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通過鐵電柵極絕緣體和原子層沉積氧化物半導體通道，日本科學家制造了三維垂直場效應晶體管，可用來生產高密度數據存儲器件。此外，通過使用反鐵電體代替鐵電體，他們發(fā)現擦除數據只需要很小的凈電荷，從而提高了寫入的效率。發(fā)表在2022年電氣與電子工程師協會(IEEE)硅納米電子研討會上的該項成果，將催生新的更小、更環(huán)保的數據存儲器。

在存儲器的尺寸、容量和可負擔性方面，消費類閃存驅動器已取得了巨大的進步，但新的機器學習和大數據應用程序正繼續(xù)推動對創(chuàng)新的需求。此外，支持云的移動設備和未來的物聯網節(jié)點也需要節(jié)能且體積更小的內存。而當前的閃存技術卻需要相對較大的電流來讀取或寫入數據。

鑒于此，東京大學工業(yè)科學研究所科學家開發(fā)了一種基于鐵電和反鐵電場效應晶體管(FET) 的概念驗證3D堆疊存儲單元，該晶體管具有原子層沉積的氧化物半導體通道。FET可以非易失性方式存儲1和0，這意味著它不需要一直供電;垂直設備結構則增加了信息密度并降低了操作能源需求。

氧化鉿和氧化銦層沉積在垂直溝槽結構中，鐵電材料具有在同一方向排列時最穩(wěn)定的電偶極子，鐵電氧化鉿自發(fā)地使偶極子垂直排列。信息通過鐵電層中的極化程度存儲，由于電阻的變化，系統(tǒng)可以讀取。另一方面，反鐵電體喜歡在擦除狀態(tài)下上下交替偶極子，這使得氧化物半導體溝道內的擦除操作變得有效。

研究證實，該器件在至少1000個周期內都可保持穩(wěn)定，研究人員還使用第一原理計算機模擬繪制了最穩(wěn)定的表面狀態(tài)。

研究人員稱，新方法或將極大地改善非易失性存儲器，同時有助于實現下一代消費電子產品。

關鍵詞： 氧化物半導體 研究人員 場效應晶體管 數據存儲器 應用程序