基于二维半导体的浮栅晶体管为紧凑型存储器件提供了一个有前景的平台，然而横向器件几何结构在决定其迟滞特性中所起的作用仍未得到充分理解[1,2]。在此，我们研究了具有系统性变化器件尺寸的MoS₂浮栅晶体管，并引入了几何面积比（𝑅𝐴 = 𝐴CH−FG/𝐴G−FG）来量化沟道、浮栅和控制栅之间的相对重叠几何结构（图1a）。存储窗口（MW）随𝑅𝐴增大而显著增大，表明存储响应存在明显的几何依赖调制（图1b），而在大𝑅𝐴时该增大逐渐减弱（图1c）。扫描速率测量进一步表明，在较慢的栅极扫描下MW增强，且这种依赖的程度随𝑅𝐴变化，表明器件几何结构与有限电荷转移动力学之间存在相互作用（图1d）。在相同几何结构和测量条件下对60个器件的测量进一步证明了良好的器件间可重复性（图1e）。结合Fowler–Nordheim隧穿的瞬态TCAD仿真进一步表明，改变𝑅𝐴会显著改变栅极扫描过程中浮栅电荷的演化，这与实验观察到的迟滞调制一致（图1f）。模拟的Δ𝑄FG演化与测得的MW之间的对应关系支持浮栅电荷调制是几何依赖存储行为的潜在物理机制。这些结果确立了横向几何结构作为调控浮栅存储特性的有效设计参数，并在器件尺寸、浮栅电荷动力学和电学迟滞之间提供了物理联系。
图1：MoS₂浮栅晶体管中几何依赖的存储行为。（a）器件示意图及几何面积比 𝑅𝐴 = 𝐴CH−FG/𝐴G−FG 的定义，其中 𝐴CH−FG 和 𝐴G−FG 分别表示沟道-浮栅和栅极-浮栅的重叠面积。（b）不同 𝑅𝐴 下具有代表性的双扫描 𝐼𝐷–𝑉𝐺 特性曲线。（c）提取的存储窗口（MW）随 𝑅𝐴 的变化关系。（d）代表性 𝑅𝐴 值下 MW 的频率依赖性。（e）在相同条件下测量的60个器件的 𝐼𝐷–𝑉𝐺 特性曲线。（f）TCAD模拟的不同 𝑅𝐴 下浮栅电荷变化 Δ𝑄FG，显示出几何依赖的电荷演化。
[1] Y. Cai 等，Nature Communications 16, 2649 (2025)。[2] Y. Wang 等，Nature Communications 16, 9268 (2025)。
