格罗宁根大学 此图显示了锶钛氧化物是如何与石墨烯带结合的
这种结合为结合铁电材料和2D材料的忆阻异质结构开辟了一条新的途径
学分:格罗宁根大学班纳吉实验室 科学家们正在研究新材料，以创造基于人脑设计的神经形态计算机
一个关键的组件是一个忆阻设备，它的电阻取决于设备的历史——就像神经元的反应取决于以前的输入一样
格罗宁根大学的材料科学家分析了锶钛氧化物的行为，锶钛氧化物是忆阻器研究的平台材料，并使用二维材料石墨烯对其进行探测
2020年11月11日，研究结果发表在美国化学学会应用材料与界面杂志上
基于值为0或1的交换机的计算机
使用大量这样的二进制系统，计算机可以非常迅速地进行计算
然而，在其他方面，计算机不是很有效率
与标准微处理器相比，大脑在识别人脸或执行其他复杂任务时消耗的能量更少
这是因为大脑由神经元组成，这些神经元可以有除0和1之外的许多值，并且因为神经元的输出取决于先前的输入
氧空位 为了制造忆阻器、具有过去事件记忆的开关，通常使用锶钛氧化物(STO)
这种材料是钙钛矿，其晶体结构取决于温度，在低温下可以成为初期铁电体
铁电性能在105开尔文以上丧失
伴随这些相变的畴和畴壁是积极研究的主题
然而，这种材料为什么会有这样的表现还不完全清楚
格罗宁根大学泽尼克高级材料研究所的功能材料自旋电子学教授塔马利卡·班纳吉说:“这是独一无二的。”
晶体中的氧原子似乎是其行为的关键
“氧空位可以穿过晶体，这些缺陷很重要，”班纳吉说
“此外，畴壁存在于材料中，当对其施加电压时，它们会移动
“无数的研究试图找出这是如何发生的，但是深入研究这些材料是复杂的
然而，班纳吉的团队成功地使用了另一种属于自己的材料:石墨烯，二维碳片
导电性 “石墨烯的性质是由其纯度决定的，”班纳吉说，“而STO的性质是由晶体结构的缺陷决定的
我们发现将它们结合起来会带来新的见解和可能性
“这项工作大部分是由班纳吉博士完成的
D
学生陈思
她将石墨烯带放在STO薄片上，通过扫描正负电压之间的栅极电压来测量不同温度下的电导率
“当栅极电压产生过量的电子或正空穴时，石墨烯就会导电，”陈解释说
“但是在狄拉克点，也就是电子和空穴非常少的地方，电导率是有限的
" 在正常情况下，最小导电率位置不会随着栅极电压的扫描方向而改变
然而，在STO顶部的石墨烯带中，前向扫描和后向扫描的最小电导率位置之间有很大的间隔
这种效应在4开尔文时非常明显，但在105开尔文或150开尔文时不太明显
对结果的分析以及在乌普萨拉大学进行的理论研究表明，STO表面附近的氧空位是造成这种现象的原因
记忆 班纳吉:“低于105开尔文的相变拉伸了晶体结构，产生了偶极
我们表明氧空位在畴壁上积累，这些畴壁为氧空位的运动提供了通道
这些通道是STO记忆行为的原因
“STO晶体结构中氧空位通道的积累解释了最小电导率位置的偏移
陈还进行了另一项实验:“我们将栅极电压保持在-80 V，并测量了石墨烯中的电阻，持续了将近半个小时
在此期间，我们观察到电阻的变化，表明从空穴到电子的电导率发生了变化
“这种效应主要是由STO表面氧空位的积累造成的
总之，实验表明，结合的show石墨烯材料的性质通过电子和离子的运动而改变，每一个都在不同的时间尺度上
班纳吉:“通过收获其中一个，我们可以利用不同的反应时间来创造记忆效应，这可以与短期或长期记忆效应相比较
这项研究对STO忆阻器的行为提出了新的见解
“与石墨烯的结合为结合铁电材料和二维材料的忆阻异质结构开辟了新的途径
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
