東京工業大學和東京大學的聯合研究小組成功開發出一種採用全固態鋰電池、具有超低能耗和多級記錄功能的儲存設備。

 背景技術隨著資訊社會的快速進步和電腦使用範圍的擴大,能源消耗不斷增加,降低半導體裝置的能耗已成為迫在眉睫的問題。

 該小組專注於全固態鋰電池的結構和工作機制,並提出了將資訊儲存為電壓的低能量、電壓記錄儲存元件的想法。該元件在記憶體中將電池的充電和放電狀態對應為“0”和“1”,並且電池容量越小,消耗的能量越少,使其成為優秀的記憶元件。

 選擇鎳作為正極材料,製備了具有類似全固態鋰的薄膜堆疊結構的儲存元件。結果證實,超薄氧化鎳在鎳電極上自發形成,並作為容量極低的全固態鋰電池(即儲存裝置)運作。

 根據計算,記憶體運作所需的能耗約為目前PC中使用的DRAM(動態隨機存取記憶體)的50/1,實現超低能耗運作。他們還發現,這種記憶體可以作為三態儲存記憶體運行,可以儲存三種不同的電壓狀態(低電壓、中電壓和高電壓)。也證實這些是由鎳氧化膜和鋰離子之間發生的多步驟反應引起的。

 多層次記錄可降低能耗並提高記錄密度,是節能運算的關鍵,我們希望這項結果將成為具有這些特性的儲存設備的實際應用邁出的一大步。

論文信息:【ACS Applied Materials and Interfaces】受固態電池啟發的低能耗三值記憶體元件

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