飞秒激光制备基于Ge2Sb2_xBixTe5(x=0,0.2)材料忆阻器的研究

摘要

cqvip:忆阻器作为除电阻、电容、电感外的第四种电路元件,具有非易失性的记忆特征,有望成为类脑计算电路的基础元件。相对于传统互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,其在开关性能和工艺尺寸等方面仍需进一步提升。Ge2Sb2-xBixTe5(x=0,0.2)材料在热效应下可进行可逆相变,也可在飞秒激光处理下进行结晶。该文提出基于Ge2Sb2-xBixTe5(x=0,0.2)一维纳米线结构的忆阻器,为实现高性能与高集成度的类脑电路提供了基础。首先,利用X射线衍射分析、拉曼散射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、霍尔效应测试等技术对Ge2Sb2-xBixTe5(x=0,0.2)材料进行了分析。结果显示,少量铋(Bi)元素的掺杂可以降低材料的结晶温度,提高电阻率及材料的相变结晶速度,而晶格结构未改变。然后,在对材料表征的基础上,利用自制的飞秒激光纳米加工系统制备了宽度为500 nm的Ge2Sb2-xBixTe5(x=0,0.2)纳米带。最后,设计并制备了完整的Ag/Ge2Sb2-xBixTe5/Ag忆阻器,其电阻开关比可达~7 400,稳定循环了60圈,保持了3 250 s。