CN111816615A - 快闪存储器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种快闪存储器及其制备方法；快闪存储器包括：闪存晶粒阵列、引脚、石墨烯发热元件以及电极导流条；其中，石墨烯发热元件紧密贴合在闪存晶粒阵列的表面；电极导流条与石墨烯发热元件连接，并与引脚连接。本发明实施例提供的快闪存储器及其制备方法通过在现有的闪存晶粒阵列上贴附石墨烯发热元件，使得在需要销毁数据时可瞬间提高石墨烯发热元件的温度，进而毁坏闪存晶粒的存储功能，使数据无法读出并不可恢复。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，具体涉及一种快闪存储器及其制备方法。
背景技术
随着计算机、手机等移动终端设备应用的广泛普及，信息存储方式发生了质的变化。以往厚重的书籍资料，被硬盘、光盘、优盘等多各种存储设备取代，给工作生活带来了很大的便利。但数据安全问题也越来越突出，我国每年都有几百万个硬盘因各种原因需要淘汰，近亿张光盘、优盘、以及各种存储卡需要销毁。销毁规模如此巨大，如果不配合有效的管理手段和销毁技术，势必造成极其严重的泄密后果。
近几年，因存储重要信息的硬盘没有及时销毁或销毁不彻底，造成数据泄密事件接连不断地发生。例如英国电信曾经从不同的渠道搜集到350块被丢弃或是流通到二手市场的硬盘，其中37％的硬盘能够使用数据恢复软件，恢复出个人或者企业信息。目前常用的硬盘都是几百G或者几T的存储容量，能够存储大量的信息，尤其是国家机关、军队、科研单位的废旧介质内的数据是机密或者绝密的，一旦造成信息数据的丢失或泄密，后果不堪设想。对损坏、废弃存储介质进行专业的数据销毁是防止信息泄露的关键环节，是确保信息安全的重要手段。
目前数据销毁技术主要有介质可重用和介质不重用两种销毁方式。前者，多为磁盘格式化或者数据覆盖，通过专业的数据恢复设备是可以将数据进行恢复的。后者，多为借助外力将介质存储部件损坏，使数据无法恢复。常用的方法有(1)物理粉碎法，一般仅适用于光盘、IC卡的销毁，不适用于硬盘、优盘销毁。(2)化学腐蚀法，但随着电子技术的发展，使得盘片具有抗腐蚀性，导致化学腐蚀法的效果越来越差。(3)高温焚烧法，高温销毁过程会产生较高的热量排放，不宜放置在普通办公室内，需放置在空气流通良好的专业销毁场地使用。(4)高压脉冲法，为了提高存储介质的使用稳定性，目前生成的存储介质多数设置了过压过流保护，因此高压脉冲法几乎失效。
发明内容
针对现有技术中所存在的问题，本发明实施例提出一种快闪存储器及其制备方法。
本发明实施例提出一种快闪存储器，包括：闪存晶粒阵列1、引脚2、石墨烯发热元件3以及电极导流条4；其中，
所述石墨烯发热元件3紧密贴合在所述闪存晶粒阵列1的表面；所述电极导流条4与石墨烯发热元件3连接，并与所述引脚2连接；
所述石墨烯发热元件3为石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的层数在1～10层之间。
上述技术方案中，所述石墨烯发热元件3为不等宽的条带形；其中，所述条带的最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
上述技术方案中，所述电极导流条4为不等宽的条带形；其中，所述条带的最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
上述技术方案中，还包括绝缘层5；所述绝缘层5位于所述闪存晶粒阵列1与所述石墨烯发热元件3之间。
上述技术方案中，所述绝缘层5为介电常数小于2.8的非极性物质。
上述技术方案中，还包括：自毁控制模块以及自毁开关；其中，
所述自毁控制模块用于控制所述自毁开关的断开与闭合；所述自毁开关与引脚2相连。
本发明第二方面实施例提供一种快闪存储器制备方法，用于制备第一方面实施例所述的快闪存储器，方法包括：
