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ACS Appl. Mater. Interfaces:基于Ti3C2MXene氧化物纳米片的电阻记忆和突触学习应用


一、文章概述
MXene是一种新的二维(2D)纳米材料,因其优良的电气、机械和化学支撑而引起了工业界和学术界的极大兴趣。然而,基于mxene的器件工程很少被报道。在本研究中,作者通过工程顶部电极,探索了Ti3C2MXene在数字和模拟计算中的应用。为此,采用简单的化学工艺合成了Ti3C2MXene,利用各种分析工具研究了其结构、组成和形态特性。最后,作者探讨了其在双极电阻开关(RS)和突触学习设备中的潜在应用。深入研究了顶部电极(Ag、Pt和Al)对Ti3C2mxene基存储器件的RS特性的影响。与Ag和Pt顶部的电解基装置相比,Al/Ti3C2/Pt器件表现出更好的RS,操作更可靠。因此,作者选择了Al/Ti3C2/Pt记忆器件来模拟增强和抑制突触特性,以及基于峰值时间依赖的可塑性的Hebbian学习规则。
二、图文导读
图1.(a)Ti3AlC2和Ti3C2MXene的XRD和拉曼光谱。
上图中,(a)是Ti3AlC2(HF蚀刻前)和Ti3C2MXene(HF蚀刻后)的光谱;(b)是在5−10°的2θ范围内的XRD光谱;(c)是Ti3AlC2和Ti3C2MXene的拉曼光谱。
图2.Ti3C2纳米片的SEM、EDS元素图以及EDS图谱。
图3 .Ti3C2MXene器件的电极依赖性和内存保留性。

图4.突触特性和基于STDP的增强和抑制。
图5.Ag/Ti3C2/Pt、Pt/Ti3C2/Pt和Al/Ti3C2/Pt器件可能的丝状RS机制。
三、全文总结
综上所述,我们研究了不同TEs对Ti3C2MXene记忆细胞RS特性的影响,并使用优化后的设备来模拟突触特性。电学表征结果表明,Al/Ti3C2/Pt存储器件的RS性能优于Ag/Ti3C2/Pt和Pt/Ti3C2/Pt内存设备。有趣的是,所有基于mxene的设备都表现出双值q−φ行为,表明具有主要的记忆效应。与其他两种器件相比,Al/Ti3C2/Pt记忆器件表现出良好的记忆窗口、RS期间的适度变化和良好的记忆保留能力。
文章链接:
https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c19028
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