中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士、王亞教授、夏慷蔚教授等，提出并發(fā)展了基于金剛石發(fā)光點缺陷的四維信息存儲技術(shù)，其具備面向?qū)嶋H應(yīng)用所需的高密度、超長免維護壽命、快速讀寫等關(guān)鍵特性，有望為“數(shù)據(jù)大爆炸”信息時代急需的新一代綠色高容量信息存儲提供解決方案。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于《自然-光子學(xué)》。

       近年來，光學(xué)存儲技術(shù)成為實現(xiàn)高密度存儲的重要發(fā)展路徑之一。然而，納米材料的穩(wěn)定性差、信息讀寫速度慢、誤差大以及能耗高等問題，使得光學(xué)存儲技術(shù)在向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化的過程中面臨巨大挑戰(zhàn)。

       研究團隊創(chuàng)新性利用金剛石中一種可精確人工制備的發(fā)光點缺陷，應(yīng)對了上述挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，金剛石中的原子尺度弗蘭克爾缺陷具備穩(wěn)定的發(fā)光特性，并能精確調(diào)控發(fā)光亮度，從而編碼數(shù)據(jù)，成為理想的信息存儲單元。得益于金剛石材料的超高硬度和卓越的化學(xué)穩(wěn)定性，存儲在金剛石光盤中的數(shù)據(jù)極為穩(wěn)定。通過高溫測試并結(jié)合阿倫尼烏斯定律預(yù)測信息單元的穩(wěn)定性，即使在200℃高溫環(huán)境下，金剛石中存儲的數(shù)據(jù)壽命也遠超百年。同時，該存儲無須任何維護，不產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲的能耗。

       為了實現(xiàn)高密度高可靠性存儲，研究人員發(fā)展了基于飛秒脈沖加工的快速高精度三維缺陷制備技術(shù)，單個飛秒脈沖即可完成對存儲單元的制備，信息寫入精度高于99.9%，已達到藍光光盤國家標(biāo)準(zhǔn)。研究人員還進一步發(fā)展了二維、三維的并行讀出技術(shù)，可同時實現(xiàn)上萬比特高效讀出。當(dāng)前，存儲單元的尺寸可達6納米，單元間隔在1微米左右，存儲密度達到TB每平方厘米量級，比藍光光盤存儲密度提高3個數(shù)量級。

       研究團隊一直致力于固態(tài)發(fā)光點缺陷的可控制備與高性能器件的開發(fā)。近年來，團隊成功研發(fā)了一系列金剛石器件，此次研究進一步拓展了固態(tài)發(fā)光點缺陷在新型信息存儲領(lǐng)域的應(yīng)用。