隨著計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)集成計(jì)算和存儲(chǔ)的設(shè)備的需求日益增長(zhǎng)。作為一種很有希望的器件，憶阻器由于能夠集成計(jì)算和存儲(chǔ)，且可用于創(chuàng)建一種新的計(jì)算范式，因而備受科學(xué)界和工業(yè)界的關(guān)注。二維材料，特別是以MoS₂為代表的過(guò)渡金屬硫族化物（TMDs），因其極薄的厚度和獨(dú)特的異質(zhì)集成能力，可以作為集成計(jì)算和存儲(chǔ)的憶阻切換器件的高潛力平臺(tái)。在TMDs中的各種微納米尺度缺陷結(jié)構(gòu)中，晶界（GBs）具有巨大的潛力，但由于它們的隨機(jī)分布，這給晶界基器件的制作和深入研究帶來(lái)了挑戰(zhàn)。然而，晶界的隨機(jī)和形成的不可控性給器件的制作帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，實(shí)現(xiàn)具有特定位置晶界的TMDs材料對(duì)于闡示晶界與器件性能之間的關(guān)系至關(guān)重要。另外，晶界在二維材料基憶阻器件中扮演的角色尚待闡明。

為此，我?；瘜W(xué)與材料工程學(xué)院王佩劍副教授、張禮杰教授等提出了一種新穎的方法，利用化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)合成具有晶界位置受控的星形MoS₂納米片。對(duì)晶界位置的精確控制使得研究者可以直接在特定位置的晶界上制作憶阻器，以利用GBs的獨(dú)特性質(zhì)。值得注意的是，基于GBs的MoS₂憶阻器的平均設(shè)置電壓顯著降低，與單晶MoS₂相比，降低了16倍。這一改善可以歸因于通過(guò)GBs的金屬離子遷移勢(shì)壘的降低，這一點(diǎn)通過(guò)理論計(jì)算得到了進(jìn)一步驗(yàn)證。本工作不僅提出了一種合成具有受控晶界位置的TMDs以用于憶阻器制作的新方法，并且首次系統(tǒng)闡明了GBs在降低設(shè)置電壓以及功耗方面的作用及機(jī)制。

該工作以“Advancing High-Performance Memristors Enabled by Position-Controlled Grain Boundaries in Controllably Grown Star-Shaped MoS₂”為題發(fā)表在國(guó)際納米頂尖期刊《Nano Letters》上。溫州大學(xué)為第一通訊單位，化材學(xué)院王佩劍副教授和張禮杰教授為通訊作者。本研究工作得到溫州市基礎(chǔ)科學(xué)研究項(xiàng)目(G20240021)、國(guó)家自然科學(xué)基金委（51902061, 62090031, 52072272)資助完成。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04642