制备石墨烯薄膜；
将所述石墨烯薄膜转移到衬底上；
将带有衬底的石墨烯薄膜按照预先设计的形状制成第一石墨烯发热元件，所述第一石墨烯发热元件包括石墨烯发热元件3以及衬底；
在所述一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件3上制备电极导流条4；
将所述第一石墨烯发热元件中的石墨烯发热元件3紧密贴合在所述闪存晶粒阵列1的表面，然后去除所述第一石墨烯发热元件中的衬底；
将所述电极导流条4与引脚2连接。
上述技术方案中，方法还包括：
在所述一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件3上制备绝缘层5；相应的，
所述将所述第一石墨烯发热元件中的石墨烯发热元件3紧密贴合在所述闪存晶粒阵列1的表面，包括：
将表面制备有绝缘层5的所述第一石墨烯发热元件中的石墨烯发热元件3紧密贴合在所述闪存晶粒阵列1的表面。
本发明实施例提供的快闪存储器及其制备方法通过在现有的闪存晶粒阵列上贴附石墨烯发热元件，使得在需要销毁数据时可瞬间提高石墨烯发热元件的温度，进而毁坏闪存晶粒的存储功能，使数据无法读出并不可恢复。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的快闪存储器的示意图；
图2为本发明另一实施例提供的快闪存储器的截面示意图；
图3为石墨烯发热元件的一种形状的示意图；
图4为电极导流条的一种形状的示意图；
图5为本发明实施例提供的快闪存储器制备方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
快闪存储器(Flash Memory，简称闪存)是目前应用最为广泛的存储介质。硬盘、优盘、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、记忆棒以及xD卡等都是快闪存储器的一种。
用于制备闪存的材料在高温(如700℃)下会发生裂解，存储在闪存中的数据被彻底销毁。基于这一原理，本发明实施例提供了一种能够瞬间升温的快闪存储器，从而在需要时实现对快闪存储器中所存储数据的彻底销毁。
图1为本发明实施例提供的快闪存储器的示意图，如图1所示，本发明实施例提供的快闪存储器包括：闪存晶粒阵列1、引脚2、石墨烯发热元件3以及电极导流条4。其中，所述石墨烯发热元件3紧密贴合在所述闪存晶粒阵列1的表面；所述电极导流条4与石墨烯发热元件3连接，并与所述引脚2连接。
下面对快闪存储器中的各个部件做进一步说明。
闪存晶粒阵列1包括一个或多个闪存晶粒。闪存晶粒按照一定的顺序排布形成闪存晶粒阵列。闪存晶粒阵列为本领域技术人员的公知常识，因此不在此处重复说明。
引脚2是从闪存晶粒阵列1内部电路引出的与外围电路的接线。
本领域技术人员都知道，快闪存储器内部的引脚有多个，在本发明实施例中，从多个引脚中按照电极导流条4的数量选取引脚。快闪存储器内至少有正负各一个电极导流条4，每一个电极导流条与一个引脚连接。
石墨烯发热元件3用于在电流作用下发热。
石墨烯具有原子受限的晶格结构，使得它可以承受更高的电流密度，进而生成更高的加热温度。
石墨烯发热元件3为石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的层数在1～10层之间，对应的厚度在0.23纳米～2.3纳米之间。优选2～5层，对应的厚度在0.46纳米～1.15纳米之间。
石墨烯发热元件3可以有一个或多个。当石墨烯发热元件3有多个时，这些石墨烯发热元件可形成石墨烯发热元件阵列，所述石墨烯发热元件阵列紧密贴合在所述闪存晶粒阵列1的表面。
石墨烯发热元件3的形状可以有多种，如不等宽条带形、矩形等。在本发明实施例中，不对石墨烯发热元件3的形状进行限定。
电极导流条4用于导电载流。所述电极导流条4与石墨烯发热元件3连接。当石墨烯发热元件3有多个时，电极导流条4与所有石墨烯发热元件3均连接。
