11比特二维浮栅存储器研究取得进展

仿生物脑的“神经形态计算”凭借高能效和硬件层面的神经形态特性，成为一种新兴的计算范式。浮栅存储器具备工艺兼容性好、系统集成度高和可控性强等优势，是实现神经形态计算硬件基本单元的重要候选。然而，其单元存储状态数有限的问题，制约了该技术进一步发展。

近期，中国科学院国家纳米科学中心在二维浮栅晶体管中，实现了11比特状态的稳定存储。该突破主要得益于以下三方面的协同创新：一是采用Bi/Au金属电极，有效降低MoS₂晶体管的肖特基势垒高度，使其开态电流提高至100µA，电流存储窗口扩大至10⁸，同时电流噪声降至仪器检测极限；二是开发双脉冲编辑方法，抑制缺陷态捕获电荷对存储状态稳定性的干扰；三是利用栅注入模式，使重复擦写操作所产生的介电层缺陷态远离沟道区域，显著提升循环稳定性。

研究团队在室温条件下，实现了2249个（超过11比特）可清晰区分的电导状态，并具备长时稳定保持能力。状态切换速度可达230ns，数据保持时间超过10⁴s，擦写循环寿命高于10⁵次。即便经历10⁵次擦写操作以及在85°C高温环境中，该器件仍可保持11比特的存储密度。该成果刷新了浮栅/Flash类非易失存储器的性能纪录。

相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等的支持。

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11比特二维浮栅存储器结构示意图、转移曲线、噪音及状态保持特性