随着以数据为中心的人工智能算法的快速发展，存算分立的传统冯·诺伊曼计算架构使海量数据处理面临严重的访问延迟和能量损耗。基于新材料探索具有新结构、新原理的新型存储器件以及存算融合策略是“后摩尔时代”实现高密度数据处理与存储的重要研究方向之一，将为数据的大规模并行运算提供新的硬件解决方案。二维材料因其独特的结构和物理化学性质受到广泛关注，已被应用于构筑各种高性能新型存储器件。何军教授课题组长期从事新型二维阻变材料及存储器件方面的研究（Adv. Mater. 2021, 33, 2007081；Sci. Bull. 2021, 66, 2288；Nano Lett. 2020, 20, 4144；Nat. Commun. 2019, 10, 4133），如通过增强二维过渡金属硫族化合物中缺陷导致的陷阱效应实现了兼具非易失性存储和红外探测功能的高性能器件，展现出高的编程/擦除态比（~108），光响应度（>105 A W-1）和光开关比（~108），为简化多功能器件的制造工艺和提升集成度提供了新思路。

近期，国际权威期刊Advanced Materials（《先进材料》）在线发表了何军教授课题组在二维阻变材料及新型存储器件方向取得的新进展，论文题目为：“High-performance Memristors based on Ultrathin Two-dimensional Copper Chalcogenides”（《基于超薄二维铜硫族化合物的高性能忆阻器》）。武汉大学物理科学与技术学院为该研究工作唯一通讯单位，何军教授为通讯作者，博士后尹蕾为第一作者。在该研究工作中，何军课题组开发了普适性的范德华外延法，成功合成了多种具有本征阻变行为的超薄二维铜硫族化合物，包括具有层状结构的Cu2Te纳米片和具有非层状结构的CuSe、Cu9S5纳米片。得益于具有低迁移势垒的高活性铜离子，二维铜基忆阻器展现出低的切换电压（~0.4 V）和功耗（~0.95 μW）、快的切换速度和高度的均一性。同时，器件在很宽的温度范围内（从80 K到420 K）都展现出稳定的保持能力和良好的循环耐力。以上结果有助于我们进一步探索高性能阻变材料，理解电阻切换的微观物理机制，对于低功耗电子器件的开发具有重要价值。

该研究工作得到了国家重点基础研发计划、国家自然科学基金等项目经费的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202108313

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12200-x

来源：武汉大学物理科学与技术学院