α-In2Se3铁电沟道场效应晶体管及其突触性能
Two-dimensional ferroelectric α-In2Se3 channel transistors and their synaptic properties
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第3期 页码：103-108
- 作者机构：
1.中国科学院大学集成电路学院，北京 100049
2.中国科学院微电子研究所，北京 100029
- 作者简介：
胡辰（2000年生），男；研究方向：低维材料神经形态器件；E-mail：huchen@ime.ac.cn
彭松昂（1987年生），男；研究方向：低维材料电子器件及电路；E-mail：pengsongang@ime.ac.cn
- 基金信息：科技创新2030 -“脑科学与类脑研究”重大项目(2022ZD0209200)
DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250041
中图分类号： TB34;TM23收稿：2025-03-02，
录用：2025-03-13，
网络出版：2025-04-08，
纸质出版：2025-05-25
- 稿件说明：
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胡辰,彭松昂.α-In2Se3铁电沟道场效应晶体管及其突触性能[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(03):103-108.
HU Chen,PENG Songang.Two-dimensional ferroelectric α-In2Se3 channel transistors and their synaptic properties[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(03):103-108.
胡辰,彭松昂.α-In2Se3铁电沟道场效应晶体管及其突触性能[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(03):103-108. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250041.
HU Chen,PENG Songang.Two-dimensional ferroelectric α-In2Se3 channel transistors and their synaptic properties[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(03):103-108. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250041.
摘要
利用机械剥离法制备α-In
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二维铁电材料，通过原子力显微镜分析样品的结构特征，并通过电子束光刻制备以α-In
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作为沟道的铁电沟道场效应晶体管。研究发现：通过在顶栅电极施加正负脉冲可以有效激励α-In
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面外极化，表现出增强和抑制的短程可塑性。并且，随着栅极电压脉冲积累，α-In
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面外极化特性会使得沟道铁电极化加强，对应的突触电流也会随之增加，从而实现由短程可塑性向长程可塑性的转变。此外，不同脉幅的激励信号可以调整长时程增强特性，展现了器件应用于复杂突触学习行为的可行性。
Abstract
Two-dimensional ferroelectric α-In
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Se
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was fabricated using the mechanical exfoliation method， and the structural characteristics of the samples were analyzed by atomic force microscopy （AFM）. Ferroelectric channel transistors with α-In
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as the channel were prepared by electron beam lithography. This work reveals that the out-of-plane polarization of α-In
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can be effectively modulated by applying electrical pulses to the top-gate electrode， enabling the short-term plasticity （STP） through synaptic potentiation and depression. Significantly， cumulative gate voltage pulses amplify the ferroelectric polarization in the channel via domain alignment dynamics， resulting in a progr
essive enhancement of synaptic current， which facilitates transition from STP to long-term plasticity（LTP）. Furthermore， the tunable LTP characteristics modified by pulse amplitude engineering demonstrate the capability of α-In
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Se
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device to emulate complex synaptic learning rules.
关键词
Keywords
references
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