具有大电导动态范围和多级电导态的铁电Hf_0.5Zr_0.5O₂栅控突触晶体管（英文）

作者：罗春来; 张岩; 帅文韬; 贺可心; 李明; 陶瑞强; 陈德扬; 樊贞; 张斌; 周小元; 戴吉岩; 周国富; 陆旭兵; 刘俊明

来源：Science China-Materials, 2023, 66(06): 2372-2382.

• ferroelectric synaptic transistor
• ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2
• conductance dynamic-range
• multilevel states
• oxide semiconductor

得益于铁电材料的非易失性和快速擦写,铁电突触晶体管（FST）在神经形态计算应用中很有前景.然而,在低能耗下同时实现大电导动态范围(Gmax/Gmin)和多级有效电导态仍是一个挑战.在此,本文首次提出了由铁电Hf0.5Zr0.5O2（HZO）栅介质结合溶液处理的氧化铟（In2O3）突触晶体管以解决上述问题.通过精细调控的铁电相以及对铁电体和铁电/半导体界面的电荷注入良好抑制,实现了优异的突触特性.在每个尖峰事件490 fJ的低能耗下,该FST成功模拟了高达101个有效电导状态的长时程增强/抑制（LTP/D）,且具有大电导动态范围(Gmax/Gmin=32.2)和优异耐久性（>1000个循环）.此外,模拟实现了96.5%的手写数字识别准确率,这是现有报道的FST的最高记录.这项工作为开发低成本、高性能和节能的铁电突触晶体管提供了一条新途径.

• 单位
  华南师范大学; 重庆大学