宾夕法尼亚大学的研究人员发现了一种名为硒化铟（In₂Se₃）的新型材料，有望彻底改变数据存储技术。这项研究成果已发表在11月份的《自然》杂志上，它克服了当前主流相变存储器（PCM）技术面临的主要挑战——高能耗，有潜力将能耗降低高达10亿倍。
突破性的低能耗存储技术
长期以来，科学家们一直致力于研发出一种兼具随机存取存储器（RAM）和固态长期存储功能的“通用存储器”。相变存储器（PCM）曾被认为是很有前景的候选材料，但其工作原理依赖于“熔融淬火”工艺，该工艺需要快速加热和冷却材料以改变其原子结构，这导致能耗过高，难以实现商业化。
而硒化铟则提供了一种全新的解决方案。研究人员发现，通过在硒化铟导线中通电，可以诱导其原子结构发生非晶化，而无需借助熔融淬火工艺。这种非晶化的过程是意外发现的：2021年，一位博士生在实验中观察到硒化铟导线在持续电流作用下停止导电，并最终发生了非晶化转变。这与传统PCM材料需要脉冲电流才能实现非晶化截然不同。
“地震”与“雪崩”：低能耗非晶化的机制
研究团队花费三年时间才解开了这一现象背后的机制。他们发现，硒化铟的二维特性、铁电性和压电性共同作用，促成了这种超低能耗的非晶化过程。他们将这一过程描述为一种“电地震”和随后的“声雪崩”。压电效应使材料的部分区域变得不稳定，这些变形迅速传播并碰撞，产生贯穿整个材料的声波（类似于地震波）。随后，声波（称为“声跃”)驱动更多变形，最终将非晶化区域连接成一个整体。
巨大的应用潜力
这项研究的主要作者之一，宾夕法尼亚大学的助理教授Ritesh Agarwal表示，这项发现开辟了材料结构转变研究的新领域，其在设计低功耗存储设备方面的潜力巨大。由于能耗是相变存储器无法普及的主要原因，硒化铟的低能耗非晶化过程有望彻底改变数据存储技术，使其更节能、更高效。
总结
硒化铟的意外发现为解决长期困扰数据存储领域的能耗难题提供了新的途径。这项技术有望大幅降低存储设备的能耗，并推动“通用存储器”的实现，为未来的电子设备带来革命性的改变。其低能耗特性以及无需熔融淬火工艺的优势，使得其具有极高的商业化应用潜力。
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