中国科学院半导体研究所研究人员通过二维范德华异质结界面工程，构建了Cr/h-BN/3R-MoS₂/单层石墨烯滑移铁电隧穿结，并进一步将这一结构拓展至1T'-ReS₂体系。其中，h-BN像一道均匀的薄墙，减少漏电，让电流能够受控地通过；3R-MoS₂（或1T'-ReS₂）的原子层发生微小滑移就能改变电极化方向，调节电子穿过这道墙的难易程度，而且经得起反复切换；单层石墨烯则对极化变化十分敏感，能进一步调节参与隧穿的电子数量。三者协同，形成了类似“杠杆放大”的效应，实现了“四两拨千斤”的效果，将二维滑移铁电体较弱的剩余极化转化为大于1000万倍（10⁷）的电阻读出对比度。相关研究成果近日发表于《科学》。

在半导体元件中，“铁电隧穿结”是实现高密度非易失存储、构建存算一体架构的重要候选器件。隧穿电阻比（开关比）是铁电隧穿结的核心性能指标，直接关系器件的读出信噪比与灵敏度，进而影响存储与存算一体系统的数据处理能力和功耗水平。

研究显示，团队构建的器件在0.5伏读取电压下，隧穿电阻比达1.9×10⁷，较此前报道的滑移铁电隧穿结提高4个数量级以上，同时实现超过10¹¹次的开关耐久性。器件即使在13纳秒的短时电压下工作，仍可实现可靠切换。团队还制备了8×8器件阵列，全部64个单元均表现出一致的双稳态非易失开关，展示了其面向高密度集成的潜力。

研究人员在紧凑的两端结构中同时实现了巨大的非易失读出窗口、超高耐久性、大驱动电流、快速切换和低开关能耗，突破了铁电隧穿结中读出对比度与循环可靠性相互制约的瓶颈。未来，随着大规模阵列与配套电路的完善，这类器件有望以更快的速度、更低的功耗完成数据存取与计算。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.aeh3697

（原载于《中国科学报》 2026-09-30 第4版 综合）