垂直排列 MoS₂/SiOₓ 异质结构中的阈值开关现象：银离子迁移的机制研究
材料科学
2025-10-29 v1 应用物理
摘要
阈值开关 (TS) 是一种当两端器件受电压偏置调控后，电阻发生非暂态变化的现象。基于银 (Ag) 导电 filaments 的 TS 现象已在多种材料中观察到，包括层状二维过渡金属硫化物 (TMDs)。由于其之间存在范德华力 (vdW) 间隙，二维 TMDs 特别适合金属离子迁移，能够在不破坏共价化学键的情况下实现离子迁移和 filament 形成。本文展示了在硫化后将垂直排列磷化 molybdenum disulfide (VAMoS₂) 与氧化硅 (SiOₓ) 层异质结构生长的过程，并证明了 Ag 离子通过该材料堆叠实现 TS。我们的 Ag/SiOₓ/VAMoS₂/金 (Au) 器件在约 0.63 V 的低电压下表现出 TS，开态电流超过 200 μA，且稳定开关循环超过 10⁴ 次。此外，我们通过基于物理的动力学模型识别了 filament 形成的两个速率限制步骤并模拟了开关动力学。我们的器件显示出 311 ns 的快速开关时间和 233 ns 的自然松弛。这些发现深化了对 SiOx/MoS₂ 基 RS 器件的理解，并为应用于新兴存储器和神经形态计算系统提供了潜力。
引用
@article{arxiv.2504.18546,
title = {Threshold Switching in Vertically Aligned MoS${_2}$/SiO${_x}$ Heterostructures based on Silver Ion Migration},
author = {Jimin Lee and Rana Walied Ahmad and Sofía Cruces and Dennis Braun and Lukas Völkel and Ke Ran and Joachim Mayer and Stephan Menzel and Alwin Daus and Max C. Lemme},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.18546},
year = {2025}
}
备注
39 pages