快,功耗更低,即使关闭电源也可以保留存储的数据。但是,铁电存储器的主要缺点是其有限的存储容量。为了增加存储容量,有必要尽可能减小铁电芯片的尺寸。但是,根据铁电体的性质,物理尺寸的减小导致极化的消失,这是铁电体存储信息的基本原理。目前,铁电畴的形成需要至少数千个原子。因此,关于FRAM技术的研究集中于减少在其上形成铁电畴的原子数。李教授及其研究小组发现,通过向半导体材料中添加一滴电荷,可以控制4个原子来存储1位数据。这项开创性的研究推翻了现有模型,并将数千个原子的数量减少到四个。如果能够成功应用,半导体存储器每平方厘米可以存储500 Tbit,这是当前可用闪存芯片的整整1000倍。 “可以将数据存储在单个原子中的新技术是迄今为止开发的最高级别的存储技术。”李教授说:“由于Hfo2与Si电子兼容,因此我们发现独立的可切换电极层可以为存储器或逻辑器件应用提供实现超高密度和低成本FeRAM或FeFET的机会。另外,通过单位单元双极控制进行单位单元的可能性为确定性的多级切换提供了不同的机会。这项革命性的发现得到了三星电子研究基金会和孵化中心以及“未来材料发现”计划的支持。科学和信息与通信技术部(MSIT)的计划,以及由贸易,工业能源(MOTIE)创意材料发现计划计划支持的工业战略技术开发。这项研究的结果已于2020年7月2日发表在《科学》杂志上。