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TuoTuo Technology無掩模光刻機

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更新時間：2026-09-20 10:28:55瀏覽次數(shù)：136次

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產(chǎn)地	國產(chǎn)	加工定制	是
適用領(lǐng)域	科研

客戶成果丨新加坡國立大學(xué)《Nature Materials》：TuoTuo Technology無掩模光刻機助力團隊實現(xiàn)高性能AlScN電場驅(qū)動相變存儲器

詳細介紹

客戶成果丨新加坡國立大學(xué)《Nature Materials》：TuoTuo Technology無掩模光刻機助力團隊實現(xiàn)高性能AlScN電場驅(qū)動相變存儲器

近日，新加坡國立大學(xué)陳景升課題組聯(lián)合浙江大學(xué)田鶴課題組在新型非易失存儲器領(lǐng)域取得重要進展。相關(guān)成果以“A nitride-based non-volatile memory enabled by electric-field-induced phase transition"為題發(fā)表在國際期刊 Nature Materials 上。 TuoTuo Technology無掩模光刻機

一、研究背景與創(chuàng)新點

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，信息存儲與處理對低功耗、高速度和高可靠性的要求日益提升。傳統(tǒng)存儲器面臨“存儲墻"問題，亟需發(fā)展新型非易失存儲技術(shù)。本工作基于AlScN材料體系，提出了一種電場驅(qū)動相變存儲器。該器件實現(xiàn)了超低工作電壓 (<0.3 V)、超快擦寫速度 (~3 ns)、超低能耗 (fJ/bit級)以及高溫環(huán)境下穩(wěn)定運行。更重要的是，該工作揭示了一種全新的電場誘導(dǎo)纖鋅礦-巖鹽相變機制，為下一代高性能存儲器提供了新的設(shè)計思路。

二、研究內(nèi)容與關(guān)鍵結(jié)果

（1）器件基本結(jié)構(gòu)與電學(xué)行為

本研究構(gòu)建了Pt/Al_1-xSc_xN/Pt三明治結(jié)構(gòu)存儲器，通過調(diào)控Sc組分實現(xiàn)優(yōu)異電學(xué)性能。I-V電氣特性測試表明，Sc含量為30%的器件展現(xiàn)出Z低的開關(guān)電壓（<0.3 V），表明其為Sc摻雜水平，其原因是30% Sc恰好處于兩相的熱力學(xué)邊界，相變勢壘Z低

圖1. 不同Sc含量Pt/Al_1-xSc_xN/Pt器件的XRD表征和基本電學(xué)特性。

（2）高性能存儲參數(shù)

通過直流與脈沖測試，器件表現(xiàn)出優(yōu)異的存儲性能，包括超低工作電壓 (<0.3 V)，超快寫入/擦除速度(~3 ns)以及單次開關(guān)能耗低至幾十飛焦(fJ)。器件無需forming過程，且器件間一致性高、波動小。

圖2. Pt/Al_0.7Sc_0.3N/Pt器件優(yōu)異的存儲特性。

（3）高溫穩(wěn)定性與可靠性

在高溫環(huán)境（583 K）下，器件仍表現(xiàn)出超過10⁸次循環(huán)壽命；長時間數(shù)據(jù)保持能力（>10⁶s）以及穩(wěn)定的開關(guān)行為。

圖3. Pt/Al_0.7Sc_0.3N/Pt器件高溫電學(xué)性能。

4）原位TEM揭示相變機制

通過原位透射電子顯微鏡（TEM）表征，直接觀察到電場驅(qū)動下AlScN由纖鋅礦相（高阻態(tài)）轉(zhuǎn)變?yōu)閹r鹽相（低阻態(tài)）。該機制不同于傳統(tǒng)基于導(dǎo)電細絲或熱效應(yīng)的存儲機理。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)電場誘導(dǎo)相變可能是氮化物鐵電器件中漏電問題的重要來源之一，為理解并優(yōu)化AlScN鐵電存儲器提供了新的物理視角。

圖4. Al_0.7Sc_0.3N薄膜內(nèi)可逆相變區(qū)域的原位表征。

該工作通過使用TuoTuo Technology無掩模光刻機完成了所有AlScN器件的制備工作。

三、作者與合作信息

該工作由新加坡國立大學(xué)陳景升課題組聯(lián)合浙江大學(xué)田鶴課題組完成。新加坡國立大學(xué)曾濤博士（現(xiàn)為東北師范大學(xué)教授）為論文一作，浙江大學(xué)劉中然教授、新加坡國立大學(xué)顧有地博士（現(xiàn)為寧波材料所副研究員）、新加坡國立大學(xué)黨丙杰博士為論文共同一作。新加坡國立大學(xué)陳景升教授、浙江大學(xué)田鶴教授、新加坡國立大學(xué)龔蕭教授為論文通訊作者。本研究還得到了托托科技無掩模紫外光刻機的技術(shù)支持，為器件制備提供了關(guān)鍵技術(shù)保障，助力團隊實現(xiàn)高精度實驗器件加工。

四、論文鏈接

doi.org/10.1038/s41563-026-02565-y