电极导流条4的形状有多种，如等宽条带形、不等宽条带形等。在本发明实施例中，不对电极导流条4的形状进行限定。
电极导流条4采用印刷或蒸镀的方法制备，优选的，可采用纳米压印的方法制备。
电极导流条4可采用导电浆料实现，如纳米银颗粒，纳米铜颗粒等。
本发明实施例提供的快闪存储器在正常工作时可正常地读取和写入数据。当需要销毁快闪存储器内的数据时，将与电极导流条4相连的引脚2通电，使得石墨烯发热元件3通电加热。基于石墨烯发热元件3自身的特性，即使在低压(1～24V直流/交流)的工作环境下，石墨烯发热元件3的瞬间温度也可升至1000摄氏度，从而毁坏闪存晶粒的存储功能，使数据无法读出并不可恢复。
本发明实施例提供的快闪存储器通过在现有的闪存晶粒阵列上贴附石墨烯发热元件，使得在需要销毁数据时可瞬间提高石墨烯发热元件的温度，进而毁坏闪存晶粒的存储功能，使数据无法读出并不可恢复。
基于上述任一实施例，图2为本发明另一实施例提供的快闪存储器的截面示意图。如图2所示，本发明另一实施例提供的快闪存储器还包括：
绝缘层5；所述绝缘层5位于闪存晶粒阵列1与石墨烯发热元件3之间。
由于作为石墨烯发热元件3的石墨烯薄膜具有超高的电子迁移速率，因此快闪存储器在正常工作时，闪存晶粒中的电子会逃逸到石墨烯薄膜中，在石墨烯薄膜与闪存晶粒表面之间形成寄生电阻，引发快闪存储器正常工作时发热或信息丢失等问题。在本发明实施例中，在闪存晶粒阵列1与石墨烯发热元件3之间设置绝缘层5。
绝缘层5可采用介电常数小于2.8的非极性物质，具体包括：聚苯乙烯，聚合物液晶及低介电常数陶瓷薄膜。绝缘层5的膜厚约为10μm，熔点大于150℃。在本发明实施例中，优选10μm的聚合物液晶作为绝缘层。
本发明实施例提供的快闪存储器通过在闪存晶粒阵列1与石墨烯发热元件3之间设置绝缘层5，可有效防止石墨烯发热元件3与闪存晶粒表面之间形成寄生电阻，避免快闪存储器正常工作时发热或信息丢失等问题。
基于上述任一实施例，在本发明实施例中，所述石墨烯发热元件3为不等宽的条带形；其中，最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
为了使得石墨烯发热元件在低压(1～24V直流/交流)的工作环境下，瞬间温度可升至1000摄氏度，可通过限制流经狭窄收缩部分的电流来增强石墨烯中的焦耳热效应。因此，在本发明实施例中，将石墨烯发热元件的形状设计为某些位置宽度较大，另一些位置宽度较小，使得石墨烯发热元件3宽度较窄处通过电流后能够上升到更高的温度。
图3为石墨烯发热元件的一种形状的示意图。如图3所示，石墨烯发热元件整体成条带形，元件两端的宽度最大，元件中间位置的宽度最小，元件的宽度从两端向中间位置逐渐变小。元件最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
在本发明实施例中，对电极导流条4的形状可以不做限制，如可以是图3中所示的等宽条带形。
本发明实施例提供的快闪存储器通过将石墨烯发热元件的形状设置为不等宽的条带形，增强了石墨烯中的焦耳热效应，使得石墨烯发热元件能够在低压的工作环境下，瞬间温度达到较高的值。
基于上述任一实施例，在本发明实施例中，所述电极导流条4为不等宽的条带形；其中，最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
为了使得石墨烯发热元件在低压(1～24V直流/交流)的工作环境下，瞬间温度可升至1000摄氏度，可通过限制流经狭窄收缩部分的电流来增强石墨烯中的焦耳热效应。在本发明实施例中，石墨烯发热元件的形状为矩形、多边形等宽度没有明显变化的形状。为了达到通过限制流经狭窄收缩部分的电流来增强石墨烯中的焦耳热效应的目的，对电极导流条的形状进行限制。
