科學家為大面積缺陷型石墨烯的應用打開新思路—新聞—科學網

2020-12-04 科學網

 

記者3月13日從河北大學獲悉，該校閆小兵課題組通過電子能量損失譜和第一性原理計算，首次在憶阻器中證實了碳導電細絲的存在，並通過電場調控實現了仿生神經突觸功能。該研究為大面積缺陷型石墨烯的應用打開了新思路。相關成果近日發表於國際期刊Materials Horizons。

「對於石墨烯的研究人們都在追求高質量無缺陷，而大面積製備的石墨烯存在缺陷是無法避免的，並且隨著層數增多缺陷也越多，這也是迄今為止石墨烯在電子器件中應用面臨的最重要挑戰之一。」閆小兵告訴《中國科學報》，課題組設計了一種利用石墨烯缺陷邊緣碳原子不穩定性，在電場的調控下形成碳導電細絲，從而實現了具有神經調控功能的憶阻器。解決了傳統導電絲成核隨機性和不可控性的問題，提高了憶阻器開關電壓的均勻性和穩定性，降低了憶阻器器件的功耗。這也是缺陷型多層石墨烯在新型電子器件中的首次應用演示。

在本研究中，課題組對石墨烯層中碳原子的缺陷能進行了闡述，突破了石墨烯缺陷在電子器件中應用的局限性，創造性地設計了一種基於碳導電絲機制的憶阻器。首次提出用碳原子擴散動力學模擬生物突觸內鈣離子的動力學。並且獲得了高開關穩定性和低功耗的神經形態憶阻器。通過電子能量損失譜實驗數據和第一性原理計算，證明了由碳原子組成的細絲的形成以及碳原子在AlN膜中的擴散可能性。該研究為碳導電絲基憶阻器的發展及其在神經形態憶阻器中的應用提供了參考。

相關論文信息: https://doi.org/10.1039/C9MH01684H

 

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