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新型瞬态电子器件——无机卤化物钙钛矿CsPbBr3薄膜的瞬态阻变存储器

瞬态电子技术是指采用特定的材料或工艺所制备的器件在实现与完成指定功能后,可在外界条件的可控触发下,器件的物理形态或功能特性在预期时间内发生部分或者完全消失的一种新兴技术。瞬态电子器件颠覆了传统电子器件的概念,引起了科研人员极大的研究兴趣和关注。目前,瞬态电子器件的研究已涵盖了生物植入晶体管、瞬态电感耦合圈、瞬态充电电池等,然而,瞬态电子技术仍然处于研发的起步阶段,未来还需要更深入与系统的研究。

阻变存储器被认为是下一代存储技术的有力候选者。传统的阻变存储器具有高密度、读写速度快、功耗低等优点。近年来,金属氧化物、氮化物及硫化物等薄膜已被证实具有良好的电阻转变特性。此外,科研人员仍在积极努力地探索新型的阻变材料、先进的工艺技术、性能优异的器件结构和器件的阻变机制。目前,在阻变存储器的多功能特性方面,瞬态阻变存储器因其能够满足未来瞬态信息存储系统的需求,具有重要的应用价值。现今已有较多的研究工作聚焦于瞬态非易失性阻变存储器,如基于生物可降解薄膜(蛋清薄膜与丝素蛋白薄膜)或水溶性Mg电极的瞬态阻变存储器,此类瞬态阻变存储器需要较长的时间才能降解。因此,瞬态电子器件目前存在两方面需要解决的问题,一方面,减少瞬态降解时间和优化降解条件已成为改善瞬态性能的关键问题;另一方面,寻找新颖的瞬态电子材料仍然是一项重要研究任务。

新型瞬态电子器件——无机卤化物钙钛矿CsPbBr3薄膜的瞬态阻变存储器

重庆大学光电工程学院唐孝生研究员、胡伟副教授开展合作,通过利用无机卤化物钙钛矿独特的物理化学性质和薄膜器件的优异光电性能,合理地采用CsPbBr3钙钛矿薄膜作为阻变层,首次研究了柔性PET基底上Ag/CsPbBr3/PEDOT:PSS/ITO结构的瞬态阻变存储器,研究证明了该器件具有操作电压低、良好的弯曲耐久性和可重复性等优点,并提出该器件可能的阻变机制归因于Ag导电丝在无机卤化物CsPbBr3薄膜内部的形成和断裂。此外,值得注意的是,CsPbBr3阻变薄膜可在60秒内完全溶解于去离子水中,与此伴随着器件光学与电学性能的消失。这一研究为理解和设计无机卤化物钙钛矿的瞬态器件提供了机会,补充了传统阻变存储器的局限性,并对安全存储设备、一次性电子器件和零浪费的电子设备的研究提供了新的思路。

此项研究工作为无机卤化物钙钛矿的瞬态电子器件研究打开了一扇窗户,并为研究新型瞬态材料的电子器件提供了新的思路。相关论文发表在Advanced Electronic Materials (DOI: 10.1002/aelm.201700596)上。

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