前瞻技術脈動：先進材料與技術(202619)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2026年7月8日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202619)

氧氣缺陷有助於解開下一代記憶體的秘密
韓國科學技術院（KAIST）研究團隊透過多模態掃描探針顯微鏡（Multi-modal SPM），首次在奈米層級精確揭示氧化物電阻式記憶體（ReRAM）的操作原理。研究以二氧化鈦薄膜為模型，直接施加電訊號進行寫入與抹除過程，並同步觀察電子流通道、氧離子運動及表面電位分布。結果顯示，ReRAM的導通與斷路狀態主要取決於氧缺陷的數量與分布：缺陷聚集時可形成寬廣電子通道，電流流動順暢；而當缺陷分散或消失時，電流則受阻而進入高阻態。進一步分析顯示，阻抗變化並非僅由缺陷主導還與電子行為密切交互影響。特別是在「抹除過程」中注入氧離子，可使記憶體穩定維持高阻狀態（OFF態），大幅提升資料保持與器件可靠性。這項發現為ReRAM的高效能與高穩定性設計提供了關鍵線索，並有助於後續金屬氧化物半導體器件的研發。
參考資料：Oxygen defects help unlock the secret of next-generation memory. TechXplore, 2025/9/2

科學家研發出電流容量翻倍的優質氧化鎵半導體
名古屋大學（Nagoya University）研究人員突破了氧化鎵（Ga₂O₃）製程瓶頸，開發出首個具備穩定p型層的pn二極體。研究團隊採用離子注入技術，將鎳原子高速打入氧化鎵晶體，並透過兩階段熱處理：先以活化氧自由基在300℃下處理，再於950℃的氧氣環境中加熱，使鎳成功轉化為鎳氧化物並穩定嵌入晶格，不僅克服了p型層形成的技術瓶頸，也讓器件展現出兩倍於傳統氧化鎵二極體的電流承載能力。新型pn二極體能有效降低導通損耗與熱量浪費，相較於矽基元件更具能源效率，適合應用於電動車、高壓電力轉換及再生能源電網。而此方法使用的製程與設備均為現行產業標準，具備量產可行性。隨著氧化鎵半導體市場預估至2035年達149億日圓，此項成果有望推動其在高功率電子領域的快速商業化，為實現低能耗與高效率電力系統提供新路徑。
參考資料：Scientists produce superior gallium oxide semiconductors with double current capacity. TechXplore, 2025/9/2

新型kiri-origami結構可實現高性能可拉伸電子產品
早稻田大學（Waseda University）的研究團隊結合傳統折紙（origami）與切紙（kirigami）技術，創新開發「切摺紙（kiri-origami）」結構，用於柔性與可拉伸電子元件設計。傳統折紙能透過鉸鏈式摺疊保護剛性元件，但延展性不足；而切紙則依靠切縫提供大面積伸縮，卻不利於安裝剛性元件。此次研究利用互相正交的切割線與摺疊線，讓方形面板在拉伸時能翻轉並展開縫隙，產生Z字形結構，既可承載LED等剛性元件，又能保持大面積結構的伸展性。研究同時指出，理想剛體模型與實際彈性模型存在差異，原因在於固定邊界與非均勻張力導致變形不一致。為解決此問題，團隊設計出「緩衝結構」，以梯形延伸部作為「彈簧」緩衝，確保張力分佈均勻，最終使整體結構變形與理論模型一致。實驗中，團隊製作出擁有500多個鉸鏈、145顆LED的可拉伸顯示器，證明元件在折疊前後均能正常運作。
參考資料：Novel kiri-origami structures enable high-performance stretchable electronics. TechXplore, 2025/9/2

超輕量級記憶體分配器增強物聯網和嵌入式系統的效能
首爾科技大學（SeoulTech）研究團隊提出新一代LWMalloc記憶體配置器，針對物聯網（IoT）與嵌入式系統有限的運算與記憶體資源進行優化。與Linux 內建的ptmalloc相比，LWMalloc採用輕量化資料結構、延遲合併（deferred coalescing, DC）策略，以及專用小塊記憶體池設計。此組合能在保有快速回應的同時減少冗餘操作，並將小型記憶體請求分派至固定大小池中，實現O(1)常數時間配置。實驗測試於Raspberry Pi Zero W、Raspberry Pi 4與Jetson Orin Nano等平台進行，結果顯示執行時間快53%，記憶體使用降低23%。更重要的是，LWMalloc的實作極為精簡，程式碼僅530行、體積20KB，相較ptmalloc的4838行與116KB，更適合記憶體有限的裝置。（1295字；圖1）
參考資料：Ultra-lightweight memory allocator enhances performance for IoT and embedded systems. TechXplore, 2025/9/2

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