चाइना एकेडमी ऑफ साइंसेज के सेमीकंडक्टर इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों ने अन्य शोध संस्थानों के सहयोग से एक स्लाइडिंग फेरोइलेक्ट्रिक टनल ट्रांजिशन विकसित किया है। यह ट्रांजिशन अत्यधिक दीर्घायु बनाए रखते हुए टनल प्रतिरोधकता का उच्च अनुपात प्रदान करता है। इस कार्य के परिणाम साइंस पत्रिका में प्रकाशित किए गए हैं।
इस अध्ययन का उद्देश्य गैर-वाष्पशील मेमोरी और मेमोरी में कंप्यूटिंग ऐरे बनाना है, जहां कॉम्पैक्ट दो-टर्मिनल सेल का उपयोग करते समय पढ़ने की कंट्रास्ट और चक्रीय संचालन की विश्वसनीयता अक्सर विरोधाभासी होती है।
दो-आयामी स्लाइडिंग फेरोइलेक्ट्रिक्स, जैसे कि 3R-MoS2 और 1T′-ReS2, आयनों के विस्थापन के बजाय परतों के बीच फिसलने के माध्यम से ध्रुवीकरण को स्विच करते हैं। यह पारंपरिक ऑक्साइड फेरोइलेक्ट्रिक्स द्वारा सीमित दोष संचय से बचाता है और $10^{11}$ चक्रों से अधिक की सेवा जीवन बनाए रखता है।
हालांकि, इन सामग्रियों का अवशिष्ट ध्रुवीकरण ऑक्साइड एनालॉग्स की तुलना में दो से तीन क्रमों तक कमजोर होता है। इसके कारण, दो-टर्मिनल डिवाइस अक्सर डिवाइस के जीवनकाल को कम करने वाले आक्रामक क्षेत्रों के बिना मजबूत विद्युत पठन प्रदान नहीं कर पाते हैं।
टीम ने वैन डेर वाल्स हेटेरोस्ट्रक्चर इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके Cr / h-BN / 3R-MoS2 / ग्राफीन मोनोलेयर की परतें जमा कीं, और फिर इस संरचना का विस्तार 1T′-ReS2 तक किया। हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड एक समान टनलिंग बैरियर के रूप में कार्य करता है जिसमें कम रिसाव दर होती है, और स्लाइडिंग फेरोइलेक्ट्रिक एक स्थिर अंतर्निहित क्षमता बनाता है जो बैरियर की ऊंचाई को संशोधित करता है। ग्राफीन का कम घनत्व और कमजोर शील्डिंग ध्रुवीकरण को टनलिंग में भाग लेने वाले आवेश वाहकों के घनत्व को नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं।
यह दोहरा तंत्र कमजोर अवशिष्ट ध्रुवीकरण को थकान के संबंध में स्लाइडिंग स्विचिंग के लाभ से समझौता किए बिना महत्वपूर्ण प्रतिरोध कंट्रास्ट में परिवर्तित करता है। 0.5 V रीडिंग वोल्टेज पर, डिवाइस ने $1.9 imes 10^7$ का टनल प्रतिरोधकता अनुपात प्राप्त किया, जो पिछले स्लाइडिंग फेरोइलेक्ट्रिक ट्रांजिशन की तुलना में चार गुना से अधिक है। साथ ही, इसने परिचालन स्थिति में $222 ext{ A/cm}^2$ का करंट घनत्व और $10^{11}$ से अधिक का स्थायित्व प्रदान किया।
6.5 fJ/बिट की ऊर्जा खपत पर 13 नैनोसेकंड तक की अवधि के दालों के तहत विश्वसनीय स्विचिंग बनाए रखी गई। $8 imes 8$ आकार के ऐरे ने सभी 64 कोशिकाओं में स्थिर द्विस्थिर गैर-वाष्पशील व्यवहार प्रदर्शित किया, जो घने स्टोरेज और क्रॉसबार प्रकार की मेमोरी कंप्यूटिंग में एकीकरण की क्षमता को रेखांकित करता है।