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北京郵電大學團隊發表層狀鐵電半導體中的極化-電導耦合機制

2024-01-11科學

國際學術期刊【自然-納米科技】(Nature Nanotechnology)釋出北郵理學院屈賀如歌副教授團隊重要研究成果:層狀鐵電半導體中的極化-電導耦合機制。這一科研成果為電子器件領域的新突破提供了關鍵設計思路。

圍繞層狀鐵電半導體中的電導精確調制這一關鍵問題,北京郵電大學屈賀如歌副教授團隊聯合兄弟院校科研團隊,基於量子輸運理論,揭示了決定電子傳輸行為的兩大核心機制:內建電場產生非對稱導電通道,而柵極外場誘導了電勢重分布。這兩大機制相互競爭,最終決定了電導的大小。

圖1. 層狀鐵電半導體中的隱性斯塔克效應導致非對稱導電通路的形成

基於這一新的認識,研究團隊提出了透過控制導電通道位置和氧化物厚度來精確控制雙柵極鐵電溝道場效應晶體管的電導閾值的策略,實作了多種自切換存內邏輯功能。對層狀鐵電半導體導電性的精確控制在電學自切換邏輯記憶體方面具有獨特的優勢。這一特性無需額外的復雜浮動柵堆疊或物理場,提高了電路的靈活性,降低了硬件設計成本。這在數碼訊號處理、自適應控制、機器視覺和人工智能等領域具有重要意義。

圖2. 電勢重分布由相對於柵極的極化方向決定

本項研究工作得到國家自然科學基金、資訊光子學與光通訊國家重點實驗室和北郵超級計算公共平台的大力支持。

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