通过半导体Janus单层材料中固有的可切换极化特性，实现了超快切换和高耐久性的非易失性存储器

《Nature Communications》：Ultrafast switching and high-endurance nonvolatile memory enabled by intrinsic switchable polarization in semiconducting Janus monolayers

　　

摘要

二维（2D）半导体铁电（SFe）材料的发现为实现铁电随机存取存储器（FERAM）迈出了关键一步。尽管这些材料在超快切换和超低功耗方面具有巨大潜力，但单层SFe材料仍大多未被研究。在这项研究中，我们展示了使用单层Janus MoSeS制成的场效应晶体管，当该材料与具有高介电常数的非晶ZrO₂层集成时，能够实现可切换的极化现象。MoSeS的非中心对称结构使得栅极可以控制材料发生自发的垂直于平面的极化，这一现象归因于原子位移。该器件在零栅压下表现出约5伏的逆时针（CCW）存储窗口、超过10⁶的开关比，以及超过10,000秒的保持时间。此外，该器件在超过10⁷次循环后仍能保持优异的性能，对16.5纳秒的电压脉冲具有超快响应，每次编程的功耗仅为113.9飞焦耳（fJ），擦除功耗为89.8飞焦耳。这些性能表明Janus单层材料是下一代非易失性存储器和神经形态计算应用的有希望的候选材料。未来还需要进一步研究以明确这些器件的具体切换机制。