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傳統(tǒng)內(nèi)存技術(shù)在速度、可擴(kuò)展性和功耗方面面臨限制，使其不適合未來的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。近年來，鐵電存儲器因其非易失性存儲的潛力而引起了極大的興趣，即使在電源關(guān)閉時也能保留數(shù)據(jù)。二維(2D)范德華材料α-In2Se3的開發(fā)也為先進(jìn)存儲技術(shù)開辟了新的機(jī)遇。

有趣的是，鐵電存儲器通過結(jié)合α-In2Se3的卓越特性向前邁出了一大步。它以高載流子遷移率、可調(diào)帶隙和原子級強(qiáng)鐵電特性而聞名，使其成為高速存儲器應(yīng)用的理想選擇。

然而，由于缺乏能夠展示面內(nèi)(IP)偏振控制電特性的橫向α-In2Se3器件，研究范圍受到限制。當(dāng)通過二維材料剝離制造底部接觸鐵電場效應(yīng)晶體管時，優(yōu)選寬電極寬度以提高整體良率。

然而，當(dāng)同時采用寬電極寬度時，實(shí)現(xiàn)納米間隙電極的納米級溝道長度變得具有挑戰(zhàn)性，這主要是由于電極寬度和溝道長度之間的巨大比率。

近日，東京工業(yè)大學(xué)(TokyoTech)的YutakaMajima教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出了納米級底部接觸結(jié)構(gòu)的新概念來解決這一問題。他們利用α-In2Se3的IP極化翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)了一種具有兩端納米間隙結(jié)構(gòu)底部接觸的鐵電半導(dǎo)體存儲器件。他們的工作發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。

與以前的器件不同，在本設(shè)計(jì)中，α-In2Se3在電極上剝離作為底部接觸。IP極化可以通過通過長度相對較窄(100nm)的溝道施加漏極電壓來反轉(zhuǎn)。這種橫向通道設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)更高的存儲密度，從而能夠在單個芯片上集成許多存儲單元。

此外，所提出的技術(shù)中采用的橫向存儲器配置能夠與現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件制造技術(shù)無縫集成，從而促進(jìn)從當(dāng)前存儲器技術(shù)到非易失性鐵電存儲器的平滑過渡。

研究人員發(fā)現(xiàn)，α-In2Se3鐵電存儲器表現(xiàn)出典型的阻變特性、超過103的高開/關(guān)比、13V的大存儲窗口、17小時的良好保持力和1,200個循環(huán)的耐久性。這將為非易失性鐵電存儲器鋪平道路。值得注意的是，考慮到下一代電子產(chǎn)品的簡化結(jié)構(gòu)，底部接觸結(jié)構(gòu)的大規(guī)模集成變得很有前景。

Majima教授表示：“我們的鐵電半導(dǎo)體存儲器通過100nm底部接觸設(shè)計(jì)培育出IP極化α-In2Se3，代表著存儲器技術(shù)的重大飛躍。”“我們相信這種設(shè)計(jì)將為數(shù)據(jù)存儲和訪問鋪平道路，并為各種應(yīng)用開辟令人興奮的機(jī)會，包括人工智能、邊緣計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備?！?/p>