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在半导体元件中，“铁电隧穿结”是实现高密度非易失存储、构建存算一体架构的重要候选器件。隧穿电阻比（开关比）是铁电隧穿结的核心性能指标，直接关系到器件的读出信噪比与灵敏度，进而影响存储与存算一体系统的数据处理能力和功耗水平。
3R-MoS2和1T′-ReS2等新型二维滑移铁电体通过埃米级（1埃米=0.1 纳米）的层间相对滑移产生铁电性，具有超过1011次循环的抗疲劳能力，高出传统氧化物铁电体约10万倍。然而，其剩余极化强度比传统氧化物铁电体低2至3个数量级，难以在两端器件中产生足够强的电阻变化（电学读出）。因此，铁电隧穿结如何同时实现高隧穿电阻比与高循环耐久性，是业内长期难题。
近日，中国科学院半导体研究所研究人员通过二维范德华异质结界面工程，构建了Cr/h-BN/3R-MoS2/单层石墨烯滑移铁电隧穿结，并进一步将这一结构拓展至1T′-ReS2体系。其中，h-BN像一道均匀的“薄墙”，减少漏电，让电流能够受控地通过；3R-MoS?（或1T′-ReS?）的原子层发生微小滑移，就能改变电极化方向，调节电子穿过这道墙的难易程度，而且经得起反复切换；单层石墨烯则对极化变化十分敏感，能进一步调节参与隧穿的电子数量。三者协同，形成了类似“杠杆放大”的效应，实现了“四两拨千斤”的效果，将二维滑移铁电体较弱的剩余极化转化为大于一千万倍（107）的电阻读出对比度。
该成果9月10日发表于《科学》杂志。
研究示意图。半导体所供图
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