中新社成都6月7日電 (記者 賀劭清)記者7日從電子科技大學(xué)獲悉，中國科研人員依據(jù)新穎的二維滑移鐵電機(jī)制，提出一種性能優(yōu)異的抗疲勞鐵電體系，為解決類腦智能芯片的理想材料——鐵電材料領(lǐng)域長期存在的疲勞問題提供了一種全新途徑，有望推動鐵電存儲及類腦智能器件方面應(yīng)用。
該科研成果7日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)發(fā)表。電子科技大學(xué)為第一完成單位，電子科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院教授劉富才為共同通訊作者。
據(jù)了解，近年來大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的飛速發(fā)展，使得人們對算力的需求激增。傳統(tǒng)芯片存儲單元與計(jì)算單元的分離，從根本上限制了芯片計(jì)算速度和能效的進(jìn)一步提升。構(gòu)筑存算一體架構(gòu)的類腦智能芯片被認(rèn)為是應(yīng)對當(dāng)前問題的有效解決途徑。
鐵電材料被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)類腦智能器件和存算一體架構(gòu)的理想材料體系。然而鐵電材料在經(jīng)歷反復(fù)極化切換后，極化只能實(shí)現(xiàn)部分翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致鐵電材料失效，即鐵電疲勞。雖然這一問題早在1953年就已被研究者發(fā)現(xiàn)，但至今未得到有效解決。
針對這一問題，劉富才教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新型的滑移鐵電體具有天然的耐疲勞特性。這是因?yàn)榛畦F電機(jī)制與傳統(tǒng)鐵電材料的離子位移機(jī)制有明顯的不同，在電場的作用下，范德華層狀材料的層與層之間會產(chǎn)生整體滑移，同時層間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)面外極化翻轉(zhuǎn)。
器件表征結(jié)果顯示，滑移鐵電器件在經(jīng)歷高達(dá)百萬次的疲勞測試后，器件的轉(zhuǎn)移特性曲線、動態(tài)及靜態(tài)電學(xué)輸運(yùn)曲線幾乎不發(fā)生變化。這一結(jié)果充分證明滑移鐵電器件優(yōu)異的抗疲勞特征。
該項(xiàng)研究成果為解決鐵電材料疲勞問題提供了理想解決方案，也為鐵電材料在非易失性存儲器、存算一體器件及類腦計(jì)算芯片等新穎器件中的應(yīng)用提供了具有競爭潛力的選擇。(完)