中国日报9月13日电(记者李梦涵)铁电隧穿结是实现高密度非易失存储、构建存算一体架构的重要候选器件。隧穿电阻比(开关比)是铁电隧穿结的核心性能指标，直接关系到器件的读出信噪比与灵敏度，进而影响存储与存算一体系统的数据处理能力和功耗水平。
3R-MoS₂和1T′-ReS2等新型二维滑移铁电体通过埃米级(1埃米=0.1纳米)的层间相对滑移产生铁电性，具有超过10^11次循环的抗疲劳能力，高出传统氧化物铁电体约10万倍。然而，其剩余极化强度比传统氧化物铁电体低2至3个数量级，难以在两端器件中产生足够强的电阻变化(电学读出)。因此，铁电隧穿结如何同时实现高隧穿电阻比与高循环耐久性是业内长期难题。
近日，中国科学院半导体研究所通过二维范德华异质结界面工程，构建了Cr/h-BN/3R-MoS₂/单层石墨烯滑移铁电隧穿结，并进一步将这一结构拓展至1T′-ReS₂体系。其中，h-BN像一道均匀的"薄墙"，减少漏电，让电流能够受控地通过；3R-MoS₂(或1T′-ReS₂)的原子层发生微小滑移，就能改变电极化方向，调节电子穿过这道墙的难易程度，而且经得起反复切换；单层石墨烯则对极化变化十分敏感，能进一步调节参与隧穿的电子数量。三者协同，形成了类似"杠杆放大"的效应，实现了"四两拨千斤"，将二维滑移铁电体较弱的剩余极化转化为大于一千万倍(10^7)的电阻读出对比度。
研究显示，在0.5伏读取电压下，该器件隧穿电阻比达1.9×10^7，较此前报道的滑移铁电隧穿结提高4个数量级以上，同时实现超过10^11次的开关耐久性。器件即使在13ns的短时电压下工作，仍可实现可靠切换。团队还制备了8×8器件阵列，全部64个单元均表现出一致的双稳态非易失开关，展示了其面向高密度集成的潜力。
十大杠杆配资该工作在紧凑的两端结构中同时实现了巨大的非易失读出窗口、超高耐久性、大驱动电流、快速切换和低开关能耗，突破了铁电隧穿结中读出对比度与循环可靠性相互制约的瓶颈。
未来，随着大规模阵列与配套电路的完善，这类器件有望更快、更低功耗地完成数据存取与计算。这将助力手机、个人电脑等终端设备在有限功耗条件下承载更为复杂的计算任务股票操作策略，为破解计算系统算力与功耗矛盾、支撑存算一体新型计算架构落地提供新方案。
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