En grundläggande komponent i en fälteffekttransistor (FET) är gate-dielektrikum, som bestämmer antalet laddningsbärare - elektroner eller elektron vakanser - som kan injiceras i enhetens aktiva kanal. Grafen har nyligen blivit fokus för uppmärksamhet som en livskraftig, högpresterande ersättning för kisel i FET, och i de senaste studierna på grafenbaserade FET, forskare har undersökt användningen av tunna filmer av ett ferroelektriskt material för port dielektrikum.

Sådana filmer erbjuder flera intressanta fördelar för användning i grafenbaserade FET:deras starka elektriska polarisering gör det möjligt att införa en mycket högre densitet av bärare än vad som kan uppnås med standard dielektrik, och de har kvar elektrisk polarisering - en egenskap som kan tillåta grafen -ferroelektriska FET:er för icke -flyktigt minne genom att lagra en viss bärartäthet i frånvaro av ett elektriskt fält.

Två samarbetslag från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering och National University of Singapore, ledd av Kui Yao och Barbaros Özylmaz, respektive, visade tidigare en grundläggande grafen -ferroelektrisk minnesenhet där polarisationen i den ferroelektriska filmen styrdes av den elektriska förspänningen som applicerades på grindterminalen. I den strukturen, en tunn ferroelektrisk film avsattes ovanpå ett grafenskikt, där den injicerar laddningsbärare och därmed modulerar grafens motstånd. Tyvärr, dock, de två distinkta motståndstillstånden som kunde läsas som en informationsbit kunde bara realiseras genom att polarisera och depolarisera den ferroelektriska filmen, som gav problem på grund av depolariseringstillståndets instabilitet.

Nu, de två lagen har samarbetat för att tillverka en förbättrad enhet som innehåller ytterligare kiseldioxid (SiO ₂ ) dielektrisk grind under grafenskiktet (se bild). SiO ₂ Port, en långvarig komponent i traditionella FET, ger effektivt en referenspunkt för att mäta effekten av ferroelektrisk gating. Genom att övervaka enhetens motstånd som en funktion av spänningarna som appliceras på topp- och bottenportarna, forskarna utvecklade en kvantitativ förståelse för prestanda och kopplingsbeteende för grafen -ferroelektriska FET. För användning som en icke -flyktig minnesenhet, SiO2 -dielektriska grinden förenklar också bitskrivning genom att tillhandahålla en extra bakgrundskälla för laddningsbärare, vilket gör att den ferroelektriska polarisationen kan växlas mellan två stabila tillstånd som motsvarar två motsatta polarisationsorienteringar.

Den nya enheten som utvecklats av forskargruppen uppnådde imponerande praktiska resultat, kan symmetrisk bitskrivning med ett motståndsförhållande mellan de två motståndstillstånden på över 500% och reproducerbar icke flyktig omkoppling över 100, 000 cykler.