邓文 汪礼胜 刘嘉宁 余雪玲 陈凤翔

(武汉理工大学理学院物理科学与技术系,武汉 430070)

记忆晶体管是结合忆阻器和场效应晶体管性能且同时实现存储和信息处理的一种新型多端口器件.本文采用微机械剥离的多层二硫化钼(MoS2)制备了场效应晶体管结构的背栅记忆晶体管,并系统研究了器件在电场、光场及其协同调控下的阻变开关特性和阻变机理.实验结果表明,多层MoS2 记忆晶体管具有优异的双极性阻变行为和良好的循环耐久性.器件在栅压调控下,开关比可实现在100—105 范围内变化,最高可达1.56 × 105,表明器件具有很强的门控效应;在光场调控下,器件的阻变特性对光波长有很强的依赖性;光电协同调控时,器件表现出极好的四端口调控能力,开关比达4.8 × 104.其阻变特性的机理可归因于MoS2 与金属电极接触界面电荷俘获状态和肖特基势垒高度的变化,以及MoS2 沟道光生载流子引起的持续光电导效应.

1 引言

忆阻器由于其功耗低、速度快、稳定性高,且能同时实现存储和运算等优势,在非易失性存储、逻辑电路和神经突触等领域具有很大的潜力.金属-氧化物-半导体场效应晶体管作为数字集成电路的基本单元,在芯片制造中具有十分重要的作用[1].2018 年,Sangwan 等[2]提出了记忆晶体管的概念,将忆阻器与场效应晶体管的性能结合在以二维半导体材料为沟道的单个器件中.相比传统三明治结构的二端口忆阻器,记忆晶体管不仅可以提升器件的阻变性……