铁电拓扑半金属忆阻器

表面态铁电调控开关

利用拓扑半金属表面铁电与体态电荷密度波能隙，实现可电控势垒高度的忆阻开关

Meng, Xianghao · Binhua, Zhang · Wang, Yuxiang · Mou, Yicheng · Dai, Yannan · Chen, Luqiu · Haonan, Wang · Haoqi, Wu · Jiaming, Gu · Wang, Jiayu · Du, Yuhan · 刘春森 · 吴施 · 杨振中 · 田博博 · Miao, Lin · 周鹏 · Xu, Changsong · 袁翔 · 张成

Science Bulletin 2024

具体参数

开关比

{'zh': '10³', 'en': '10³'}

耐受次数

{'zh': '10³', 'en': '10³'} cycles

技术优势

解决了金属性体系难有铁电的难题

通过表面重构在拓扑半金属表面诱导出铁电极化，体态电荷密度波能隙抑制了载流子屏蔽，使铁电性与金属性得以共存。

电控势垒实现忆阻开关

利用铁电表面态极化翻转改变金属接触势垒高度，无需改变器件结构即可实现高低阻态切换。

开关比达千倍

原型忆阻器在高低阻态间电阻比达三个数量级，信号区分度远高于许多新型忆阻材料。

应用场景

• 拓扑量子计算：提供拓扑量子态的非易失电控手段，无需磁场即能调控量子比特。
• 自旋电子器件：基于拓扑能带的高效自旋-电荷转换，结合铁电调控实现自旋逻辑与存储。
• 非易失存储器：铁电表面态提供双稳态势垒，直接构建高开关比、长保持的非易失存储单元。
• 低功耗电子：电场驱动极化翻转功耗极低，且拓扑材料本征的低耗散有望降低器件整体能耗。