由華東理工大學(xué)教授陳彧博士領(lǐng)銜的科技團(tuán)隊(duì)，經(jīng)3年多潛心研究，創(chuàng)新設(shè)計(jì)制備出基于石墨烯的高分子信息存儲(chǔ)材料等一系列新型非易失性高分子信息存儲(chǔ)功能材料。
這些成果的近20篇論文先后在《先進(jìn)材料》、《先進(jìn)功能材料》等國(guó)際著名和知名SCI期刊上發(fā)表，受到國(guó)際同行的高度關(guān)注和積極評(píng)價(jià)。英國(guó)一家知名期刊對(duì)這一成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)時(shí)指出，陳彧等制備的器件“存儲(chǔ)過(guò)程完美，有望成為目前基于硅的半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的潛在替代或補(bǔ)充技術(shù)”。
非易失性存儲(chǔ)芯片（即使關(guān)閉電源，存儲(chǔ)器仍然能保留存儲(chǔ)的信息）在我國(guó)每年約有2200億元的市場(chǎng)總額，但國(guó)貨卻幾近空白。在電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品中，使用的主流存儲(chǔ)技術(shù)仍然是硅基存儲(chǔ)技術(shù)。隨著社會(huì)步入信息時(shí)代，要求存儲(chǔ)器具有更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度和更快的獲取信息能力。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，微電子工業(yè)需要將更多更小尺寸的存儲(chǔ)元件集成在單塊芯片上。目前單個(gè)存儲(chǔ)單元的尺寸已經(jīng)從2000年的130納米縮小到2011年的45納米，預(yù)計(jì)到2018年將達(dá)到16納米的硅基半導(dǎo)體的物理極限。超過(guò)這個(gè)極限，存儲(chǔ)器件的可靠性和穩(wěn)定性將受到極大影響。按照國(guó)際半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路標(biāo)》的說(shuō)法，現(xiàn)存的信息存儲(chǔ)技術(shù)將漸漸走到發(fā)展盡頭。
2006年，國(guó)家將“突破制約信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)”、“掌握集成電路及關(guān)鍵元器件等核心技術(shù)”，列入國(guó)家科學(xué)和技術(shù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020）。陳彧認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)大容量、高讀寫(xiě)速度、低工作電壓和高可靠性的大規(guī)模新型非易失性存儲(chǔ)器，需要引進(jìn)全新的概念、材料和技術(shù)。從2008年開(kāi)始，陳彧團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)控固體薄膜形貌等手段創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制備了一系列高性能高分子信息存儲(chǔ)功能材料。其中基于石墨烯的高分子信息存儲(chǔ)材料的設(shè)計(jì)和制備工作是國(guó)際上開(kāi)展最早、成果最為突出的工作。
陳彧介紹說(shuō)，石墨烯以其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能，備受科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注，迅速成為材料、化學(xué)、物理和工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。石墨烯的空穴/電子遷移率在已知半導(dǎo)體材料中最高，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，以石墨烯作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)必將引發(fā)一場(chǎng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的革命，它能在更小的空間上，使用最少的能源來(lái)存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)信息。
在國(guó)家基金委和復(fù)旦大學(xué)集成電路國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助下，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次失敗洗禮，陳彧團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列基于石墨烯和其他功能材料的非易失性信息存儲(chǔ)功能材料。近兩年來(lái)，陳彧團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型存儲(chǔ)材料在多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上不斷取得新突破，部分指標(biāo)接近或達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的需求。
陳彧告訴記者，在已合成的這些材料中，基于石墨烯的新型存儲(chǔ)材料的應(yīng)用前景最為看好�！芭c硅基材料相比，高分子信息存貯材料有明顯的優(yōu)勢(shì)。它容易加工、成本低、功耗小、重量輕、體積小、存儲(chǔ)密度高，可以三維堆積，甚至可以大面積‘刷涂’在玻璃、塑料和集成電路上，還能根據(jù)需要對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行剪裁，調(diào)控材料和相應(yīng)器件的存儲(chǔ)功能�！�
作為上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人和全國(guó)化工優(yōu)秀科技工作者，陳彧認(rèn)為，雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在高分子存儲(chǔ)材料研究方面取得了一些較突出的進(jìn)展，但與無(wú)機(jī)硅存儲(chǔ)器相比，在響應(yīng)速度、開(kāi)關(guān)比、讀寫(xiě)循環(huán)次數(shù)、熱穩(wěn)定性、器件維持時(shí)間等方面還存在較大差距，離實(shí)際應(yīng)用還有較長(zhǎng)的路要走。
科學(xué)和工程之間的橋梁是技術(shù)，只有架起了技術(shù)這座橋梁，才能有效地將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力�！拔覀儗⒉恍概�，繼續(xù)攻克薄弱環(huán)節(jié)；同時(shí)也衷心希望與國(guó)內(nèi)的產(chǎn)學(xué)研單位開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新合作，努力實(shí)現(xiàn)基于石墨烯的新型存儲(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化，力爭(zhēng)將該材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用走在世界前列。”陳彧的一番話讓我們對(duì)石墨烯這一新型存儲(chǔ)材料的未來(lái)充滿(mǎn)希冀。
