據(jù)中國科學院金屬研究所（“金屬所”）官網(wǎng)顯示，金屬所近期與沈陽材料科學國家研究中心與國內(nèi)多家單位合作，研究團隊通過設計二維半導體與二維鐵電材料的特殊能帶對齊方式，將金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）與非隧穿型的鐵電憶阻器垂直組裝，首次構(gòu)筑了基于垂直架構(gòu)的門電壓可編程的二維鐵電存儲器。

據(jù)了解，基于垂直架構(gòu)的二維納米電子學器件，已經(jīng)成為當前延續(xù)摩爾定律的一個重要研究方向。迄今為止，針對鐵電二維材料憶阻晶體管的研究仍然匱乏，尤其是具有垂直構(gòu)型的門電壓可調(diào)的憶阻器件的研究一直缺失，主要原因是傳統(tǒng)基于隧穿架構(gòu)的二維憶阻器難以在垂直方向兼具更高性能和有效柵極調(diào)控特性。

為此，研究團隊使用二維層狀材料CuInP2S6作為鐵電絕緣體層，利用二維層狀半導體材料MoS2和多層石墨烯分別作為鐵電憶阻器的上、下電極層，形成金屬/鐵電體/半導體（M-FE-S）架構(gòu)的憶阻器；同時，在頂部半導體層上方通過堆疊多層h-BN作為柵極介電層引入了MOSFET架構(gòu)。底部M-FE-S憶阻器件開關(guān)比超過105并且具有長期數(shù)據(jù)存儲能力，且阻變行為與CuInP2S6層的鐵電性存在較強耦合。

此外，研究人員通過制備3×4的陣列結(jié)構(gòu)，展示了該型鐵電憶阻器件應用于存儲交叉陣列的可行性。研究人員進一步通過在上方MOSFET施加柵極電壓，有效調(diào)控了二維半導體層MoS2的載流子濃度（或費米能級），從而對下方M-FE-S憶阻器的存儲性能進行操控。基于以上結(jié)果，研究人員展示了該型器件的門電壓可調(diào)多阻態(tài)的存儲特性。

研究所展示的門電壓可編程的鐵電憶阻器有望在未來人工突觸等神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，并可能引發(fā)基于二維鐵電材料制備多功能器件的開發(fā)。此外，該工作所提出的MOSFET與憶阻器垂直集成的架構(gòu)可以進一步擴展到其他二維材料體系，從而獲得性能更加優(yōu)異的新型存儲器。