采用面内偏振的底部接触100nm通道的二维铁电半导体存储器
传统内存技术在速度、可扩展性和功耗方面面临限制，使其不适合未来的数据密集型应用。近年来，铁电存储器因其非易失性存储的潜力而引起了极大的兴趣，即使在电源关闭时也能保留数据。二维(2D)范德华材料α-In 2 Se 3的开发也为先进存储技术开辟了新的机遇。
有趣的是，铁电存储器通过结合α-In 2 Se 3的卓越特性向前迈出了一大步。它以高载流子迁移率、可调带隙和原子级强铁电特性而闻名，使其成为高速存储器应用的理想选择。然而，由于缺乏横向α-In 2 Se 3 ，研究范围受到限制展示面内(IP)偏振控制电气特性的器件。当通过二维材料剥离制造底部接触铁电场效应晶体管时，优选宽电极宽度以提高整体良率。然而，当同时采用宽电极宽度时，实现纳米间隙电极的纳米级沟道长度变得具有挑战性，这主要是由于电极宽度和沟道长度之间的巨大比率。
近日，东京工业大学(Tokyo Tech)的 Yutaka Majima 教授领导的研究团队提出了纳米级底部接触结构的新概念来解决这一问题。他们利用α-In 2 Se 3的IP极化翻转设计了一种具有两端纳米间隙结构底部接触的铁电半导体存储器件。他们的工作发表在《先进科学》杂志上。
与以前的器件不同，在本设计中，α-In 2 Se 3在电极上剥离作为底部接触。IP 极化可以通过通过长度相对较窄(100 nm)的沟道施加漏极电压来反转。这种横向通道设计可实现更高的存储密度，从而能够在单个芯片上集成许多存储单元。此外，所提出的技术中采用的横向存储器配置能够与现有的半导体器件制造技术无缝集成，从而促进从当前存储器技术到非易失性铁电存储器的平滑过渡。
研究人员发现，α-In 2 Se 3铁电存储器表现出典型的阻变特性、超过10 3的高开/关比、13 V的大存储窗口、17小时的良好保持力和1,200个循环的耐久性。这将为非易失性铁电存储器铺平道路。值得注意的是，考虑到下一代电子产品的简化结构，底部接触结构的大规模集成变得很有前景。
Majima 教授表示：“我们的铁电半导体存储器通过 100 nm 底部接触设计培育出 IP 极化 α-In 2 Se 3，代表着存储器技术的重大飞跃。” “我们相信，这种设计将为数据存储和访问铺平道路，并为各种应用开辟令人兴奋的机会，包括人工智能、边缘计算和物联网设备。”
随着这款尖端铁电半导体存储器的推出，Majima 教授重申了他们致力于突破半导体技术界限并推动该领域创新的承诺。随着对更高性能和节能内存解决方案的需求不断增长，他们的团队仍然致力于提供先进、可靠的解决方案，以满足数字时代不断变化的需求。
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