北京大学，Science！

背景：铁电场效应晶体管（FeFET）作为下一代嵌入式存储与计算架构的关键器件，面临传统铁电材料在超薄尺度下性能退化、界面去极化及大面积均匀性差等挑战。二维范德华铁电材料因其无悬挂键的原子级平滑表面，为突破这些瓶颈提供了新思路，但兼具高性能与晶圆级可集成性的材料仍稀缺。研究目的：本研究旨在通过低温氧化二维半导体Bi₂O₂Se，实现晶圆级均匀、超薄范德华铁电氧化物Bi₂SeO₅的制备，并将其与二维半导体集成，以开发高性能、低功耗的FeFET器件。结论：成功合成了4英寸晶圆级Bi₂SeO₅，该材料在单层厚度下保持高介电常数和稳定的双轴铁电性，剩余极化达22 μC cm⁻²。基于Bi₂SeO₅-Bi₂O₂Se异质结构的FeFET阵列表现出低工作电压（0.8 V）、高耐久性（>1.5×10¹²循环）、快速写入速度（20 ns）及低器件间波动（<5%），并演示了亚1伏电压下的可重构存内逻辑电路。这一平台为后摩尔时代低功耗、高可靠存储与计算器件奠定了基础，具有重要的应用前景。