Small:范德华接触制备无损伤氮化硼阻变存储器

非易失性的阻变存储器被认为是下一代信息存储和计算的关键元件,二维材料由于突出的物理和化学性质,越来越多的研究开始关注二维材料在阻变存储器中的应用。当器件的垂直尺寸缩小到纳米级甚至原子级后,高质量的二维材料可以抑制泄漏电流的问题。但是,在标准的金属电极制备过程(蒸发或溅射)中,高能量的金属原子轰击会使超薄二维材料在结构/界面上遭到严重破坏,导致器件的存储性能下降。金属转移的技术可以通过机械组装的方法将金属图案转移到目标基底,从而制备高质量的金属/二维材料界面,这也为制造无损伤的高性能器件提供了一种实用途径。

近日,深圳大学韩素婷课题组提出了一个简单的金属电极转移的方法,制备出无损伤的基于二维氮化硼的阻变存储器,显著提高了器件的可靠性。该方法使用疏水的聚合物作为支撑层,PDMS作为“印章”,在周围滴入去离子水后,水会侵入聚合物/基底界面,从而使PDMS/聚合物/电极与基底分离,最后手动转移至目标基底。此过程成本低,耗时短,使用的均为无污染的材料。

1 金属电极转移过程

通过将图案化金属转移到氮化硼上,氮化硼的层状结构得到完好的保存,同时可以形成物理接触的异质结构以及锐利的界面。而通过热蒸镀方法制备的金属电极会导致金属原子的渗入和氮化硼的层状结构的破坏,引入不可控的缺陷。

2 转移电极的界面

通过金属电极转移方法制备的阻变存储器具有较高的稳定性和存储性能,其中电流开关闭高达107,开启时间约为40 ns,数据保持时间长达20000 s,而直接蒸镀电极的器件则无法形成有效的开启和关闭过程,侧面证明了在电极制备过程中金属原子的渗透。

3 转移电极的界面

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论文信息:

A van der Waals Integrated Damage-Free Memristor Based on Layered 2D Hexagonal Boron Nitride

Jing-Yu Mao, Shuang Wu, Guanglong Ding, Zhan-Peng Wang, Fang-Sheng Qian, Jia-Qin Yang, Ye Zhou, Su-Ting Han*

Small

DOI: 10.1002/smll.202106253

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202106253