Adv. Funct. Mater.: 通过化学破碎自组装Janus氧化石墨烯并用于可规模化的高性能忆阻器


一、【导读】

双面神(Janus)结构二维(2D)材料由于其独特的界面特性(亲水/疏水性、正/负电性等),使其在光电器件、催化等领域得到广泛的关注和应用。然而,利用简单的方法制备大尺寸、高质量Janus结构2D材料是制约其可规模化应用的主要问题之一。

二、【成果掠影】

本工作通过一种简易的方法(“化学破碎”+油/水两相界面自组装)来获得大面积高质量的双面神结构氧化石墨烯(J-GO)薄膜,再将其作为中间层构筑了垂直结构(Ag/J-GO/Au)的忆阻器,并研究了其电学阻变特性和作为人工突触的可塑性等行为。结果显示:Ag/J-GO/Au忆阻器展现出优异的阈值型阻变开关行为,例如低泄漏电流(≈10-12A),低工作电压(≈0.3 V),高耐久性(>12,000 次),以及成功模拟了生物突触的部分典型可塑性行为。这项工作提供了一种获得大面积、连续和均匀Janus 2D薄膜的新策略,并验证了Janus 2D材料在固态微电子领域(电学仿生突触)中的新应用。相关成果以“Self-Assembly of Janus Graphene Oxide via ChemicalBreakdown for Scalable High-Performance Memristors”为题发表在国际权威期刊Adv.Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202302073.

三、【核心创新点】

通过对GO的不对称(亲水/疏水性)修饰,使得其可以在油/水界面处自组装成大面积、连续的高质量2D材料薄膜,同时可以将其转移至任意目标基底上。该方法具有一定的普适性,为2D材料基光电器件的规模化应用提供了新方法。

四、【数据概览】

图1.大面积J-GO薄膜的制备工艺流程。

图2.J-GO薄膜的形貌和尺寸表征。

图3.J-GO薄膜的结构和电学特性。

图4.基于J-GO的电子突触的人工突触特性。

五、【成果启示】

综上所述,作者开发了一种获得大面积、连续和均匀Janus 2D薄膜的普适性新策略。与其它传统的方法相比,本工作中采用的方法的优点是产率高,并且在Janus材料中没有引入外部的杂质。同时验证了J-GO膜在忆阻型电子突触中的应用,开拓了Janus 2D材料在固态微电子领域(电学仿生突触)中的新应用。

原文详情

Self-Assembly of Janus Graphene Oxide via Chemical Breakdown for Scalable High-Performance Memristors

(Adv.Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202302073)

文献链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.20230207

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