西安电子科技大学常晶晶教授团队Infomat: 基于卤化铅钙钛矿的阻变随机存储器研究进展及IEEE Electron Device Letters：基于2D 钙钛矿单晶的阻变存储器件
日期：2021-03-29 14:02 点击量：
西安电子科技大学微电子学院常晶晶研究团队为更好理解卤化物钙钛矿的阻变存储器(Resistive random access memory, RRAM）的阻变机理对器件的影响，对其研究进展进行了综述，相关文章在《Infomat》上发表，并被选为封面文章。
物联网时代的到来，导致大量存储和处理数据问题的出现。传统的硅基非易失性存储器微型化接近极限，研究人员正在寻找新的结构和材料来满足使用要求。电阻随机存取存储器(RRAM)因其运行速度快、密度高、功耗低，而作为新一代的存储器件从众多存储器中脱颖而出，它有望突破摩尔定律并解决被广泛关注的冯·诺依曼极限。钙钛矿氧化物、金属氧化物、二维材料等都有报道用于RRAM器件中。
卤化铅钙钛矿材料因其优异的电荷传输特性，弱光敏感性，工艺制备上又兼具低温溶液旋涂法及成本可控的优点，近年来在光电器件方面广泛应用。利用卤化铅钙钛矿材料作为存储介质，在RRAM领域取得了显著进展。特别是将钙钛矿材料的光敏性与RRAM器件相结合而形成的基于钙钛矿的光电RRAM，与普通RRAM相比，扩展了器件的应用多样性。因此，对现有的卤化铅钙钛矿RRAM的研究成果进行整合和总结是必要的。
钙钛矿阻变存储的综述首先对RRAM的概念，目前的研究和发展，以及表征器件性能的关键参数(耐久、保持、电阻比、工作电压和开关速度)进行了简单介绍。接着讨论了RRAM的器件工作原理，包括导电丝模型、界面效应和电子效应。最后总结了有机-无机和全无机卤化铅钙钛矿RRAM器件的，并指出了阻碍其发展的关键因素。本文有望为基于卤化铅钙钛矿基的RRAM提供一个全面的视角，并促进纳米级存储器的发展。
图1. 钙钛矿阻变存储器的参数、器件结构及阻变机理
图2. 论文被选为封面
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在钙钛矿单晶存储器方面，常晶晶教授等人利用空间限域法制备2D钙钛矿单晶作为阻变存储器的功能层，器件具有良好的阻变特性并可实现多级存储，相关文章发表在《IEEE Electron Device Letters》杂志。
采用空间限域法在FTO上生长大面积具有较好抗湿性的2D (PEA)2PbI4 钙钛矿单晶, 采用简单的三明治结构的Au/(PEA)2PbI4/FTO阻变存储器件具有非对称阻变特性，空间电荷限制电流(SCLC)效应和卤素离子迁移共同铸就了阻变特性；器件在限制电流为10-7 A时，具有较大的开关比( ~103 )，可进一步降低功耗；不同限制电流情况下，器件还可以实现多态存储。
图2. (a) Au/(PEA)2PbI4/FTO器件在设定工艺下的传导机理。(Ic = 10-7 A)。(b) Ic变为10-3 A时器件设定过程中的传导机制。(c)阻变过程三个阶段的示意图
文章信息：
Di, Jiayu, Jianhui Du, Zhenhua Lin, Shengzhong Frank Liu, Jianyong Ouyang, and Jingjing Chang. 2020. “Recent Advances in Resistive Random Access Memory Based on Lead Halide Perovskite.” InfoMat (July):inf2.12162.
Di Jiayu, Lin Zhenhua, Su Jie, Wang Jiaping, Zhang Jincheng, Liu Shengzhong, Chang Jingjing, Hao Yue. 2020. “Two-Dimensional (C6H5C2H4NH3)2PbI4 Perovskite Single Crystal Resistive Switching Memory devices.” IEEE EDL, 2021, 42, 327-330.
