界面调控二维晶体管及其神经形态器件应用的研究

当前硅基集成电路产业面临着晶体管尺寸接近物理极限以及运算能力受限于“冯·若依曼”架构存算分离所带来的巨大挑战，导致芯片的算力与能效提升变得越来越困难。探寻新材料体系、新器件结构、以及新计算架构有望在“后摩尔时代”突破硅基芯片的算力与能效瓶颈。二维原子层材料在垂直方向上具有极限物理尺寸，并且拥有独特的能带和电子结构，被认为是延续“摩尔定律”至2nm以下工艺节点的最佳沟道候选材料之一。另外一方面，受大脑启发，基于二维存储器与神经形态器件的类脑存算一体架构成为突破“冯·若依曼”瓶颈的最有潜力的技术路线之一。报告将从二维晶体管及其神经形态器件发展所面临的问题与挑战出发，探索器件的界面优化手法，重点介绍通过表面电荷转移掺杂（SCTD）与介质层应变调控工艺原位优化二维沟道/上表面外界环境、沟道/电极金半接触界面、以及沟道/衬底的表界面，以实现具有高电输运性能、高可靠性、低功耗的二维晶体管与逻辑器件。另一方面，本报告也将介绍近期在二维范德华界面工程神经形态器件方面的探索到感存算一体化架构与仿生神经网络的研究进展，并进一步探讨器件在人工神经网络、储备池计算、机器学习等领域的应用。