图4为电极导流条的一种形状的示意图。如图4所示，石墨烯发热元件3成矩形，电极导流条4为不等宽的条带形。电极导流条4最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
本发明实施例提供的快闪存储器通过将电极导流条的形状设置为不等宽的条带形，增强了石墨烯中的焦耳热效应，使得石墨烯发热元件能够在低压的工作环境下，瞬间温度达到较高的值。
基于上述任一实施例，在本发明实施例中，快闪存储器还包括：
自毁控制模块以及自毁开关；其中，所述自毁控制模块用于控制所述自毁开关的断开与闭合；所述自毁开关与引脚2相连。
自毁控制模块用于接收外部指令，并对指令的内容进行判断。当自毁控制模块确定所接收到的指令为快闪存储器的自毁指令时，向自毁开关发送闭合命令。自毁开关接收到闭合命令后闭合，与自毁开关相连的引脚2(本发明实施例中的引脚2为与电极导流条4连接的引脚)得电，进而实现快闪存储器的销毁。
本发明实施例提供的快闪存储器能够对控制指令进行判断，只有接收到特定指令才能实现自毁，保证了快闪存储器的数据安全。
基于上述任一实施例，图5为本发明实施例提供的快闪存储器制备方法的示意图，如图5所示，本发明实施例提供的快闪存储器制备方法包括：
步骤501、制备石墨烯薄膜；所述石墨烯薄膜的层数在1～10层之间。
在本发明实施例中，采用化学气相沉积法在金属基底上进行石墨烯薄膜的制备。其中金属基底为铜、镍、铁、钴等，优选铜、镍基底。在本发明其他实施例中，也可采用其他类型的石墨烯薄膜制备方法，如机械剥离法、化学剥离法、SiC表面外延法等。
步骤502、将石墨烯薄膜转移到衬底上。
在本发明实施例中，使用热释放胶带转移方法将石墨烯剥离转移到平整的衬底上。在本发明其他实施例中，也可采用其他类型的石墨烯薄膜转移方法，如电化学鼓泡、插层转移法、剥离转移法等。
衬底可采用下列材料中的任意一种：聚四氟乙烯(PTFE),聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚二甲基硅氧烷(PDMS)。优选PET材料。
步骤503、将带有衬底的石墨烯薄膜按照预先设计的形状制成第一石墨烯发热元件。
在制备时，利用激光将带有衬底的石墨烯薄膜按照预先设计的石墨烯发热元件3的形状进行刻蚀，得到第一石墨烯发热元件。所述第一石墨烯发热元件包括石墨烯发热元件3以及衬底。
步骤504、在第一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件3上制备电极导流条4。
第一石墨烯发热元件有两面，一面为石墨烯发热元件3，另一面为衬底。在制备时，以诸如纳米银颗粒，纳米铜颗粒等导电浆料为材料，通过印刷或蒸镀的方法(优选纳米压印的方法)在第一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件3上制备电极导流条4。
步骤505、将包括电极导流体4与第一石墨烯发热元件的组合件紧密贴合在闪存晶粒阵列1的表面，然后去除第一石墨烯发热元件中的衬底。
第一石墨烯发热元件包括石墨烯发热元件3以及衬底。将带有电极导流条的石墨烯发热元件3的一面贴合在闪存晶粒阵列1的表面。然后通过远红外加热的方式将衬底去除。
步骤506、将电极导流条4与引脚2连接。
用导线将一个电极导流条与任意两个引脚焊接连通。
本发明实施例提供的快闪存储器制备方法通过在现有的闪存晶粒阵列上贴附石墨烯发热元件，使得在需要销毁数据时可瞬间提高石墨烯发热元件的温度，进而毁坏闪存晶粒的存储功能，使数据无法读出并不可恢复。
基于上述任一实施例，在本发明实施例中，在步骤504与步骤505之间，方法还包括：
在所述第一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件3上制备绝缘层5。
为了防止快闪存储器在正常工作时，闪存晶粒中的电子会逃逸到作为石墨烯发热元件的石墨烯薄膜中，在石墨烯薄膜与闪存晶粒表面之间形成寄生电阻，引发快闪存储器正常工作时发热或信息丢失等问题。因此在本发明实施例中，在所述第一石墨烯发热元件的表面还设置绝缘层5。
