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寧波材料所在碳基電子學(xué)器件研究中取得進(jìn)展

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:數(shù)字儲能網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2015-04-21 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:憶阻器是除電阻器、電容器、電感器之外的第四種基本無源電子器件。憶阻器有著很簡單的金屬/介質(zhì)層/金屬三明治結(jié)構(gòu),集成度高,可以用于新型高密度電阻型存儲器。憶阻器具有電阻的量綱,但有著不同于普通電阻的非線性電學(xué)性質(zhì),其阻值會隨著流經(jīng)電荷量而發(fā)生改變,并且能夠在電流斷開時(shí)保持之前的阻值狀態(tài),即具有記憶功能。憶阻器的這些特性與生物大腦中神經(jīng)突觸的工作原理及結(jié)構(gòu)有著高度相似性,因此在新型神經(jīng)突觸仿生電子器件領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。

近期,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所功能薄膜與智構(gòu)器件研究團(tuán)隊(duì)的陳浩、李俊在研究員諸葛飛的指導(dǎo)下,采用自組裝方法制備了具有錐形納米孔洞結(jié)構(gòu)的非晶碳薄膜材料,在此基礎(chǔ)上,制備了無需電形成過程的憶阻器件。如圖1所示,在金屬電極的沉積過程中,金屬會填充納米孔洞,在非晶碳薄膜中自然形成納米尺寸導(dǎo)電細(xì)絲,因此,該憶阻器件有效避免了電壓較大的電形成過程。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),孔洞中納米金屬絲表現(xiàn)出單晶結(jié)構(gòu)(圖2),而文獻(xiàn)報(bào)道的通過電形成過程生成的金屬導(dǎo)電細(xì)絲都是連續(xù)或者不連續(xù)的多晶結(jié)構(gòu)?;趩尉Ы饘賹?dǎo)電絲的碳基憶阻器件表現(xiàn)出優(yōu)良的高溫時(shí)間保持特性,并且實(shí)現(xiàn)了多個(gè)電阻態(tài)的可控調(diào)制,這些電阻態(tài)可以用來模擬神經(jīng)突觸的不同強(qiáng)度,因此,該器件在新型神經(jīng)突觸仿生電子學(xué)領(lǐng)域具備應(yīng)用潛力。研究結(jié)果申請發(fā)明專利兩項(xiàng)(201310445981.6201310446932.4),并且發(fā)表在Carbon76,459-463,2014)和Applied Physics Letters106,083104,2015)。

相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金(5127226161474127)和“973”課題(2012CB933003)的資助。

 

納米尺寸導(dǎo)電細(xì)絲形成示意圖

 

納米金屬絲單晶結(jié)構(gòu)示意圖

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