Black phosphorus (BP) has emerged as a promising 2D material for next-generation electronic and optoelectronic devices in the past decade. Recently, the chemical vapor transport (CVT) method has been a widely adopted technique for synthesizing high-quality BP films. In this work, we report the successful growth of large-area BP films using CVT method, achieving epitaxial growth on Au₃SnP₇/SiO₂/Si substrates. The resulting BP films were systematically characterized by atomic force microscopy (AFM), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). These characterizations confirmed the high quality, crystallinity, and uniformity of the BP films. We further integrated the BP films into both vertical and lateral memristor structures. The vertical BP memristor structure demonstrated a 2 × 2 crossbar array with excellent endurance over 30000 cycles and an ON/OFF ratio exceeding 25. Meanwhile, the lateral BP memristor exhibited long-term plasticity (LTP) and long-term depression (LTD) characteristics, requiring a pulse width as short as 10 μs, making these devices promising candidates for neuromorphic computing applications.

中文翻译：

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通过化学气相传输对垂直和横向忆阻器器件进行大面积黑磷分析


在过去十年中，黑磷 （BP） 已成为下一代电子和光电器件的一种有前途的 2D 材料。最近，化学气相传输 （CVT） 方法已成为合成高质量 BP 薄膜的广泛采用的技术。在这项工作中，我们报道了使用 CVT 方法成功生长大面积 BP 薄膜，在 Au₃SnP₇/SiO₂/Si 衬底上实现了外延生长。通过原子力显微镜 （AFM）、拉曼光谱、X 射线衍射 （XRD）、扫描电子显微镜 （SEM） 和透射电子显微镜 （TEM） 系统表征所得的 BP 薄膜。这些表征证实了 BP 胶片的高质量、结晶度和均匀性。我们进一步将 BP 薄膜集成到垂直和横向忆阻器结构中。垂直 BP 忆阻器结构展示了 2 × 2 交叉开关阵列，在 30000 次循环中具有出色的耐用性，ON/OFF 比超过 25。同时，横向 BP 忆阻器表现出长期可塑性 （LTP） 和长期抑制 （LTD） 特性，需要短至 10 μs 的脉冲宽度，使这些器件有望成为神经形态计算应用的候选者。