莱斯大学科学家发明了一种固态存储技术，它可以实现高密度存储的同时将计算机错误的发生率降到最低。

该存储器是基于氧化钽的，——一种电子设备中常见的绝缘体。在250纳米厚的石墨烯，钽，纳米氧化钽和铂的三明治结构上施加电压，在层与层接触的地方产生可定位的比特。控制电压可转移氧离子和空位，在1和0之间转换比特。

莱斯大学化学家James Tour实验室的发现允许存储高达162千兆比特的交叉阵列的记忆，比科学家正在研究的基于其他氧化物的记忆系统高的多。（八位等于一个字节；一个162千兆的单位将存储20千兆字节的信息。）

研究的细节发表在美国化学学会杂志纳米快报上。

像Tour实验室前一个关于氧化硅记忆的发现一样，新器件的每个电路只需要2个电极，使它们比现在使用的三电极快闪记忆体更加简单。“但这是制备高度密集、非易失性计算机存储器的新方法，” Tour说。

即使当电源关闭时，非易失性存储器仍能保持他们的数据，不像挥发性随机存取计算机的记忆，当机算计关闭时会失去他们的内容。

现代存储芯片有很多要求：他们必须高速读写数据，并尽可能多地保存数据。它们也必须是持久的，并具有良好的数据保存功能，同时使用最小的功率。

Tour说，莱斯大学的新设计，比目前设备需要的能量低100倍，有可能实现所有的要求。

“这个钽存储器基于2个终端系统，所以它的所有设置为三维存储栈，”他说。它甚至不需要二极管或选择器，使其成为构造最简单的高密度存储器之一。这对于正在增加的高清晰度视频存储和服务器阵列的存储需求将是一个真正的竞争对手。”

分层结构包括钽、两铂电极之间的纳米多孔氧化钽和多层石墨烯。在材料的制作中，研究人员发现钽氧化物逐渐失去氧离子，从顶部的富含氧的纳米多孔半导体变成底部的缺氧状态。氧气完全消失的地方，它就变成纯金属钽。

研究人员确定了赋予存储器独特切换能力的三个相关因素。

首先，控制电压调节电子通过边界的方式，可以从欧姆接触（电流在两个方向流动）变成肖特基（电流流过一路）接触或反过来。

第二，基于氧空位边界的位置可以改变。这些都是原子阵列中原本氧离子应该存在的“孔”，但现在不存在了。电压控制的氧空位的运动将边界从钽/钽氧化物的界面转移到氧化钽/石墨的界面。接触势垒的交流导致双极开关，”莱斯大学前博士后研究员、该研究的主要作者Gunuk Wang说。

第三，电流从钽氧化物纳米孔中获得氧离子并稳定他们。这些带负电荷的离子产生一个电场，有效地作为一个二极管，以阻止错误导致的串扰。虽然研究人员已经知道记忆氧化钽的潜在价值，但这种阵列被限制在一千字节左右因为密集的存储器受到串扰，导致二进制位会被误读。

石墨烯作为一个势垒有双重作用，阻止铂迁移到氧化钽导致短路。

Tour称氧化钽存储器可在室温下制备。他指出，写和重写二进制位的控制电压是可调的，允许宽范围的开关特性。

王博士说，妨碍商业化的另一个障碍包括一个用于定位单个位的足够密集交叉设备的制备和一种控制孔大小的方法。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶    校正：摩天轮