通过侧向银离子生长实现 wafer-scale MoS${_2}$ 记忆器的中间电阻态用于人工突触应用
应用物理
2025-10-27 v1
摘要
基于二维材料 (2DMs) 的记忆器因其快速的电阻开关 (RS) 行为和原子级厚度，能够实现低功耗，成为神经形态计算的有前景的候选材料。其中，基于硼化锰基二硫化物 (MoS) 的记忆器已被广泛研究。其 RS 被归因于导电丝 filament (CF) 的形成与断裂。然而，丝 filament 形成的机制仍未充分探索，且 RS 的本质是随机的，导致高变异性和有限的可重复性。此外，缺乏面向2DMs记忆器的可扩展制造技术限制了其集成到标准半导体技术中的应用。本文演示了基于化学气相沉积的 MoS 记忆器在晶圆尺度上的实现。我们的器件表现出可调的稳态和非稳态 RS 行为，可通过调节电流限制实现调节。值得注意的是，我们观察到一种稳定的中间电阻态 (IRS)，其 set 和 reset 电压在 1 V 范围内，直流模式下的耐久性超过 2500 次循环，状态保持时间超过 s。实验数据结合仿真结果表明，IRS 来源于 CF 在 MoS 层内的侧向生长。此外，器件成功地模拟了突触可塑性，电流响应在微秒级尺度上，凸显了其在大规模集成神经形态计算架构中的潜力。
引用
@article{arxiv.2510.20829,
title = {Intermediate Resistive State in Wafer-Scale MoS${_2}$ Memristors through Lateral Silver Filament Growth for Artificial Synapse Applications},
author = {Yuan Fa and Milan Buttberg and Ke Ran and Rana Walied Ahmad and Dennis Braun and Lukas Völkel and Jimin Lee and Sofía Cruces and Bart Macco and Bárbara Canto and Holger Lerch and Thorsten Wahlbrink and Holger Kalisch and Michael Heuken and Andrei Vescan and Joachim Mayer and Zhenxing Wang and Ilia Valov and Stephan Menzel and Max C. Lemme},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20829},
year = {2025}
}