铁电材料在广泛的半导体器件应用中发挥着重要作用。二维 (2D) 范德华 (vdW) 铁电材料具有明显不同于传统块体铁电材料的特性，进一步激发了人们的浓厚兴趣。将铁电体集成到基于二维层状材料的器件中有望提供有趣的工作原理，并为下一代电子器件增加所需的功能。

图1. 集成了铁电材料的二维器件：材料、结构和应用

近日，深圳大学韩成教授和新加坡国立大学陈伟教授在ACS Nano上发表综述，对铁电材料集成到二维器件中的最新进展进行了回顾，并提出了该领域目前面临的挑战、对应的解决方案和未来发展趋势。

首先，论文介绍了铁电材料的基本特性并讨论了目前与二维器件兼容的各种铁电材料，包括传统的薄膜铁电材料和新兴的2D vdW铁电材料。其中，着重分析了材料中铁电的起源，并特别关注已通过实验实现的集成到二维器件中的铁电材料。

然后，论文总结了六种集成了铁电材料的二维器件的器件架构和相应的工作机制，包括铁电晶体管（FeFET）,铁电半导体晶体管（FeSFET），铁电隧穿结（FTJ），铁电二极管（FD）等。

最后，论文重点介绍了受益于铁电材料的良好特性而在不同方向取得应用的二维器件，包括负电容场效应晶体管、神经形态器件、非易失性存储器和可编程器件。其中特别强调了2D vdW铁电材料的应用。

这篇综述系统回顾了集成了铁电材料的二维半导体器件在下一代电子产品中应用的最新进展。传统的薄膜铁电材料已成功集成到二维 FeFET 中，从而提高了器件性能。随着二维电子学的快速发展，二维铁电材料由于其原子级薄的性质、有希望的 vdW 集成等特性逐渐成为研究热点。尽管如此，将铁电体集成到二维器件中的研究仍处于起步阶段，仍存在很大的挑战需要解决。在材料层面，虽然 2D vdW 铁电体被认为是与2D 半导体集成的有希望的选择，并且其中一些已成功合成，但只有少数 vdW 铁电体被应用于 2D 器件。此外，2D vdW铁电体难以大面积生长，这对晶圆级器件制造提出了很大挑战。在器件层面，将多个器件集成到一个功能系统中仍然具有挑战性。具体来说，(i) 实现具有优异再现性的器件，以及 (ii)实现与现有 CMOS 技术兼容的二维异质结构的可扩展组装。相关论文发表在ACS Nano上，新加坡国立大学博士研究生金腾宇、毛靖宇为文章的第一作者， 韩成、陈伟教授为通讯作者。