1988
2019-06-07
??憶阻器是由功能層及其兩端的電極組成的兩電極器件。其工作原理是基于功能層的電雙穩(wěn)態(tài)實現(xiàn)的，具體表現(xiàn)為器件的電流在電壓作用下會出現(xiàn)突然變大并保持該狀態(tài)的現(xiàn)象。憶阻器的這種在電學(xué)刺激下連接增強(qiáng)或者減弱的特點，與神經(jīng)突觸的工作原理十分相似，因此在人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和制備中有著十分良好的應(yīng)用前景。而尋找在嚴(yán)苛環(huán)境下（高溫、溶劑等環(huán)境）電學(xué)性能依然穩(wěn)定的功能層是真正實現(xiàn)人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)制備的關(guān)鍵。
日前，天津大學(xué)天津市分子光電重點實驗室的雷圣賓教授和胡文平教授團(tuán)隊，利用均苯三甲醛(BTA)和對苯二胺(PDA)通過希夫堿反應(yīng)在空氣-水界面上合成了晶圓尺寸、均勻且具有自支撐性能的二維聚合物薄膜(2DPBTA+PDA)。希夫堿二維聚合物共價、多孔、絕緣的特點，非常適合用于電化學(xué)金屬化憶阻器，因此，研究者設(shè)計了Ag/2DPBTA+PDA/ITO結(jié)構(gòu)的憶阻器件，并對其電學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，該器件表現(xiàn)出雙極性非易失性電阻轉(zhuǎn)換行為，并且其開關(guān)比可以通過二維聚合物的厚度從102到103進(jìn)行有效的調(diào)控。進(jìn)一步研究表明，該器件是基于活性電極Ag在電壓作用下的電化學(xué)金屬化過程實現(xiàn)的。該工作首次將二維聚合物應(yīng)用在憶阻器件中。
進(jìn)一步研究表明，基于二維聚合物薄膜較好的耐熱和耐溶劑性能，Ag/2DPBTA+PDA/ITO在300攝氏度煅燒后和在不同的溶劑中都表現(xiàn)出良好的電阻轉(zhuǎn)換行為。而其穩(wěn)定的共價結(jié)構(gòu)和柔性特征使二維聚合物薄膜在制備超薄和柔性器件時具有很大的優(yōu)勢。在這篇文章中，他們利用2.6 nm厚的2DPBTA+PDA薄膜所制備的憶阻器是目前有機(jī)功能層最薄的憶阻器件。
圖1. Ag/2DPBTA+PDA/ITO器件的工作原理。
圖2. Ag/2DPBTA+PDA/ITO器件電學(xué)性能的研究及機(jī)理探索。
圖3. 基于2DPBTA+PDA的憶阻器件在嚴(yán)苛環(huán)境中的電學(xué)性質(zhì)及在超薄和柔性器件中的應(yīng)用。
基于希夫堿二維聚合物的憶阻器在嚴(yán)苛環(huán)境中所表現(xiàn)出的穩(wěn)定的電阻轉(zhuǎn)換行為及其在柔性器件中應(yīng)用的工作，可能為可穿戴電子設(shè)備、智能皮膚和微創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的應(yīng)用提供良好的設(shè)計思路。該工作以“A Robust Nonvolatile Resistive Memory Device Based on a Freestanding Ultrathin 2D Imine Polymer Film”為題，發(fā)表在Advanced Materials上（DOI : 10.1002/adma.201902264）。
文獻(xiàn)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902264
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