忆阻器是蔡少棠教授在1971年提出的一种原型器件，它在原理上可以实现连续的电阻态调控，提供了一种有前途的新型存储器件。理想情况下，忆阻器内部存在状态变量精确对应它的电阻态，也就是说，它可以超越传统存储器“0”和“1”的二进制工作模式，展现出独特的模拟开关动态特性。直到2008年，Strukov等人首次从实验角度证实了这种器件的存在。自此，忆阻器走进了科研人员的视野并获得了巨大关注，基于过渡金属氧化物、无机固态电解质、铁电隧道结、相变材料、二维材料和有机材料构筑的忆阻器不断涌现，并取得了长足的发展。但是，控制忆阻器内部状态变量并获得相应理想的电阻调节能力是一件极具挑战性的工作。尤其是对于目前主流的基于导电丝机理工作的忆阻器，其无定形活性层中的不确定的缺陷位置将会导致导电丝在内部随机形成，难以控制，进而恶化器件开关性能的均一性和可控性。针对这一挑战，近年来很多策略被开发用于控制或辅助导电丝的形成，例如，加工外延薄膜的线位错将导电丝束缚在其一维位错通道内，自组装具有垂直异质界面的纳米支架结构引入氧空位开关通道，以及构筑富氧/缺氧双层结构将导电丝局域在几纳米厚的高阻区域等。这些策略虽然有效促进了忆阻器在神经形态电子领域的发展，但是忆阻器内部导电丝形成仍然面临取向随机，位置不确定的难题。因此，有必要继续发展新颖的导电丝控制策略，用于实现优异的电阻连续调节能力，并用于构筑神经形态电子突触器件。

      近日，天津大学理学院化学系胡文平教授和杨方旭副教授报道了基于垂直有机纳米晶体阵列构筑了可调开关动态的大面积交叉结构忆阻器阵列。垂直有机纳米晶体阵列由有机电荷转移复合物基于固气反应合成，具有形貌均一，成本低廉，大面积制备，以及可任意图案化等优点。垂直纳米晶体不仅提供了充足的活性金属铜离子用于导电丝形成，并且其独特的纳米结构实现了导电丝的有效调控。基于此，交叉结构忆阻器表现出优异的连续电阻调节能力（获得了大量的电阻中间态），高的电阻动态调节范围（103），以及大面积器件均一性。进一步构筑电子突触器件，有效模拟了感觉记忆、短程记忆到长程记忆的转变，仿真模拟突触重量训练曲线构筑人工神经网络，获得超过软件90%的准确度。该项工作为构筑高性能有机忆阻器迈出了重要一步，打开了有机单晶构筑忆阻器的大门。

图文导读

图1. 垂直有机纳米晶体阵列的生长和表征。

  图2. 基于垂直有机纳米晶体构筑大面积交叉结构的忆阻器阵列及其性能表征。

图3. 柔性垂直有机纳米晶体忆阻器阵列及其性能表征。

图4. 垂直有机纳米晶体忆阻器工作机理及其导电丝控制能力表征。

 图5. 基于垂直有机纳米晶体构筑电子突触器件及其突触可塑性行为表征。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smm2.1022

来源：SmartMat https://mp.weixin.qq.com/s/Nn_EVkbh6sdfq7ghjjy_ow