蚕丝蛋白注入让新型的光响应性阻变存储器可降解

　　高等研究院周晔研究员以蚕丝蛋白为材料主体，水溶性碳量子点为光调控单元，并结合简易的三明治器件结构，构筑了一种新型的光响应性阻变存储器。

　　该存储器展现出存储窗口大（106）、耐受性好、稳定性好（106 s）等优点。同时，在紫外光照射条件下，存储器的开启电压会显著下降（1.2 V），见图1。

图1. 蚕丝蛋白-碳量子点存储器光控行为及基于原子力显微镜的机理研究方法

　　原子力显微镜的原位电荷注入和表面电势测量结果显示，光照条件下，由于电子注入引起的表面电势下降90 mV，较黑暗条件下的表面电势变化（30 mV）更为显著。结合电学测试表明，光照条件下，存储器活性层材料的电子俘获能力会显著增强，加速电刺激下活性层材料导路的形成，降低该阻变存储器的操作电压。该蚕丝蛋白-碳量子点阻变材料在保证活性层存储器可降解性的同时，为低功耗存储器的开发提供了新思路。

　　我国处在电子产品飞速发展和极速更迭的时代，每年会产生数量极为巨大的电子垃圾。据联合国环境规划署报道，2017年全球电子垃圾数量已超过5000万吨。不幸地，身为最大电子产品生产国的同时，我国也是最大的电子垃圾回收国。对于存储器而言，目前主流的存储器DRAM、NAND Flash等的器件结构较为复杂，材料组分较多、不易降解且含有镉等重金属，致使电子垃圾的处理难度大、效率低、成本高和污染严重（包括：水污染、空气污染、重金属污染等）。

　　从源头解决这一问题已迫在眉睫。因此，如何制备高性能、可降解的存储器是下一代存储器的发展方向，更是半导体领域的重要挑战。同时，开发具有良好生物相容性、存储性能可控的存储设备，有利于拓展存储器在可植入生物医疗、智能电子产品和国防等领域的应用。

　　对于可降解类存储器的开发，自然给了我们启示与灵感。近年来，生物分子（蛋白质、多肽、多糖、DNA、RNA和病毒等）等为存储器领域带来了新的活力与希望。

生物分子（图片来源网络）

   蚕丝蛋白具备诸多优点：

　　1.它是一种性质稳定的水溶性天然高分子，能够保证存储器活性层的可降解性；

　　2.蚕丝蛋白密度小，力学性能优异，易于应用在柔性存储器的开发中，迎合了当前电子行业的发展；

　　3.蚕丝蛋白具有良好的生物相容性，有利于拓展存储器在生物医疗等领域的应用。

　　相关工作以“Phototunable Biomemory Based on Light-Mediated Charge Trap”为题，发表在Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.201800714）上，第一作者为深圳大学电子科学与技术学院吕子玉博士。