[发明专利]一种新型铁电场效应晶体管单元及其写入和读取方法

权利要求书

1.一种新型铁电场效应晶体管单元，依次包括衬底、铁电层、沟道层、左电极、中电极、右电极，其特征在于，所述铁电层位于衬底和沟道层之间，所述铁电层两侧分别为左电极和右电极，所述沟道层两侧分别为中电极和右电极；

所述铁电层为二维层状铁电材料，所述沟道层为二维层状半导体材料；

所述铁电层在面内电场作用下改变其面内极化方向时，会引起铁电层面外极化方向的改变；

所述铁电层的左侧面与左电极电接触，所述铁电层的右侧面与右电极电接触；

所述沟道层的左侧面与中电极电接触，所述沟道层的右侧面与右电极电接触。

2.根据权利要求1所述的新型铁电场效应晶体管单元，其特征在于，所述铁电层为单层或者多层的二维层状铁电材料，厚度为0.4nm-50nm，是In₂Se₃、Al₂S₃、Al₂Se₃、Al₂Te₃、Ga₂S₃、Ga₂Se₃、Ga₂Te₃、In₂S₃、In₂Te₃中的一种或者几种材料构成的单层或者多层二维层状铁电材料，或者为掺Co、Fe、Mn元素的In₂Se₃、Al₂S₃、Al₂Se₃、Al₂Te₃、Ga₂S₃、Ga₂Se₃、Ga₂Te₃、In₂S₃、In₂Te₃中的一种或者几种材料构成的单层或者多层二维层状铁电材料。

3.根据权利要求1所述的新型铁电场效应晶体管单元，其特征在于，所述沟道层为单层或者多层的二维层状半导体材料，厚度为0.1nm-3nm，是MoS₂、SnS、GeS₂、WS₂、GaS₂、CdS₂、石墨烯中的一种或者几种材料构成的单层或者多层二维层状半导体材料。

4.根据权利要求1所述的新型铁电场效应晶体管单元，其特征在于，所述沟道层材料的载流子迁移率大于铁电层材料的载流子迁移率。

5.一种如权利要求1-4任一所述的新型铁电场效应晶体管单元的写入和读取方法，其特征在于，写入时是通过在左电极和右电极间施加电压，读取时是通过在中电极和右电极间施加电压。

6.根据权利要求5所述的一种新型铁电场效应晶体管单元的写入和读取方法，其特征在于，所述的写入方法为在左电极和右电极施加电压，使得铁电层中的面内极化方向与外加电场方向一致，施加电压反向时，铁电层中的面内极化也会反向。

7.根据权利要求5所述的一种新型铁电场效应晶体管单元的写入和读取方法，其特征在于，所述的写入方法，在改变铁电层中的面内极化的同时，会引起铁电层面外极化方向的翻转。

8.根据权利要求5所述的一种新型铁电场效应晶体管单元的写入和读取方法，其特征在于，所述的读取方法为在中电极和右电极施加电压，通过读取沟道层中的电流大小来识别晶体管的开关状态。