新型横向数据存储：二维铁电半导体存储器

横向底部接触结构可能具有广泛的存储器应用

传统内存技术在速度、可扩展性和功耗方面面临限制，因此不适合未来的数据密集型应用。近年来，铁电存储器因其非易失性存储的潜力而引起了极大的兴趣，即使在电源关闭时也能保留数据。二维（2D）范德华材料α-In2Se3也为推进内存技术开辟了新的机会。

有趣的是，铁电存储器通过结合α-In2Se3的显著特性向前迈出了一大步。它以高载流子迁移率，可调带隙和原子级强铁电特性而闻名，使其成为高速存储器应用的理想选择。

然而，由于缺乏能够显示平面内(IP)极化控制电特性的横向α-In2Se3器件，研究范围受到限制。采用二维材料剥离法制备底接触铁电场效应晶体管时，为了提高整体成品率，电极宽度宜宽。

然而，当同时采用较宽的电极宽度时，实现纳米级沟道长度的纳米间隙电极变得具有挑战性，这主要是由于电极宽度和沟道长度之间的很大比例。

最近，由东京工业大学(Tokyo Tech) Yutaka Majima教授领导的研究小组提出了一种纳米级底部接触结构的新概念，以解决这一问题。他们利用α-In2Se3的IP极化翻转，设计了具有双端纳米间隙结构底部接触的铁电半导体存储器件。

与以前的器件不同，α-In2Se3在电极上作为底部触点脱落。通过施加漏极电压，通过长度相对较窄的100 nm通道，可以逆转IP极化。这种横向通道设计允许更高的存储密度，使许多存储单元集成在单个芯片上。

此外，所提出的技术中采用的横向存储器配置可以与现有半导体器件制造技术无缝集成，促进从当前存储器技术到非易失性铁电存储器的平稳过渡。

研究人员发现，α-In2Se3铁电存储器具有典型的电阻开关特性，具有超过103的高开/关比，13 V的大记忆窗口，17小时的良好保留率和1200次循环的耐久性。这将为非易失性铁电存储器铺平道路。特别是，考虑到下一代电子产品的简化结构，底部接触结构将成为大规模集成的前景。

Majima教授说:“我们的铁电半导体存储器从100纳米底部接触设计中培养了IP极化α-In2Se3，代表了存储器技术的重大飞跃。”“我们相信，这种设计将为数据的存储和访问铺平道路，并为各种应用开辟令人兴奋的机会，包括人工智能、边缘计算和物联网设备。”