我国科研团队成功揭示层状铁电半导体的电子传输机制

信息爆炸的时代，数据计算和存储电子器件愈加追求轻量化、高性能、低能耗。近年来，层状铁电半导体因兼具超薄半导体的小尺寸特点，以及铁电材料的存储稳定性能，受到广泛关注。北京邮电大学科研团队联合复旦大学团队，成功揭示出层状铁电半导体的电子传输机制，将为新型芯片设计提供新思路。相关成果近日在国际学术期刊《自然-纳米科技》发表。

图为层状铁电半导体沟道晶体管示意图。（受访者供图）

北京邮电大学理学院副教授屈贺如歌说，团队围绕层状铁电半导体中的电导精确调制这一关键问题，基于量子输运理论，揭示出决定电子传输行为的两大核心机制——内建电场产生非对称导电通道；栅极外场诱导了电势重新分布。这两大机制相互竞争，最终决定了电导的大小。

“‘非对称导电通道’就好比高速公路，通常左侧车道的车辆行驶速度快，右侧车道的车辆行驶速度慢，相当于‘非对称车道’。‘栅极外场’类似于交管机制，可在道路上通过调整信号灯引导车流。”屈贺如歌说，简单来讲，就像我们要确保车辆能在繁忙的高速公路上快速且有序地行驶，电子在半导体材料中的流动也需要达到类似的效果。

厘清电子传输机制为何关键？科研团队介绍，找到材料的电子特性，才能实现对电导的精准控制，防止出现计算信息混乱或丢失的状况，以提升计算机、通信设备和各种智能设备的数据存储和处理的效能，促进设备小型化，同步提高计算性能。

“这一新发现，为利用层状铁电半导体开发电子器件提供了关键设计思路。”屈贺如歌说，面向未来，相关电子器件的大规模研制，将有效提升数字信号处理、自适应控制、机器视觉和人工智能等领域的计算效能，让更多人体验到更加迅速、智能和节能的智慧生活方式。