在本发明之前的实施例中提到，第一石墨烯发热元件包括石墨烯发热元件3以及衬底。在步骤504中，已经在石墨烯发热元件3上制备了电极导流条4，在本步骤中，在石墨烯发热元件3上再制备绝缘层5，使得电极导流体4位于石墨烯发热元件3与绝缘层5之间。
之后在步骤505中，将绝缘层5、电极导流体4与第一石墨烯发热元件的组合件紧密贴合在闪存晶粒阵列1的表面，然后去除第一石墨烯发热元件中的衬底。其中，将组合件的绝缘层5这一面紧密贴合在闪存晶粒阵列1的表面。贴合后的快闪存储器的截面如图2所示。
绝缘层5可采用介电常数小于2.8的非极性物质，具体包括：聚苯乙烯，聚合物液晶及低介电常数陶瓷薄膜。绝缘层5的膜厚约为10μm，熔点大于150℃。在本发明实施例中，优选10μm的聚合物液晶作为绝缘层。
本发明实施例提供的快闪存储器制备方法通过设置绝缘层5，可有效防止石墨烯发热元件与闪存晶粒表面之间形成寄生电阻，避免快闪存储器正常工作时发热或信息丢失等问题。
应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种快闪存储器，其特征在于，包括：闪存晶粒阵列(1)、引脚(2)、石墨烯发热元件(3)以及电极导流条(4)；其中，
所述石墨烯发热元件(3)紧密贴合在所述闪存晶粒阵列(1)的表面；所述电极导流条(4)与石墨烯发热元件(3)连接，并与所述引脚(2)连接；
所述石墨烯发热元件(3)为石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的层数在1～10层之间。
2.根据权利要求1所述的快闪存储器，其特征在于，所述石墨烯发热元件(3)为不等宽的条带形；其中，所述条带的最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
3.根据权利要求1所述的快闪存储器，其特征在于，所述电极导流条(4)为不等宽的条带形；其中，所述条带的最宽位置处的宽度为最窄位置处的宽度的2倍或2倍以上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的快闪存储器，其特征在于，还包括绝缘层(5)；所述绝缘层(5)位于所述闪存晶粒阵列(1)与所述石墨烯发热元件(3)之间。
5.根据权利要求4所述的快闪存储器，其特征在于，所述绝缘层(5)为介电常数小于2.8的非极性物质。
6.根据权利要求1或4所述的快闪存储器，其特征在于，还包括：自毁控制模块以及自毁开关；其中，
所述自毁控制模块用于控制所述自毁开关的断开与闭合；所述自毁开关与引脚(2)相连。
7.一种快闪存储器制备方法，用于制备权利要求1至6任一项所述的快闪存储器，方法包括：
制备石墨烯薄膜；
将所述石墨烯薄膜转移到衬底上；
将带有衬底的石墨烯薄膜按照预先设计的形状制成第一石墨烯发热元件，所述第一石墨烯发热元件包括石墨烯发热元件(3)以及衬底；
在所述一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件(3)上制备电极导流条(4)；
将所述第一石墨烯发热元件中的石墨烯发热元件(3)紧密贴合在所述闪存晶粒阵列(1)的表面，然后去除所述第一石墨烯发热元件中的衬底；
将所述电极导流条(4)与引脚(2)连接。
8.根据权利要求7所述的快闪存储器制备方法，其特征在于，方法还包括：
在所述一石墨烯发热元件的石墨烯发热元件(3)上制备绝缘层(5)；相应的，
所述将所述第一石墨烯发热元件中的石墨烯发热元件(3)紧密贴合在所述闪存晶粒阵列(1)的表面，包括：
将表面制备有绝缘层(5)的所述第一石墨烯发热元件中的石墨烯发热元件(3)紧密贴合在所述闪存晶粒阵列(1)的表面。
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