具有多种功能的可重构二碲化钼器件

一种单栅极可重构MoTe2器件的原理图和工作原理

在过去的几十年里，电子工程师一直在努力开发具有多种功能的越来越小、高性能的场效应晶体管 （FET）。FET是当今市场上大多数电子产品的关键组件，可以控制流过设备的电流。

然而，事实证明，将 FET 缩小到低于 10nm 的尺寸非常具有挑战性。因此，一些研究一直在探索可重构器件的潜力，这些器件可以在运行时改变其功能，作为传统 FET 的替代品。

近年来开发的许多可重构器件都基于硅 FET。虽然其中一些设备取得了令人鼓舞的结果，但它们通常需要复杂的电子电路和额外的存储单元，这极大地限制了它们的大规模制造，并使其难以与其他电子元件集成。

清华大学的研究人员最近开发了一种新的非易失性可重构器件，可以在多种功能之间切换，在神经形态计算硬件中充当二极管、存储器、逻辑门，甚至是人工突触。在Nature Electronics上发表的一篇论文中介绍了这些新的可重构器件，它们基于半导体二碲化钼，从而克服了与硅基器件相关的一些限制。

“二维半导体因其原子薄和强大的栅极控制而成为制造非易失性可重构器件的有前途的材料，但通过简单的器件配置创建各种可重构功能具有挑战性，”Yonghuang Wu，Bolun Wang及其同事在他们的论文中写道。“我们表明，有效的栅极电压编程梯度掺杂策略可用于创建具有多种可重构功能的单栅二维二碲化钼器件。”

该团队的可重构器件是使用特定的掺杂策略开发的，最终实现了它们的多种功能。研究人员在一系列测试中评估了他们的设备，并将其性能和功能与先前开发的基于2D材料的可重构设备进行了比较。

他们的研究结果非常有希望，表明该设备的可重构性在某些情况下比过去文献中引入的其他设计具有可比性。此外，该设备被发现在其所有不同的功能中都取得了显着的成果，并且可能比硅基替代品更容易升级。

“该器件可以被编程为极性可切换二极管、存储器、内存中布尔逻辑门和具有同突触可塑性和异突触可塑性的人工突触，”Wu、Wang及其同事写道。“作为二极管，该器件的整流比高达10⁴;作为一种人工异突触，它显示出异突触的化生性，其调制功耗可降低到7.3 fW。

未来，Wu，Wang及其同事引入的基于二碲化钼的器件可以得到改进，与其他电子设备集成，并在其他实验中进一步评估。此外，它的设计可以激发其他可重构和多功能设备的开发，为增强电子学开辟有前途的研究途径。