在荒涼、坑坑洼洼的水星表面，白天的溫度可以達到430攝氏度左右。金星與太陽的距離差不多是水星與太陽距離的兩倍，由于大氣中富含二氧化碳，金星的表面溫度與水星的相近，大約為462攝氏度。

亞利桑那州立大學材料科學家Yuji Zhao說：“送到那里的所有東西都必須在這樣的溫度下工作。”其中包括儀器、傳感器和探測器中所需的電子系統。雖然到目前為止還沒有在水星表面著陸的任務，但是在1982年登陸金星的運行時間最長的探測器——蘇聯的金星13號探測器——在失靈前只持續了127分鐘。（相比之下，“好奇號”探測車于2012年登陸火星，目前仍然狀況良好。）

研究人員（左起）Houqiang Fu、Yuji Zhao和Kai Fu在研究存儲器。

在可耐高溫的下一代電子產品方面，Zhao和他的團隊最近在IEEEElectron Device Letters上介紹了他們研發的可在25至300攝氏度的溫度范圍內工作的氮化鎵存儲器（論文標題為“Threshold Switching and Memory Behaviors of Epitaxially Regrown GaN-on-GaN Vertical p-n Diodes With High Temperature Stability”）。他們的這項研究由美國國家宇航局（NASA）的Hot Operating Temperature Technology（簡稱HOTTech）計劃資助，旨在支持未來前往水星和金星的任務。

Zhao說：“那里空無一物。沒有任何技術可以承受這么高的溫度。”

氮化鎵帶隙大，是高溫電子器件的理想選擇。傳統硅的帶隙只有1.12 eV。Zhao解釋說，這意味著，溫度有小幅上升時，電子就會很容易被激發，并從價帶躍遷到導帶。“結果，你失去了對載體的控制，你的設備就會失靈。相比之下，氮化鎵的帶隙為3.4 eV，這使得器件能夠在電子變得我行我素之前承受更高的溫度。氮化鎵并不是唯一一種被研究用于高溫電子器件的寬帶隙半導體材料；在HOTTech計劃下，NASA還投資了氮化鎵的競爭對手碳化硅。

他們采用化學氣相沉積的方法在氮化鎵基質上制造了存儲器。Zhao說，設備性能的關鍵是在制造過程中的蝕刻和再生工藝。在沉積幾層氮化鎵之后，用等離子體蝕刻掉一些區域，然后再生長。Zhao說，這產生了一個界面層，上有缺少氮原子的空位。“界面層對記憶效應至關重要。”他說。研究人員認為，氮空位負責捕獲和釋放電子，從而在存儲器中產生高阻態和低阻態（或0和1的狀態）。

在室溫下，該存儲器在0和1狀態之間的切換表現穩定，它完成了1000個切換循環，而性能幾乎沒有下降。之后，研究人員測試了它在高達300攝氏度的高溫下的性能。在這樣的高溫下，它還能在1000次循環中保持0到1狀態之間切換的穩定性。高于350攝氏度時，該存儲器失去了記憶效應。但是，在將其恢復到室溫后，它的性能又恢復了。Zhao說：“該器件實際上非常強健。”

還需要進一步評估：Zhao和他的團隊現在正在測試這種器件的另一個版本，看看它在高達500攝氏度時的穩定性及長期穩定性。該團隊還在研究氮空位對設備性能的影響。Zhao說，一旦NASA認為原型足夠好，它就必須在NASA的模擬了水星和金星惡劣環境的受控艙中接受測試。他說：“我會說，還有幾年的工作要做，但目前的初步結果無疑是非常、非常令人鼓舞和令人興奮的。”