仿生物腦的“神經(jīng)形態(tài)計算”憑借高能效和硬件層面的神經(jīng)形態(tài)特性，成為一種新興的計算范式。浮柵存儲器具備工藝兼容性好、系統(tǒng)集成度高和可控性強等優(yōu)勢，是實現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)計算硬件基本單元的重要候選。然而，其單元存儲狀態(tài)數(shù)有限的問題，制約了該技術(shù)進一步發(fā)展。

近期，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心在二維浮柵晶體管中，實現(xiàn)了11比特狀態(tài)的穩(wěn)定存儲。該突破主要得益于以下三方面的協(xié)同創(chuàng)新：一是采用Bi/Au金屬電極，有效降低MoS2晶體管的肖特基勢壘高度，使其開態(tài)電流提高至100μA，電流存儲窗口擴大至108，同時電流噪聲降至儀器檢測極限；二是開發(fā)雙脈沖編輯方法，抑制缺陷態(tài)捕獲電荷對存儲狀態(tài)穩(wěn)定性的干擾；三是利用柵注入模式，使重復(fù)擦寫操作所產(chǎn)生的介電層缺陷態(tài)遠離溝道區(qū)域，顯著提升循環(huán)穩(wěn)定性。

研究團隊在室溫條件下，實現(xiàn)了2249個（超過11比特）可清晰區(qū)分的電導(dǎo)狀態(tài)，并具備長時穩(wěn)定保持能力。狀態(tài)切換速度可達230ns，數(shù)據(jù)保持時間超過104s，擦寫循環(huán)壽命高于105次。即便經(jīng)歷105次擦寫操作以及在85°C高溫環(huán)境中，該器件仍可保持11比特的存儲密度。該成果刷新了浮柵/Flash類非易失存儲器的性能紀錄。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院等的支持。