“火热”太空致仪器“失忆” 研究人员开发新型存储设备

CNMO 作者:Lisa 王庆芮 2019-03-12 12:37
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  【CNMO新闻】在阴冷、坑坑洼洼的水星表面,白天的温度可以达到430摄氏度左右。金星离太阳的距离几乎是太阳的两倍,由于大气中含有丰富的二氧化碳,金星的表面温度与太阳相似,大约为462摄氏度。

  亚利桑那州立大学材料科学家赵玉吉表示,送往太空的所有工作器材都必须在这种温度下工作。这包括仪器、传感器和探头所需的电子系统。虽然到目前为止,还没有探测器在水星表面着陆,但是1982年苏联的金星13号探测器,只在金星地表上待了127分钟。

  对于下一代能在高温下运行的电子产品,赵和他的团队最近在IEEE电子设备通讯中,报道了氮化镓存储设备,其工作温度在25到300摄氏度之间。这项研究由美国宇航局的热操作温度技术项目资助,以支持未来的水星和金星任务。

太空
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  氮化镓带隙大,是高温电子器件的理想选择。传统硅的带隙只有1.12eV。赵解释说,这意味着,随着温度的小幅上升,电子很容易被激发,这就会导致设备发生故障。相比之下,氮化镓的带隙为3.4eV,这使得器件能够在电子失控之前,承受更高的温度。氮化镓并不是唯一一种被研究用于高温电子器件的带半导体材料,NASA还为热操作温度技术项目投资了碳化硅的研发。

  赵表示,设备性能的关键是在制造过程中的蚀刻和再生过程。沉积了几层氮化镓后,部分区域被等离子体腐蚀,然后再生,这样就会形成了一个界面层,而界面层对记忆效果至关重要。研究人员认为,氮空位负责捕获和释放电子,在器件中会产生高和低电阻状态或零和一的状态。

  在室温下,该装置显示稳定的开关,到一千次循环,几乎没有恶化。然后,研究人员测试了它在高达300摄氏度的高温下的性能,在这种高温下,该设备还能在1000次循环中保持稳定的零状态和一种状态之间的切换。温度超过350摄氏度,设备就失去了记忆效果。但是在设备被恢复到室温后,它的性能恢复了。赵和他的团队现在正在测试另一种版本的装置,它的稳定性可以达到500摄氏度,并且长期稳定。研究小组还在研究氮空位对装置性能的影响。

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