中国科学院半导体研究所吴江滨研究员、谭平恒研究员团队与香港大学汪涵教授团队合作，周二(15日)在《科学》杂志发表题为《Giant tunneling electroresistance in sliding ferroelectrics》的论文，宣布成功研制出「铁电隧穿结」，一种基于二维滑移电穿材料的新型铁隧。

这项中港研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金等支持，这项突破标志着中国在铁电保存领域取得重要进展，为下一代芯片技术革新奠定基础。

该零件在0.5伏特读取电压下实现1.9×10⁷(1900万)的电阻开关比，可承受超1000亿次开关，为开发更省电、更耐用的内存与「存算一体」芯片提供了新路径。

铁电隧穿结是一种微型「三明治」结构，上下为电极，中间夹极薄铁电层。通过极化方向翻转改变电子穿隧势垒高低，形成高低电阻两种状态，代表二进位数据。

传统首席技术官期面临「大电阻差」与「高耐久性」难以兼得的瓶颈：传统铁电材料电阻变化明显但易疲劳，而新型二维滑移铁电材料虽依靠原子层错动实现近零磨损、寿命超千亿次，却极化信号微弱，数据读出困难。

此次研究团队创新引入三种关键功能层：氮化硼作为均匀势垒减少漏电，二维滑移铁电材料充当可滑动的「闸门」调控势垒高度，单层石墨烯则作为灵敏「感受器」放大电子穿隧差异。三者协同产生「四两拨千斤」效果，将微弱极化变化转换为巨大电阻差。

实验显示，此设备电阻开关比较先前同类设备提高超4个数量级，开态电流密度达222安培/平方公分，并能在13奈秒极短脉冲下可靠切换，同时兼顾高读出信号、高速度、低能耗与长寿命。

随着大规模数组与配套电路完善，这类设备可望用于更高密度、更低功耗的保存和存算一体芯片，让手机、电脑在有限电量下承担更复杂AI任务。