Nat. Nanotechnol.：MoS2原子片中单缺陷忆阻器效应的研究

Nanoyu

2020-11-10

非易失性电阻开关，也被称为忆阻器效应，即电场切换两端器件的电阻状态，已经成为高密度信息存储、计算和可重构系统发展中的一个重要概念。在过去的十年里，非易失性电阻开关材料(如金属氧化物和固体电解质)已经取得了长足的进步。长期以来，人们一直认为漏电流会阻止观察到纳米薄绝缘层的这种现象。然而，最近在过渡金属二卤化物和六方氮化硼夹心结构(也称为原子电阻器)的二维单分子膜中发现的非易失性电阻开关的发现驳斥了这一观点，并由于尺寸缩放的好处而增加了新的材料尺寸。

有鉴于此，美国得克萨斯大学奥斯汀分校Deji Akinwande 报道了以单层MoS₂为模型系统，阐明了单层MoS₂中空位缺陷处的电阻转换与金属吸附之间的一一对应关系。

文章要点

1）研究人员通过使用先前描述的金辅助机械剥落技术剥离到新沉积的金表面上而制备出MoS₂单层，同时该技术可产生大面积单层。金底层既用作STM研究的导电基底，又用作原位运输研究的底部电极。大规模STM图像显示了连续的MoS₂单层，这些单层无缝覆盖了底层金表面的阶地和台阶边缘。此外，MoS₂薄片的拉曼光谱和光致发光（PL）光谱与单层MoS₂的特征一致。

2）由于其固有的层状结构，MoS₂提供了与金属顶部和底部电极的尖锐、干净的界面，即使在存在空位缺陷的情况下也可以防止过多的隧穿电流。然而，在合适的电场作用下，电极上的吸附原子可以吸附在这些空位上，导致MoS₂ MIM器件的电阻发生可逆的变化。这种电阻转换效应有望存在于类似的2D材料中。

研究发现提供了对非易失性开关的原子性理解，并为精密缺陷工程（直至单个缺陷）打开了一个新的方向，以实现用于超高密度存储器，神经形态计算和射频通信系统的最小忆阻器单元。

Hus, S.M., Ge, R., Chen, P. et al. Observation of single-defect memristor in an MoS₂ atomic sheet. Nat. Nanotechnol. (2020)

DOI：10.1038/s41565-020-00789-w

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00789-w