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最先进的电子硬件因大数据革命而变得捉襟见肘，迫使工程师重新思考微芯片的几乎每个方面。 随着数据集的存储、搜索和分析变得更加复杂，这些设备必须变得更小、更快、更节能，才能跟上数据创新的步伐。
铁电场效应晶体管 (FE-FET) 是应对这一挑战的最有趣的答案之一。 这是一种具有铁电特性的场效应晶体管。 它利用铁电材料的非易失性存储特性，在其中植入场效应和电荷积累，实现长期稳定的存储效果。
与传统存储器相比，它具有低功耗、高速、高密度等优点。 因此，成功的FE-FET设计可以大大降低传统器件的尺寸和能耗阈值，并提高速度。
最近，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的研究人员开发了一种新的 FE-FET 设计，该设计在计算和存储方面都表现出了破纪录的性能。
该设计最近由电气与系统工程系 (ESE) 副教授 Deep 和博士 Kwan-Ho Kim 首次公布。 他的实验室的候选人，在《自然纳米技术》杂志上发表的一项研究中。
据悉，这款全新晶体管在铁电材料氮化铝钪（AlScN）上覆盖了一种名为二硫化钼（MoS2）的二维半导体，首次证明这两种材料可以有效结合，制造出对工业制造很有吸引力。
“因为我们将铁电绝缘体材料和二维半导体结合在一起，两者都非常节能。你可以将它们用于计算和存储，而且它们非常高效，”博士说。
据说该设备以前所未有的薄度而闻名，使得每个单独的设备都能以最小的表面积运行。 此外，这些微型设备可以制造成可扩展到工业平台的大型阵列。
“我们的半导体（MoS2）只有0.7纳米，起初我们不确定它是否能承受我们的铁电材料AlScN注入的大量电荷，”研究人员说。 “令我们惊讶的是，它们不仅全部幸存下来，而且半导体能够承载的电流量也打破了纪录。”
研究人员进一步解释说，设备可以承载的电流越大，在计算应用程序上运行的速度就越快。 电阻越低，存储器的访问速度就越快。
他们还声称MoS2和AlScN的结合是晶体管技术的真正突破。 由于希望器件小型化，其他研究小组的 FE-FET 因铁电特性的损失而受到阻碍。 在这项研究之前，FE-FET 的小型化导致“内存窗口”严重减少，影响了它们的整体性能。
研究人员表示：“我们的新设计采用 20nm AlScN 和 0.7nm MoS2，FE-FET 可以可靠地存储数据并实现快速访问。”
“关键是我们的铁电材料 AlScN。与许多铁电材料不同，即使非常薄，它也能保持其独特的性能。我们证明，它可以在更薄的厚度（5 纳米）下保持其独特的铁电性能。” 特征，”他们补充道。
研究团队表示，他们的下一步将集中于进一步小型化，以生产在足够低的电压下运行的设备，以与领先的消费设备制造兼容。
“我们的 FE-FET 非常有前途，”说。 “随着进一步的发展，这些多功能设备几乎可以在您能想到的任何技术中找到一席之地，特别是那些支持人工智能并消费、生成或处理大量数据的技术——从传感到通信等。”
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