本网讯 近日，国际权威学术刊物 Advanced Materials（影响因子30.849）在线发表了我校物理与电子学院孙健教授课题组与粉末冶金国家重点实验室张斗教授课题组关于可重构铁电场效应晶体管的合作研究成果。论文题目为：“Reconfigurable Quasi-Nonvolatile Memory/Subthermionic FET Functions in Ferroelectric–2D Semiconductor vdW Architectures”。中南大学为第一完成单位，物理与电子学院博士生王众望、副教授刘晓迟与粉末冶金国家重点实验室博士生周学凡为并列第一作者，副教授罗行和教授孙健为论文共同通讯作者。本项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖南省百人计划、湖湘高层次人才聚集工程等项目的支持。

范德华异质结构铁电晶体管器件，界面氧空位行为调控机理，以及存储—突触—低功耗逻辑的功能重构性

据了解，铁电场效应晶体管作为一种新兴电子信息器件，在非易失存储和神经形态计算等方面有广泛的应用前景。在同一种器件结构中实现电学可重构的逻辑存储复合功能是实现存储—逻辑存算一体片上集成的关键技术，是目前铁电器件的前沿研究热点。目前报道的铁电器件可重构性机制主要基于极化电畴对二维材料的可重构互补静电掺杂。

申请人采用熔盐法优化制备了Bi₄Ti₃O₁₂（BiT）氧化物铁电单晶纳米片，利用范德华堆叠技术构建了MoS₂—BiT铁电晶体管器件（如图），发现随着氧空位密度升高，晶体管依次会呈现出铁电极化主导（非易失）、铁电极化—电荷捕获竞争、电荷捕获主导（易失）等三种不同的存储性能，验证了界面氧空位造成的电荷捕获机制对于铁电晶体管性能的巨大影响。申请人在栅压应力下发现BiT内的氧空位存在迁移行为，创新性地提出了以电场诱导氧空位迁移的作为界面调控和器件功能重构性的新机制。当氧空位在金属栅极—BiT、MoS₂—BiT界面聚集时，器件功能被分别重构为：“非易失长程存储器”和“<60 mV/dec亚阈摆幅逻辑晶体管”。铁电存储功能同时表现了优异的神经可塑性能以及神经形态计算能力，相较忆阻器人工突触器件，具有高对称和高线性的PSC增强抑制行为。其中MoS₂—BiT界面聚集的氧空位与局域铁电畴壁发生相互作用，造成铁电畴壁钉扎效应，使铁电畴退化成介电层，继而产生了铁电—绝缘—半导体的等效负电容晶体管结构，实现了小于60mV/dec亚阈值摆幅的低功耗逻辑操作。这也是铁电晶体管存储—负电容晶体管功能重构性的首次报道，为未来可重构铁电晶体管的发展提供了崭新的研究思路。