基于脉冲激光沉积法制备的层状SnSe薄膜的双模电子突触

摘要： 人工突触（如忆阻电子突触）因其对神经形态计算的潜在价值而受到全球关注，该技术有望大幅减小计算机体积并降低能耗。研究表明，引入层状二维材料可提升忆阻电子突触的性能。然而，通过可扩展方法制备大面积层状二维薄膜仍是挑战，这极大限制了二维材料的工业应用潜力。本研究采用可扩展的脉冲激光沉积（PLD）法制备了大面积层状SnSe薄膜，并将其作为具有双模态的忆阻电子突触功能层。该SnSe基忆阻电子突触同时实现了电阻渐变的长期忆阻行为（模式1）和电阻突变的短期忆阻行为（模式2）。通过系列电压扫描和编程脉冲可实现模式1与模式2的切换。研究认为Sn空位的形成与恢复引发了短期忆阻行为，而Ag丝形成/断裂与肖特基势垒调制的共同作用是长期忆阻行为的成因。通过密度泛函理论（DFT）计算进一步阐明了Ag原子和Sn空位在SnSe层中的扩散及丝状结构形成机制。采用PLD法制备的层状硫族化合物忆阻器成功模拟突触功能，表明其在未来神经形态计算机中的应用潜力。