近期，纳米材料工程研究中心张治军教授团队与合作者在材料科学领域国际顶级期刊Advanced Materials（影响因子为30.849）上发表了“Nano-memristors with 4 mV switching voltage based on surface-modified copper nanoparticles”研究论文，报道了基于表面改性铜纳米颗粒的超低电压纳米忆阻器。
忆阻型电子突触是一种可用于模拟生物神经突触行为的电学仿生器件，可构建用于类脑计算的人工神经网络，满足人工智能时代数据爆炸式增长的存储需求。开发开关电压低于50 mV的忆阻器可以有效避免多种电路中信号放大问题，如神经元和神经网络电路中需要的生物电子突触。本文选用二烷基二硫代磷酸（DDP）改性的铜纳米粒子（DDP-CuNPs）为介电层，金（Au）为底电极、导电原子力显微镜探针（Pt）为顶电极，构筑了Pt/DDP-CuNPs/Au器件。器件尺寸小于50 nm2，在4 mV超低开关电压下表现出阈值型电阻开关特性，在数百个循环测试周期中具有超低的可变性，创造了忆阻器开关电压的新纪录。原子计算表明，DDP-CuNPs的电阻切换机制与肖特基势垒和外部电压诱导离子运动导致的绝缘体到金属转变有关。同时，我们利用所制备的器件进行了脉冲神经网络的集成和激发神经元模型的建立，发现器件功耗也比已报道开关电压为40 mV忆阻器低约10倍。
河南大学纳米材料工程中心青年教师刘培松博士和郑州大学材料科学与工程学院研究员惠飞博士为论文共同第一作者，阿卜杜拉国王科技大学Mario Lanza教授为通讯作者。河南大学张治军教授和巴塞罗那自治大学Enrique Miranda共同合作与指导。河南大学为第一署名单位。该研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金、河南省科技计划项目、河南大学一流学科培育项目等资金资助。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201197
