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本文介绍的薄膜铁电光电存储器研究来自新加坡国立大学电气与计算机工程系龚萧副教授团队，该团队长期致力于推进纳米尺度半导体器件及混合存储技术的前沿研究，旨在为未来的高速通信和节能存储解决方案做出贡献。龚萧副教授同时也是新加坡国立大学广州创新研究院的博士生导师。

研究成果展示

为减少系统复杂性并连接电子电路与光子电路之间的界面，我们亟需一种能够同时通过电和光访问的非易失性存储器。然而，考虑到大规模互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容集成的潜力，目前仍缺乏实际的解决方案。在此，我们展示了一种基于三维单片集成铁电硅环形谐振器的非易失性光电存储器的实验验证。

“我们成功展示了通过电和光两种方式进行存储器的编程和擦除，这得益于光电转换和电光转换的辅助。该存储单元在5V的低工作电压下表现出6.6 dB的高光学消光比，并具有4 × 104次循环的耐久性。”

此外，该研究详细分析了多级存储能力，表现出稳定的性能，原始位错误率低于5.9 × 10-2。此项突破性工作可能成为未来混合电子-光子系统的关键技术推动力，目标应用涵盖光子互连、高速数据通信以及类脑计算等广泛领域。

图1为主要研究成果

(Zhang et al. Light: Science & Applications(2024)13:206)(https://doi.org/10.1038/s41377-024-01555-6)

团队研究介绍

新加坡国立大学电气与计算机工程系龚萧副教授研究团队在氧化物半导体场效应晶体管器件、铁电存储器以及前沿光电集成领域具有较为深厚的学术积累和较强的研究基础。团队利用非晶铟镓锌氧化物（IGZO）、氧化铟锡（ITO）或氧化锌（ZnO）等材料开发高性能晶体管，并通过工艺创新如数字刻蚀（Digital Etch）等实现了优异的电学性能。

龚萧副教授研究团队还致力于器件可靠性研究和机理分析，并通过开发相应的物理的模型，提供了关于器件长期性能和稳定性的深入理解。在存储技术领域，研究团队率先开发了与3D后端互连（BEOL）兼容的、具有出色的能效、存储保持性和耐久性的铁电存储器。此外，研究团队还研究开发了应用于光子互连和神经形态计算的、基于铁电硅环形谐振器的非易失性光电存储系统。

From left to right: Mr. Zheng Zijie, Associate Professor Gong Xiao, Dr. Han Kaizhen

龚萧副教授团队分别在2023年六月和九月举办的IEEE VLSI和ICICDT上荣获双项殊荣，彰显了团队在半导体存储技术研究领域的领先地位。

龚萧副教授领导的研究团队分别在2023年6月和9月举办的国际知名的半导体领域两大顶级会议——IEEE VLSI 2023和ICICDT 2023上荣获了两项重要奖项。在IEEE VLSI 2023会议上，团队在铁电电容存储器方面的研究突破了传统存储技术的瓶颈，显著提高了计算系统的能效，受到业界的高度评价。而在ICICDT 2023会议上，团队展示了他们在电荷域内容寻址存储器方面的研究成果，该研究提出了在一次性学习应用中具有广泛前景的创新解决方案，为该领域研究做出卓越贡献。

龚萧副教授表示，研究团队的成就离不开新加坡国立大学电气与计算机工程系一流的研究环境与资源支持。这些荣誉不仅是对团队多年努力的认可，更是对未来研究的激励。

未来，龚萧副教授领导的研究团队将继续深入探索半导体存储技术的前沿领域，以创新为动力，致力于推动半导体技术的持续进步，为全球高性能、低功耗计算提供更强有力的支持，助力全球信息技术产业的蓬勃发展。