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在太空探测器遇到的众多危险中，暴露于辐射和巨大的温度波动对其电子电路构成了特殊的挑战。现在，KAUST 研究人员发明了首款由氧化镓制成的闪存器件，这种材料能够比传统电子产品更好地承受这些恶劣条件[1]。

氧化镓是一种半导体——尽管它通常是电的不良导体，但掺入某些杂质可以使其能够承载电流。与大多数计算机芯片中使用的半导体硅相比，它具有许多优势。例如，氧化镓可以以低能量损失支持高电流和电压，并且很容易使用低成本技术生长成高质量的薄膜。

但最重要的是，这很艰难。“基于氧化镓的设备已成为在恶劣环境下运行的重要选择，尤其是在太空探索中，因为它可以承受高温和辐射而不会严重退化，”博士说。候选人维沙尔·坎德尔瓦尔 (Vishal Khandelwal)，该工作背后的团队成员之一。

晶体管和二极管已经可以用氧化镓制造。但为了让氧化镓电子产品蓬勃发展，研究人员需要证明这种材料也可以用于存储设备。

该团队的设备是一种晶体管，包含一个称为浮动栅极的层，该层捕获电子以存储数据。这种基本设计已经用于传统的闪存器件。不过，新器件并没有使用硅，而是包含一层厚度仅为 50 纳米的氧化镓。氧化镓上方是氮化钛的微小碎片，包裹在一层非常薄的绝缘材料中，用作浮栅。

为了将数据编程到浮栅中，研究人员施加正电压脉冲，将电子从氧化镓发送通过绝缘体并进入浮栅，并在那里被捕获。负电压可以通过将电子送回氧化镓来擦除数据。这些电子的位置会影响氧化镓的导电性能，从而可用于读取存储设备的状态。

氧化镓具有异常宽的带隙(释放电子所需能量的量度)，这意味着即使在高工作温度下，设备的编程状态和擦除状态之间也存在很大差异。这一特性有助于使内存非常稳定，原型设备可以保留其数据超过 80 分钟。

目前，对该器件进行编程和擦除需要大约 100 毫秒的相对较长的电压脉冲，该团队希望缩短该时间。“氧化镓材料质量和器件设计的进一步发展将为实际的极端环境应用提供更好的存储性能，”领导该团队的李晓航说。