莫尔工程铁电晶体管:实现近乎无陷阱、低功耗且非易失性的二维电子器件

在扭转双层WSe₂中形成的长程摩尔纹图案,能够产生内置的、摩尔纹尺度下的铁电极化效应,这种效应可直接应用于电子器件。这种内置铁电结构为二维材料实现超低电压与非易失性电子功能提供了极具前景的解决方案,然而如何在不发生电荷俘获的情况下实现稳定的极化控制始终是重大挑战。该研究团队展示了一种基于扭转WSe₂双层的摩尔纹工程铁电场效应晶体管(FeFET),利用原子级洁净的范德瓦尔斯界面实现了高效的极化-沟道耦合,以及无俘获干扰的超低电压操作(每十倍频程亚阈值摆幅低至64毫伏)。该器件展现出0.10伏的稳定非易失性存储窗口和高迁移率,其性能超越已报道的所有二维铁电晶体管,并与先进硅基器件相当。通过电容-电压谱测试结合自洽的朗道-金兹堡-德文希尔模型分析,研究人员还观察到超快铁电切换现象(约0.5微秒)。这些成果证实了摩尔纹工程铁电性可作为实现超洁净、低功耗、非易失性二维电子器件的实用化路径,为下一代存储与逻辑技术架起了连接原子级晶格工程与功能器件架构的桥梁。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-08 22:40

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