一种固态的、可直接重写的、电子的、非易失的、高密度的、低成本的高速的易制造的、多比特单一单元存储器，其特征是多稳的，非易失可检测局部原子和/或电子的有序结构，通过改变电输入信号的脉冲电压和持续时间，可以对该有序结构进行选择地和重复地存取。这里还公开了一类独特的微晶半导体材料，它可以在一种晶相中、被调制到不同费米能级位置的大动态范围内的任一个，同时，在整个范围保持实质不变的带隙，即使在调制电场移走后也是如此。