Исследователи из Института полупроводников Китайской академии наук и ряда сотрудничающих научно-исследовательских институтов создали скользящий ферроэлектрический туннельный переход, обеспечивающий гигантское туннельное магнитосопротивление при сохранении сверхвысокой долговечности. Соответствующие результаты опубликованы в журнале Science. Работа нацелена на энергонезависимую память и вычислительные массивы, где контраст считывания и надежность переключения обычно находятся в обратно пропорциональной зависимости в компактных двухэлектродных ячейках.
Двумерные скользящие ферроэлектрики, такие как 3R-MoS2 и 1T′-ReS2, переключают поляризацию путем сдвига слоев, а не смещения ионов, избегая накопления дефектов, которое ограничивает традиционные оксидные ферроэлектрики, и обеспечивая ресурс выносливости более 10^11 циклов. Однако их остаточная поляризация в два-три порядка слабее, чем у оксидных аналогов, поэтому двухэлектродные устройства часто не могут обеспечить сильное электрическое считывание без агрессивных полей, сокращающих срок службы устройства.
Команда использовала инженерию интерфейса гетероструктуры Ван-дер-Ваальса для укладки Cr / h-BN / 3R-MoS2 / монослойного графена, который впоследствии был расширен до 1T′-ReS2. Гексагональный нитрид бора обеспечивает однородный туннельный барьер с низкими утечками; скользящий ферроэлектрик создает прочный встроенный потенциал, модулирующий высоту барьера; низкая плотность состояний графена и слабое экранирование позволяют поляризации также управлять плотностью носителей, участвующих в туннелировании. Этот двойной рычаг преобразует слабую остаточную поляризацию в большой резистивный контраст без ущерба для преимущества в выносливости скользящего переключения.
При считывающем напряжении 0,5 В устройство достигло туннельного магнитосопротивления 1,9×10^7 — более чем на четыре порядка выше, чем у предыдущих скользящих ферроэлектрических переходов, — обеспечивая при этом плотность тока в рабочем состоянии 222 А/см² и ресурс выносливости более 10^11 переключений. Надежное переключение сохранялось при импульсах длительностью до 13 наносекунд с энергопотреблением 6,5 фДж/бит. Массив 8×8 продемонстрировал согласованное бистабильное нелетучее поведение во всех 64 ячейках, подчеркивая потенциал интеграции для плотных систем хранения и вычислительных кроссбар-массивов.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
