葛军博士等在单层氮化硼二维材料忆阻器研究取得进展
2021-06-16 10:50   审核人:

亚博网APP手机版葛军博士等在单层氮化硼二维材料忆阻器研究取得进展

       二维材料具有超薄原子厚度、宽可调带隙以及高机械灵活性等特性,在凝聚态物理、材料科学和纳米技术领域得到了广泛的关注和研究。六方氮化硼(h-BN)作为一种超薄二维纳米材料,除了具备二维材料共有的结构特点和优异性质,还具有良好绝缘特性,是阻变存储器(ReRAMMIM结构(金属/绝缘体/金属)中的绝缘层材料合适的候选者。然而,基于超薄h-BN的忆阻器件通常存在工作电流高、不稳定和寿命短等问题,限制了这类忆阻器件在数据存储领域的发展。

    本研究开展了基于单层h-BN忆阻器的研究,在忆阻器的顶电极Ag和单层h-BN薄膜之间旋涂一层薄聚合物层(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA),对提高Ag/h-BN/Cu忆阻器的性能起关键作用,如图1a)所示,不仅可以限制导电细丝的过渡生长,还可以阻止底部铜箔形成多余的导电细丝。图2展示了Ag/PMMA/h-BN/Cu忆阻器稳定的双极型电阻开关、低工作电压(<500mV)、高开/关比(高达105)、长保持时间(>105s)和优异的耐弯折特性,PMMA层的插入使器件的性能得到了显著的提升。此外,通过第一性原理(ab-initio)仿真、导电原子力显微镜(CAFM)观察、变温测试和曲线拟合的方式,验证了该结构忆阻器电荷传输机制:在高阻态时是隧穿传导,在低阻态时金属离子取代晶格空位形成金属导电细丝。本工作所用到的PMMA制备简单且成本低,是提高基于单层二维材料忆阻器性能的一种可行方法。

    上述工作以A sub-500 mV monolayer hexagonal boron nitride based memory device为题发表在中科院一区TOP期刊《Materials and Design》,葛军博士和黄海鸣博士并列为第一作者,通讯作者是葛军博士和潘书生教授。

 

 

1  Ag/PMMA/h-BN/Cu器件 (a)阻态切换示意图; (b)典型I-V曲线

 

 

2Ag/PMMA/h-BN/Cu器件的(a) 100次循环的I-V曲线; (b) 工作电压范围; (c) 耐久性循环测试的开关电流分布; (d) 数据保持时间; (e) 不同机械应力下的I-V曲线; (f) 1%机械应力下重复弯折的耐久性测试

 

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127520309023

关闭窗口