三種三維鹵化物鈣鈦礦納米線陣列(MAPbX3;X = Cl, Br, I)的研究及介紹

有機-無機雜化鈣鈦礦材料近年來也被研究。其中有機-無機雜化鈣鈦礦材料除了具有**光伏特性以外，其固有的遲滯效應和豐富的載流子傳輸通道使其在Re-RAMs領域具有廣闊研究前景。同時，鈣鈦礦材料還具有制備工藝簡單，柔性擴展性好，價格成本低等優(yōu)勢，也給嵌入存儲器在可穿戴設備和大規(guī)模工業(yè)應用提供了機會。**報道的大多數(shù)鈣鈦礦阻變層都是基于薄膜形式。

本文綜述了基于高密度三維鹵化物鈣鈦礦納米線陣列的Re-RAMs。并且探索了三種鹵化鈣鈦礦(MAPbX3;X = Cl, Br, I)材料作為阻變層對Re-RAMs器件性能的影響。重點研究了器件阻變速度和數(shù)據(jù)保持時間之間的平衡關系。其中，MAPbI3具有超快阻變速度(200 ps)，MAPbCl3器件具有超長保持時間(~7×109 s)。此外，結合原理計算表明，當晶格尺寸從MAPbI3縮小到MAPbCl3時，Ag擴散能壘增加，從而影響器件從具備更快響應速度向更長保持時間轉(zhuǎn)換。

圖1基于MAPbCl3 納米線的器件結構分析及工作機理

(A)基于多孔氧化鋁模板中MAPbCl3 NWs的Re-RAM器件示意圖，Ag為活性電極，Al為底電極；

(B)多孔氧化鋁模板中MAPbCl3 NWs的橫斷面掃描電鏡圖像；

(C) MAPbCl3 NWs的XRD表征；

(D) Ag/MAPbCl3 NWs/Al Re-RAM器件的I-V特性；

(E) Ag/MAPbCl3 NWs/Al Re-RAM器件的工作機理。

圖2 基于MAPbX3 NW的Re-RAM器件的電學特性、多比特存儲和數(shù)據(jù)保持

(A)不同鉗位電流下Ag/ MAPbCl3 NWs/ Al Re-RAM器件的多級電阻狀態(tài)；

(B) Ag/MAPbCl3 NWs/Al Re-RAM器件的耐久性測試；

(C) Ag/ MAPbCl3 /Al Re-RAM器件在85°C/80% RH環(huán)境下的可靠性測試。A組:Ag/ MAPbCl3 NW/Al Re-RAM。B組:Ag/ MAPbCl3 NW/Al Re-RAM，85℃，80% RH。C組:Ag/ MAPbCl3薄膜/Al Re-RAM，85℃，80% RH；

(D) Ag/MAPbCl3 NWs/Al Re-RAM器件在不同溫度下的低阻態(tài)保持時間測試；

(E) 在105°C下MAPbI3, MAPbBr3和MAPbCl3 NW-based Re-RAM的低阻態(tài)保持時間測試；

(F)基于MaPbX3的Re-RAM ln(t)-1000/T圖。

圖3 基于MAPbX3晶體結構的Ag遷移活化能計算

(A)優(yōu)化的CH3NH3PbX3 (X = Cl, Br, I)鈣鈦礦晶格結構；

(B-C) Ag0.5MAPbX3和AgMAPbX3鈣鈦礦結構中的單Ag原子擴散路徑和過渡構型；

(D-E) 單個銀原子從初始穩(wěn)定位擴散到下一個穩(wěn)定位的能量分布圖。

圖4 200nm長MAPbX3 nw器件的阻變速度表征

(A-B) 基于MaPbI3器件的寫入速度和擦除速度；；

(C-D) 基于MaPbBr3器件的寫入速度和擦除速度；

(E-F) 基于MAPbCl3器件的寫入速度和擦除速度。

圖5 多晶MAPbCl3基器件和單晶MAPbCl3基器件的TEM表征和低阻態(tài)保持時間比較

(A)多晶MAPbCl3 NW的HRTEM；

(B)多晶MAPbCl3 NW的HRTEM放大圖；

(C)單晶MAPbCl3 NW的HRTEM；

(D) MAPbCl3單晶納米線向HRTEM放大圖；

(E) 多晶MAPbCl3 NW基器件在不同溫度下低阻態(tài)保持時間；

(F) MAPbCl3多晶納米線和單晶納米線器件的低阻態(tài)保持時間比較。

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