成大新成果：大幅提升储存密度！

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成大新成果：大幅提升储存密度！

2019 年 5 月 27 日 材料科学与工程

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source: TechNews

只能储存 0 与 1 信息的传统存储器已经不能满足日益上升的需求了。

在新存储材料研发上，国立成功大学物理系团队做出了新贡献，成功开发出光控多位元存储器。团队在新一代存储器材料「铁酸铋」加上独步的光控技术存取资料，储存密度可比市面上既有存储器高出一百倍。

成功大学物理系助理教授杨展其和教授陈宜君团队，突破存储器传统０与 1 的储存方式，以多铁性材料「铁酸铋」开发出光控多位元存储器，能在一个储存单元中同时具有八种逻辑状态，大幅提升储存信息的密度。

大家都想拥有体积更小、速度更快、容量更大、价格更便宜的存储器，那么业界有哪些技术可以达到上述目的？第一种方法是让储存单元更加密集，你可以想象储存单元就像一栋栋透天厝，每栋房子里住着一户人家 (一组信息)，然而房子之间的距离也有极限值，目前最好技术已经拥挤到每隔几百奈米就盖一栋透天厝。

想在同一块土地上住更多人口该怎么办？第二种能储存更多信息的方法就应运而生：从透天厝变成摩天大楼吧。我们可以将储存单元一层一层叠成三维垂直结构，大幅提高信息储存密度，适用于闪存与电阻式存储器，然而，堆栈也不是那么简单，每叠一层就是一道技术瓶颈，不只制程繁琐，且成本高昂，因此到目前为止，这种技术都还没有成功商业化。

这时候我们就能来看看成大团队研发的「光控多位元记忆材料」优势在哪：一个极小储存单元中拥有多个位元记忆态。简单地说就是：一栋透天厝里藏有异次元空间，原本只能住一户人家的房子，现在可以住超多户，因此房子也不用盖那么多了，自然就可缩小存储器体积。

关键材料在于同时具有多种有序组态的铁酸铋(Bismuth ferrite, BiFeO3)，以及关键技术「光挠效应」。

以磁性金属薄膜为主材料的传统硬盘为例，陈宜君教授说，这种传统材料只具有一个铁磁有序性，用以记录 0 与 1 的信息；然而多铁性材料铁酸铋的记忆单元为材料内自发的电偶极矩与电子自旋排列方向，记忆单元理论上可达次奈米尺度，且可在同一点存在多个记忆状态，即同时包含电、磁与反铁磁有序，一次可纪录高达八种逻辑状态(0～7)于单个储存单元中。

比起传统只能储存 0 与 1 的单位元存储器，这将大幅提升储存信息的密度。

此外研究还有一个突破点，是可用光照去调控三位元记忆组态，杨展其助理教授表示，如此一来材料即元件，完全不需任何电路设计，只要利用光学技术就能写入信息，让这种材料可被直接导入结合尖端光学技术的跨领域科技，比如量子储存、量子通讯等。

虽然这种技术极其新颖，业界目前会不会考虑采用还是个谜，但无庸置疑，这种技术有很大机会应用于量子计算机。新论文发表在《自然材料》(Nature Materials)期刊。（来源: 科技新报）