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利用带有极性有机阳离子的 2D Ruddlesden-Popper 钙钛矿用于超灵敏多位非易失性晶体管型光忆阻器

ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2023-12-14 , DOI: 10.1021/acsnano.3c09595
Po-Ting Lai, Cheng-Yueh Chen, Hao-Cheng Lin, Bo-Yuan Chuang, Kai-Hua Kuo, Christopher R. Greve, Tsung-Kai Su, Guang-Hsun Tan, Chia-Feng Li, Sheng-Wen Huang, Kai-Yuan Hsiao, Eva M. Herzig, Ming-Yen Lu, Yu-Ching Huang, Ken-Tsung Wong, Hao-Wu Lin


由于其快速数据传输和低功耗的潜力,光忆阻器被认为是下一代基于硬件的神经拟态计算最有前途的候选者之一。然而有趣的是,到目前为止,光忆阻器很少表现出真正具有高光敏感性的非易失性存储特性。在此,我们展示了利用二维(2D)Ruddlesden-Popper(RP)钙钛矿和高极性供体-受体型推拉有机阳离子4-(5-(2-氨基乙基)噻吩-2-基)的超灵敏光忆阻器)苯甲腈+ (EATPCN + ),作为电荷俘获层。在(EATPCN) 2 PbI 4器件中观察到高线性度和几乎零衰减的保留,这与由非极性有机阳离子组成的传统2D RP钙钛矿器件非常不同,例如苯乙胺+ (PEA + ) 和辛胺+ ( OA + ),以及由甲胺+ (MA + ) 组成的传统 3D 钙钛矿器件。双重优势,包括理想的空间晶体排列和工程能带排列,阐明了 (EATPCN) 2 PbI 4器件卓越性能的机制。优化的 (EATPCN) 2 PbI 4光忆阻器还显示出 87.9 V 的存储窗口和 10 6的开/关比,保留时间至少为 2.4 × 10 5 s,并且在 >10 5写入-读取-擦除后保持不变–阅读耐力周期。光刺激和每次状态更新的读取过程的能耗也非常低,分别为 1.12 和 6 fJ。 同时实现了极低的功耗和高光响应性。高光敏度超过最先进的商用脉冲能量计几个数量级。凭借出色的线性度和保留能力,兔子图像由 (EATPCN) 2 PbI 4光忆阻器重建,真实地呈现图像,不会随着时间的推移而褪色。最后,利用(EATPCN) 2 PbI 4光忆阻器强大的~8位非易失性增强和抑制水平,CIFAR-10图像分类和MNIST手写数字分类的识别任务准确率分别达到89%和94.8% 。这项研究首次报告了利用 2D RP 钙钛矿中的功能性供体-受体型有机阳离子来制备高性能光忆阻器,其特性在当前卤化物钙钛矿中不存在。




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更新日期:2023-12-14
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