[發明專利]一種新型鐵電場效應晶體管單元及其寫入和讀取方法

有效

• 申請號: 201910259033.0
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110061056B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 侯鵬飛;吳禹彤;陳蕓;丁晟;宋佳訊;王金斌;鐘向麗;郭紅霞
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;G11C11/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型鐵電場效應晶體管單元，依次包括襯底、鐵電層、溝道層、左電極、中電極、右電極，其特征在于，所述鐵電層位于襯底和溝道層之間，所述鐵電層兩側分別為左電極和右電極，所述溝道層兩側分別為中電極和右電極；

所述鐵電層為二維層狀鐵電材料，所述溝道層為二維層狀半導體材料；

所述鐵電層在面內電場作用下改變其面內極化方向時，會引起鐵電層面外極化方向的改變；

所述鐵電層的左側面與左電極電接觸，所述鐵電層的右側面與右電極電接觸；

所述溝道層的左側面與中電極電接觸，所述溝道層的右側面與右電極電接觸。

2.根據權利要求1所述的新型鐵電場效應晶體管單元，其特征在于，所述鐵電層為單層或者多層的二維層狀鐵電材料，厚度為0.4nm-50nm，是In₂Se₃、Al₂S₃、Al₂Se₃、Al₂Te₃、Ga₂S₃、Ga₂Se₃、Ga₂Te₃、In₂S₃、In₂Te₃中的一種或者幾種材料構成的單層或者多層二維層狀鐵電材料，或者為摻Co、Fe、Mn元素的In₂Se₃、Al₂S₃、Al₂Se₃、Al₂Te₃、Ga₂S₃、Ga₂Se₃、Ga₂Te₃、In₂S₃、In₂Te₃中的一種或者幾種材料構成的單層或者多層二維層狀鐵電材料。

3.根據權利要求1所述的新型鐵電場效應晶體管單元，其特征在于，所述溝道層為單層或者多層的二維層狀半導體材料，厚度為0.1nm-3nm，是MoS₂、SnS、GeS₂、WS₂、GaS₂、CdS₂、石墨烯中的一種或者幾種材料構成的單層或者多層二維層狀半導體材料。

4.根據權利要求1所述的新型鐵電場效應晶體管單元，其特征在于，所述溝道層材料的載流子遷移率大于鐵電層材料的載流子遷移率。

5.一種如權利要求1-4任一所述的新型鐵電場效應晶體管單元的寫入和讀取方法，其特征在于，寫入時是通過在左電極和右電極間施加電壓，讀取時是通過在中電極和右電極間施加電壓。

6.根據權利要求5所述的一種新型鐵電場效應晶體管單元的寫入和讀取方法，其特征在于，所述的寫入方法為在左電極和右電極施加電壓，使得鐵電層中的面內極化方向與外加電場方向一致，施加電壓反向時，鐵電層中的面內極化也會反向。

7.根據權利要求5所述的一種新型鐵電場效應晶體管單元的寫入和讀取方法，其特征在于，所述的寫入方法，在改變鐵電層中的面內極化的同時，會引起鐵電層面外極化方向的翻轉。

8.根據權利要求5所述的一種新型鐵電場效應晶體管單元的寫入和讀取方法，其特征在于，所述的讀取方法為在中電極和右電極施加電壓，通過讀取溝道層中的電流大小來識別晶體管的開關狀態。