在过去的几年中，工程师一直在尝试设计替代的硬件设计，以允许单个设备既执行计算又存储数据。这些新兴电子产品被称为内存计算设备，具有许多优势，包括更快的速度和增强的数据分析能力。

为了安全地存储数据并保持低功耗，这些设备应基于具有优越性能并且可以按比例缩小厚度的铁电材料。人们发现，具有滑动铁电特性的二维 (2D) 半导体是实现内存计算的有希望的候选者，但在这些材料中实现必要的可切换电极化可能很困难。

国立师范大学、半导体研究院、国立阳明交通大学和国立成功大学的研究人员最近设计了一种有效的策略来实现二硫化钼(MoS 2)的可切换电极化。使用《自然电子》论文中概述的这种方法，他们最终开发出了用于内存计算应用的新型有前景的铁电晶体管。

该论文的合著者 Tilo H Yang 告诉 Phys.org： “我们意外地在 MoS 2薄片中发现了许多平行分布的磁畴边界，这与报道实验证实二维材料中滑动铁电性的时间一致。” “这一发现启发我们考虑这种域边界丰富的 MoS 2是否可以用于铁电存储器的开发。”

Yang和他的同事最近研究的主要目的是找到一种有前途的方法来直接合成具有滑动铁电性的外延MoS 2。他们确定的制造策略最终使他们能够创造出具有有利特性、有前途的新型铁电晶体管。

“我们的铁电晶体管制造的一个重要阶段是在化学气相沉积(CVD) 生长过程中将 3R-MoS 2通道设置为可切换的铁电材料，”Yang 解释道。“3R-MoS 2薄膜中域边界的形成对于拥有切换极化域的能力是必要的;然而，这在大多数外延 3R MoS 2薄膜中很少见。在论文中，我们提出了一种合成策略，以增加材料中出现的畴边界，赋予其响应栅极电压而发生畴翻转的能力。”

研究人员在一系列初始测试中评估了他们的铁电晶体管，发现它们表现良好，在施加电压为 10V 时表现出 7V 的平均存储窗口，保留时间超过 10 4 秒，耐久性超过 10 4周期。这些结果凸显了它们在内存计算应用中的潜力。

“我们的铁电半导体晶体管具有非易失性、可重编程性和低开关场滑动铁电性，依靠我们的 3R MoS 2薄膜中的剪切转变引起的位错，”杨说。“该器件的厚度约为两个原子层，是一种很有前途的组件，可以满足最先进的 CMOS 技术的要求，例如亚 3 nm 节点。”

未来，杨和他的同事提出的制造策略可用于合成其他有前景的具有滑动铁电性的二维半导体材料。这些材料反过来可用于创建新的高性能内存计算设备，为未来电子产品的进步做出贡献。

Yang 和 Yann-Wen Lan 补充道：“我们的工作证明了外延滑动铁电材料的切换能力以及这种最近发现的物理特性在存储方面的适用性。” “我们的外延薄膜在开发大规模、高通量存储器件方面具有巨大的潜力。随着对开关机制和畴微观结构之间的相关性有了更好的了解，我们现在正致力于开发高开关速度和长保留存储器”。

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