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基于集成石墨烯/铁电材料的等离子体随机存取存储器（P-RAM）

DOI：10.1088/2515-7647/ab8f1f 期刊：Journal of Physics: Photonics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 我们提出并模拟了一种基于石墨烯/铁电材料的集成等离子体随机存取存储器（P-RAM），该设计利用了锆钛酸铅（PZT：PbZr0.3Ti0.7O3）中的铁电畴。当通过调节外加偏压切换铁电薄膜的极化方向时，该P-RAM在两个透射水平间呈现双稳态特性。仿真结果表明：当对500纳米长的P-RAM施加从-1.5V至+6V（及反向）扫描电压时，其可能的消光比可达约18分贝。这种工作在7微米波长的集成P-RAM可通过测量两个明显不同的透射水平来实现存储功能。该集成存储器件同时具备锁存型等离子体开关功能，且无需任何外部单元来产生所需的等离子体波。在导通状态下，穿过存储单元的等离子体模式波长约为156纳米，其对应的传播长度（约5.57微米）超过整个P-RAM长度的两倍半。这款无耦合损耗、仅占2平方微米面积的集成P-RAM，有望成为信息存储及未来等离子体芯片开发的应用器件。为获得所述数值结果，我们采用COMSOL多物理场软件，通过三维有限元法（FEM）求解了完整的麦克斯韦方程组。
作者： Masoud Ghezelsefloo，Mohammad Kazem Moravvej-Farshi，Sara Darbari
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出并模拟一种基于石墨烯/铁电材料的集成等离子体随机存取存储器（P-RAM），该存储器具有双稳态特性，可用于信息存储及未来等离子体芯片的开发。

研究成果

基于石墨烯/铁电材料的相变随机存储器展现出双稳态等离激元特性，消光比达18分贝，适用于高性能低功耗存储应用。其兼容集成的制备工艺与微型化尺寸结构，尽管在锁存消光比和电压摆幅方面存在局限，仍使其成为未来等离激元电路的潜力候选方案。

研究不足

较低的锁存消光比（约3.5分贝）和开关所需的大电压摆幅（7.5伏特）是主要限制因素。通过增加存储区长度和减小压电层厚度可分别缓解这些问题，但会以器件速度为代价进行权衡。

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