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[材料资讯] 宋延林:全印刷制备高密度柔性交叉线忆阻器

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

柔性忆阻器是柔性数据存储设备的重要元件之一,随着可穿戴数据监测设备、人工智能芯片、商品RFID标签等领域的快速发展,对忆阻器件在开关性能、尺寸、存储密度和能耗等方面提出了更高要求。其中,交叉型忆阻器(crossbar memory devices)中每个交叉点即可作为一个独立的功能单元存储二进制信息,其独特的结构设计满足了功能单元高密度需求,被广泛应用于柔性存储器件中。目前,大多数交叉型忆阻器都是通过基于光刻的微加工工艺制备,材料受限严重,且无法实现多材料精细三维微纳结构的调控。由于存储器件高阻态(0)和低阻态(1)的开关比取决于电子传输途经的电极和功能层之间界面性质,而传统的加工制造方法容易破坏交叉点的界面均匀性,严重影响器件的性能。此外,对于平面交叉型存储器件,由于存储单元中导电通路的随机性和多形态性,电阻值异常波动不可避免,导电通路的生长受到局部电场的严重影响。

柔性交叉线忆阻器

柔性交叉线忆阻器

近期,中科院化学研究所宋延林研究员课题组基于绿色印刷图案化技术,全印刷制造高性能银/丝素蛋白/银结构的交叉型忆阻器件 。通过控制液体在微模板上的干燥和去浸润行为,电极和电极-功能层可分别呈现三棱锥状共形结构。在柔性基底上,研究者采用曲线模板诱导形成抗拉伸的曲线交叉阵列 (如图b)。基于最密布线法则,印刷制备双层交叉线阵列,其存储密度达到2.5×105 bits/cm2,相较于其他印刷方法,存储密度提高1000倍。在弯曲半径5 mm 情况下,器件开关比(ION/IOFF)大于106,保持时间大于104秒。该柔性交叉线忆阻器件可应用于图像存储和显示。这种全印刷加工方法为柔性多层微电子系统的制造提供了有效途径,也展示出其在柔性智能器件上广泛的应用前景。相关研究成果在近期出版的Advanced Electronic Materials 上发表 (DOI: 10.1002/aelm.201900131)。

宋延林研究员,1969年生,1996年于北京大学化学系获博士学位;1996-1998年清华大学化学系博士后。中科院化学研究所博士生导师,杰青,长江学者特聘教授,国家纳米重大研究计划首席科学家,中科院绿色印刷重点实验室主任,北京市纳米材料绿色打印印刷工程技术研究中心主任,已发表SCI 收录论文300余篇,被他人引用10,000余次,主持和参加编写英文专著9部,中文专著1部;获授权中国发明专利80余项,美国、日本、欧盟、韩国等授权专利22项。先后获国家自然科学二等奖,北京市科学技术一等奖,中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖、中国青年科技奖、中科院杰出青年、中国科协求是杰出青年成果转化奖、毕昇印刷技术奖和中华印制大奖等。入选首批科技北京领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、中组部万人计划、国家百千万人才工程及全国优秀科技工作者等。


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