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2020-03-17
??日前從河北大學(xué)獲悉，該校閆小兵課題組通過電子能量損失譜和第一性原理計算，首次在憶阻器中證實了碳導(dǎo)電細絲的存在，并通過電場調(diào)控實現(xiàn)了仿生神經(jīng)突觸功能。該研究為大面積缺陷型石墨烯的應(yīng)用打開了新思路。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際期刊Materials Horizons。
“對于石墨烯的研究人們都在追求高質(zhì)量無缺陷，而大面積制備的石墨烯存在缺陷是無法避免的，并且隨著層數(shù)增多缺陷也越多，這也是迄今為止石墨烯在電子器件中應(yīng)用面臨的最重要挑戰(zhàn)之一?！遍Z小兵告訴《中國科學(xué)報》，課題組設(shè)計了一種利用石墨烯缺陷邊緣碳原子不穩(wěn)定性，在電場的調(diào)控下形成碳導(dǎo)電細絲，從而實現(xiàn)了具有神經(jīng)調(diào)控功能的憶阻器。解決了傳統(tǒng)導(dǎo)電絲成核隨機性和不可控性的問題，提高了憶阻器開關(guān)電壓的均勻性和穩(wěn)定性，降低了憶阻器器件的功耗。這也是缺陷型多層石墨烯在新型電子器件中的首次應(yīng)用演示。
在本研究中，課題組對石墨烯層中碳原子的缺陷能進行了闡述，突破了石墨烯缺陷在電子器件中應(yīng)用的局限性，創(chuàng)造性地設(shè)計了一種基于碳導(dǎo)電絲機制的憶阻器。首次提出用碳原子擴散動力學(xué)模擬生物突觸內(nèi)鈣離子的動力學(xué)。并且獲得了高開關(guān)穩(wěn)定性和低功耗的神經(jīng)形態(tài)憶阻器。通過電子能量損失譜實驗數(shù)據(jù)和第一性原理計算，證明了由碳原子組成的細絲的形成以及碳原子在AlN膜中的擴散可能性。該研究為碳導(dǎo)電絲基憶阻器的發(fā)展及其在神經(jīng)形態(tài)憶阻器中的應(yīng)用提供了參考。
相關(guān)論文信息: https://doi.org/10.1039/C9MH01684H
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