基于二维原子晶体的新型忆阻器件研究

Memristive device is a resistive switch which can keep the internal resistance based on the applied voltage and current status. Having great application prospects, it also faces many challenges in the current key stage of “lab” to “fab”. While two dimensional (2D) atomic crystals (layered materials) have shown excellent electrical, optical, thermal, mechanical properties, they also provide an important opportunity to achieve a breakthrough for the memristive devices to get improvements of the structure and performance optimization by utilizing such new materials. In this project, we propose to explore the applications of the 2D atomic crystals on memristive devices. We will fabricate the novel memristive devices and selector devices based on graphene/oxide interface, and memristive devices based on transition metal dichalcogenides(TMD) memristive materials. We will further study their working mechanism and realize performance optimization. Finally transparent flexible memristor devices based on the heterostructures of 2D atomic crystals will be realized. Our project shows the potential of making a series of breakthroughs on studying novel memristors based on 2D atomic crystals, and making contributions to the development of the next generation information storage technology in China.

忆阻器件，是一种基于“记忆”外加电压或电流历史而改变电阻状态的电阻开关，在拥有巨大应用前景的同时，其在从科研转向研发的关键阶段也面临着诸多挑战。利用二维原子晶体材料在电学、光学、热学、机械等方面的优异性能，将可能为忆阻器件在新材料的运用、器件结构的改进、性能优化等方面实现突破提供重要的机遇。本项目拟利用我们在二维原子晶体及忆阻器件的加工、制备及测试方面的优势，研究并探索二维原子晶体及相关异质结构在忆阻器件方向上的应用。实现基于石墨烯/氧化物异质结构的新型忆阻器件和寻址选择器件，制备基于过渡金属硫族化物为开关材料的新型忆阻器件，系统研究其电学性质及工作机制，实现性能优化，并最终实现基于二维原子晶体异质结构的透明柔性忆阻器件。本项目有望在新型忆阻器件的探索上实现一系列创新和突破，为对我国下一代主流信息存储技术的发展做出贡献。

忆阻器件，是一种基于“记忆”外加电压或电流历史而改变电阻状态的电阻开关，在拥有巨大应用前景的同时，其在从科研转向研发的关键阶段也面临着诸多挑战。利用二维原子晶体材料在电学、光学、热学、机械等方面的优异性能，将可能为忆阻器件在新材料的运用、器件结构的改进、性能优化等方面实现突破提供重要的机遇。本项目利用我们在二维原子晶体及忆阻器件的加工、制备及测试方面的优势，研究并探索了二维原子晶体如，石墨烯、过渡金属硫族化合物及有这些材料组成异质结构在忆阻器件方面的应用。实现了基于石墨烯/氧化物异质结构的耐高温耐新型忆阻器件和高性能寻址选择器件，系统研究了这些器件的电学性质及工作机制，实现了性能优化，并最终实现基于二维原子晶体异质结构的透明柔性忆阻器件。此外，制备了基于过渡金属硫族化物为开关材料的新型忆阻器件，实现了对神经元，神经突触行为的电学模拟，并将忆阻器阵列应用于开发具有自主适应能力和学习能力的智能小车。本项目有望在新型忆阻器件的探索上实现一系列创新和突破，为对我国下一代主流信息存储技术的发展做出贡献。