基于Hafnia的相变铁电陡切换FET集成于二维MoS₂平台

集成在二维半导体平台上的铁电场效应晶体管对低功耗电子学极具相关性。在此，我们提出并演示了一种用于陡切换应用的新型相变铁电场效应晶体管（PCFE-FET）。我们的栅堆叠工程为铁电镧掺杂铪氧化物（LHO）与莫特绝缘体Ti$_x$O$_{2x-1}$(N$_y$)的近邻耦合，并集成到二维MoS₂沟道上。铁电LHO层中的部分极化切换与Ti$_x$O$_{2x-1}$(N$_y$)层中可反转的电场可调金属-绝缘体转变（MIT）共同触发LHO层在200至220 K之间的极化到非极化相变。这导致直流测量中沟道电流出现明显的阶梯状特征，以及高速测量中具有窄反时针滞后回线的随机电流波动。我们的器件在210 K下展现出低至25 mV/dec的亚阈值斜率，打破了玻尔兹曼极限。我们的栅堆叠也可调谐以在感兴趣的温度下工作，为低功耗计算解决方案呈现创新的栅堆叠工程方法。