基于CVD制备MoS₂忆阻器及其忆阻特性研究

摘要

二维过渡金属硫属化合物（TMDs）所展现的独特物理与化学性质，使得基于其的光电子器件在各个领域展现出巨大的应用潜力。然而，受限于TMDs材料的生长条件，高集成度的TMDs器件在微纳加工工艺中仍然存在很大的挑战。本研究针对在金属底电极上通过化学气相沉积直接生长TMDs薄膜过程中，出现高温和硫蒸汽环境导致薄膜损坏的现象，提出了在金属前驱体（过渡族金属）和金属底电极之间加入一层金属封盖层的方法。实验结果表明，与没有金属封盖层的样品相比，金属封盖层的加入有效抑制了薄膜因为高温而发生明显的穿孔、褶皱或收缩等问题。通过拉曼测试，验证了在Mo前驱体薄膜以及高温硫蒸汽环境下所制备的薄膜为多层堆叠MoS₂。进一步地，基于此所制备的Ag/Si/MoS₂/Mo/Au忆阻器也表现出优异的电学性能。电学测试结果显示其电阻转变电压分别为1.4 、-1.3 V，高低阻态切换次数可达200次，开关比大于10～2，以及2 600 s的保持时间。对器件I-V曲线拟合分析表明其遵.循空间电荷限制传导机制，得出其电阻转变机制主要基于Ag导电细丝的生长和熔断。在金属电极上直接原位生长TMDs薄膜，并以此为基础开发垂直型忆阻器的制备技术，为探索高性能忆阻器以及构建高集成度阵列提供了新的思路与方法。

关键词

化学气相沉积 / 过渡金属硫属化合物（TMDs） / 原位生长 / 金属封盖层 / MoS₂ / 忆阻器

基金资助

广西自然科学基金(2024GXNSFFA010007,AD23026253); 国家自然科学基金(62205080); 广西精密导航技术与应用重点实验基金(DH202218,DH202302); 广西类脑计算与智能芯片重点实验室开放基金(BCIC-23-K6); 广西高校人工智能与信息处理重点实验室(河池学院)开放研究基金(2024GXZDSY015)