這些成果的近20篇論文先后在《先進(jìn)材料》、《先進(jìn)功能材料》等國(guó)際著名和知名SCI期刊上發(fā)表，受到國(guó)際同行的高度關(guān)注和積極評(píng)價(jià)。英國(guó)一家知名期刊對(duì)這一成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)時(shí)指出，陳彧等制備的器件“存儲(chǔ)過(guò)程完美，有望成為目前基于硅的半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的潛在替代或補(bǔ)充技術(shù)”。
非易失性存儲(chǔ)芯片（即使關(guān)閉電源，存儲(chǔ)器仍然能保留存儲(chǔ)的信息）在我國(guó)每年約有2200億元的市場(chǎng)總額，但國(guó)貨卻幾近空白。在電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品中，使用的主流存儲(chǔ)技術(shù)仍然是硅基存儲(chǔ)技術(shù)。隨著社會(huì)步入信息時(shí)代，要求存儲(chǔ)器具有更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度和更快的獲取信息能力。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，微電子工業(yè)需要將更多更小尺寸的存儲(chǔ)元件集成在單塊芯片上。目前單個(gè)存儲(chǔ)單元的尺寸已經(jīng)從2000年的130納米縮小到2011年的45納米，預(yù)計(jì)到2018年將達(dá)到16納米的硅基半導(dǎo)體的物理極限。超過(guò)這個(gè)極限，存儲(chǔ)器件的可靠性和穩(wěn)定性將受到極大影響。按照國(guó)際半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路標(biāo)》的說(shuō)法，現(xiàn)存的信息存儲(chǔ)技術(shù)將漸漸走到發(fā)展盡頭。
2006年，國(guó)家將“突破制約信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)”、“掌握集成電路及關(guān)鍵元器件等核心技術(shù)”，列入國(guó)家科學(xué)和技術(shù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020）。陳彧認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)大容量、高讀寫(xiě)速度、低工作電壓和高可靠性的大規(guī)模新型非易失性存儲(chǔ)器，需要引進(jìn)全新的概念、材料和技術(shù)。從2008年開(kāi)始，陳彧團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)控固體薄膜形貌等手段創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制備了一系列高性能高分子信息存儲(chǔ)功能材料。其中基于石墨烯的高分子信息存儲(chǔ)材料的設(shè)計(jì)和制備工作是國(guó)際上開(kāi)展最早、成果最為突出的工作。
陳彧介紹說(shuō)，石墨烯以其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能，備受科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注，迅速成為材料、化學(xué)、物理和工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。石墨烯的空穴/電子遷移率在已知半導(dǎo)體材料中最高，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，以石墨烯作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)必將引發(fā)一場(chǎng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的革命，它能在更小的空間上，使用最少的能源來(lái)存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)信息。
在國(guó)家基金委和復(fù)旦大學(xué)集成電路國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助下，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次失敗洗禮，陳彧團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列基于石墨烯和其他功能材料的非易失性信息存儲(chǔ)功能材料。近兩年來(lái)，陳彧團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型存儲(chǔ)材料在多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上不斷取得新突破，部分指標(biāo)接近或達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的需求。
陳彧告訴記者，在已合成的這些材料中，基于石墨烯的新型存儲(chǔ)材料的應(yīng)用前景最為看好�！芭c硅基材料相比，高分子信息存貯材料有明顯的優(yōu)勢(shì)。它容易加工、成本低、功耗小、重量輕、體積小、存儲(chǔ)密度高，可以三維堆積，甚至可以大面積‘刷涂’在玻璃、塑料和集成電路上，還能根據(jù)需要對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行剪裁，調(diào)控材料和相應(yīng)器件的存儲(chǔ)功能�！�
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科學(xué)和工程之間的橋梁是技術(shù)，只有架起了技術(shù)這座橋梁，才能有效地將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力�！拔覀儗⒉恍概�，繼續(xù)攻克薄弱環(huán)節(jié)；同時(shí)也衷心希望與國(guó)內(nèi)的產(chǎn)學(xué)研單位開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新合作，努力實(shí)現(xiàn)基于石墨烯的新型存儲(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化，力爭(zhēng)將該材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用走在世界前列。”陳彧的一番話讓我們對(duì)石墨烯這一新型存儲(chǔ)材料的未來(lái)充滿(mǎn)希冀。
