上科大刘巍教授课题组 Nano Lett.: 基于稳定金属丝开关的高性能柔性聚合物忆阻器

2022-08-28 来源：高分子科技

随着人工智能、物联网等新信息技术的快速发展，计算与存储分离的冯·诺依曼结构在功耗和运行速度方面已难以满足需求。模拟人脑突触结构、发展神经网络计算被认为是克服冯·诺依曼瓶颈更为有效的计算体系结构。基于金属丝开关的有机聚合物忆阻器被认为是实现柔性非易失性存储以及类神经计算的最佳候选之一。然而，该类忆阻器在工作过程中导电金属丝的不稳定性极大的限制了其进一步的发展和实际应用。

基于此，上海科技大学物质学院刘巍教授团队提出，通过在聚合物（PEI，聚乙烯亚胺）介质层中预先掺入活性金属离子（Ag⁺，AgClO₄），可引导帮助形成更为稳定可靠的金属丝通路，防止其在循环过程中自发断开，极大地提升了忆阻器的循环稳定性。优化后的Ag/PEI- AgClO₄/Pt忆阻器可以在更小的工作电压下实现更长久且稳定的循环，其开关比始终保持在约10³。更为引人注目的是，不同于Ag/PEI /Pt体系的易失性，Ag/PEI- AgClO₄/Pt体系即使是在断开外部电压后，其阻值也仍可保持超过7000 s不发生改变，这为非易失性存储带来了希望。除此之外，该聚合物忆阻器还可在弯折状态或是经历过数百次弯折后仍表现出稳定的阻值切换性能，有望应用于柔性存储计算器件领域。

图1. PEI基忆阻器工作机理示意图

图2. 材料表征及Ag/PEI- AgClO₄/Pt器件制备

图3. Ag/PEI /Pt体系与Ag/PEI- AgClO₄/Pt体系的阻态切换性能对比

图4. Ag/PEI- AgClO₄/Pt柔性器件性能表征

图5. Ag/PEI- AgClO₄/Pt器件阻值转换机理示意图

以上相关工作以“High-Performance Flexible Polymer Memristor Based on Stable Filamentary Switching”为题发表在国际知名学术期刊《Nano Letters》上（DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02765）。论文通讯作者为上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授，第一作者为课题组博士研究生张鑫水。上海科技大学为第一完成单位。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c02765

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（责任编辑：xu）

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