忆阻器是独立于电阻、电容和电感之外的第四种基本电路元件;是具有记忆功能的非线性两端无源器件,它具有独特的电阻记忆功能。苏州大学贺竞辉和路建美教授课题组制备成了MASnBr3基的忆阻器件,其电阻开关比分布于102-103之间,可实现四进制存储且存储性能稳定,为高密度数据存储提供了启发。
忆阻器是构筑下一代信息技术的核心部件之一。数字型可通过两种稳定状态(分别用“0”和“1”进行表示)来实现数据存储功能的物理器件(存储单元)。其中纯无机材料材料选择空间有限,需要高温真空等苛刻制备条件。有机材料则种类丰富,但分子间作用力弱,高温和环境稳定性差。近年来,有机无机杂化钙钛矿材料因具有高光吸收系数、高载流子迁移率(电子、空穴同时传输)、可调节带隙,不仅作为光吸收材料用于光伏器件,还应用于光电探测器、晶体管、发光二极管等。本文使用MASnBr3材料制备成了忆阻存储器件,其双稳态特性不但具有电阻开关比大、工作电压低、稳定性高的特点;且可用于四进制阻变存储,获得了优异存储性能;并在柔性器件进行了应用试验。文章首先通过两步法在ITO玻璃上制备MASnBr3致密薄膜,并在其表面使用磁控溅射仪器溅射金电极,制备成MASnBr3基的忆阻器件。
其次在测试器件电性能时,发现MASnBr3基的忆阻器件能实现稳定的双稳态存储,其电阻开关比分布于102-103之间。
并发现通过控制不同的写入/擦除电压,器件可实现多进制存储。
此后文章深入探讨MASnBr3基的忆阻器件形成忆阻现象的内在机理。首次使用原位拉曼光谱和SEM元素分布揭示了MASnBr3材料中的溴离子在外加电场的作用下,从负电极向正电极发生迁移,并在金电极表面发生氧化还原反应。溴离子在电场作用下发生迁移之后留下的溴空位形成导电细丝,器件由高阻态转变成低阻态,这是MASnBr3基器件具有忆阻现象的根本原因。
最后MASnBr3基忆阻器可以用于在柔性器件中的应用。
最后,文章总结了MASnBr3基忆阻器的制备过程与电学性能(IV曲线)表征,其电阻开关比分布于102-103之间,并可多进制存储且存储性能稳定,为高密度数据存储、柔性器件数据存储等方向的发展提供了启发,将为相关领域学者的工作提供一定的参考。
该工作发表在InfoMat(DOI:10.1002/inf2.12066)上。个人简介:
路建美,苏州大学副校长,材料与化学化工学部教授。长期从事环保功能与多进制材料基础理论和应用开发研究,在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., 等国际知名刊物发表SCI论文388篇,他引超过6900次,H因子41。主持国家重点研发计划、国家科技支撑计划等国家重点重大项目16项,省部级项目16项。获国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖二等奖(1项),获授权美国发明专利12项及中国发明专利66项。
贺竞辉, 苏州大学教授,研究兴趣离子共轭材料、忆阻器、忆容器,在Nat. Communi.、Adv. Mater.,Chem. Sci.、等期刊发表论文30余篇。