非易失性自发铁电极化场是铁电材料在电子器件中应用的核心基础，但其常因缺陷位点的电荷俘获而减弱。由于铁电极化与电荷俘获机制本质相斥，且铁电材料中电荷俘获类型难以控制，实现两者之间的有效切换极具挑战。
本文新加坡国立大学和复旦大学李文武等人通过集成具有电子俘获位点的有机-无机杂化铁电层，在二维铁电异质结晶体管中实现了极性依赖的铁电转变。通过理论计算与实验验证，我们展示了基于半导体层极性的铁电表现与消除机制：电子多数的n型半导体表现出电荷俘获行为，而电子少数的p型晶体管则呈现铁电控制机制。利用该机制转变，我们的双极异质结晶体管实现了在单一器件内对非易失性存储与易失性突触权重调制的协同异质控制。
基于实验提取的器件参数，器件级仿真实现了92.9%的识别准确率，并将迁移学习网络的训练效率提升了20.7倍。
文章亮点：
- 极性依赖的铁电调控机制：首次在二维铁电异质结晶体管中实现基于半导体极性的铁电/电荷俘获切换，n型器件表现为电荷俘获，p型器件表现为铁电控制。
- 双功能一体化器件：在双极WSe₂晶体管中实现非易失性存储与易失性突触权重的协同调控，兼具长期记忆与实时学习能力。
- 高效神经形态计算应用：基于实验参数的迁移学习网络仿真，识别准确率提升至92.9%，训练效率提高20.7倍，展示出在低功耗智能计算中的巨大潜力。
Li, E., He, W., Wang, R. et al. Polarity-dependent ferroelectric modulations in two-dimensional hybrid perovskite heterojunction transistors. Nat Commun 16, 9382 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64387-x
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