具有大电导动态范围和多级电导态的铁电Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)栅控突触晶体管

得益于铁电材料的非易失性和快速擦写,铁电突触晶体管(FST)在神经形态计算应用中很有前景.然而,在低能耗下同时实现大电导动态范围(G_(max)/G_(min))和多级有效电导态仍是一个挑战.在此,本文首次提出了由铁电Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)(HZO)栅介质结合溶液处理的氧化铟(In_(2)O_(3))突触晶体管以解决上述问题.通过精细调控的铁电相以及对铁电体和铁电/半导体界面的电荷注入良好抑制,实现了优异的突触特性.在每个尖峰事件490 fJ的低能耗下,该FST成功模拟了高达101个有效电导状态的长时程增强/抑制(LTP/D),且具有大电导动态范围(G_(max)/G_(min)=32.2)和优异耐久性(>1000个循环).此外,模拟实现了96.5%的手写数字识别准确率,这是现有报道的FST的最高记录.这项工作为开发低成本、高性能和节能的铁电突触晶体管提供了一条新途径.