90% yield production of polymer nano-memristor for in-memory computing.
90% yield production of polymer nano-memristor for in-memory computing.
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DOI：
10.1038/s41467-021-22243-8
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发表时间：
2021-03-31
影响因子：
16.6
通讯作者：
Chen Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang B;Chen W;Zeng J;Fan F;Gu J;Chen X;Yan L;Xie G;Liu S;Yan Q;Baik SJ;Zhang ZG;Chen W;Hou J;El-Khouly ME;Zhang Z;Liu G;Chen Y
具有重量轻和机械灵活性的聚合物忆阻器是低功耗边缘计算范例的杰出候选者。然而，大多数聚合物的结构不均匀性通常导致随机电阻开关特性，这降低了纳米器件的生产良率和可靠性。在这篇文章中，我们报告说，通过采用二维共轭策略，创纪录的90%的生产率的聚合物忆阻器已实现小型化和低功耗的潜力。通过构建具有二维共轭噻吩衍生物的共面大分子，提高了薄膜的π-π堆积和结晶度，实现了整个聚合物层的均匀开关，响应时间在32 ns以内，D2 D变化率低至3.16% ~ 8.29%，产率接近90%，可扩展至100 nm规模，功耗仅为~ 10−15 J/bit。聚合物忆阻器阵列能够充当算术逻辑元件和乘法累加加速器，用于神经形态计算任务。虽然聚合物忆阻器在低功耗灵活边缘计算应用中很有前途，但实现高效的纳米级阵列仍然是一个挑战。在这里，作者报告了具有均匀电阻开关的纳米级2D共轭聚合物忆阻器的创纪录的90%的产量。
Polymer memristors with light weight and mechanical flexibility are preeminent candidates for low-power edge computing paradigms. However, the structural inhomogeneity of most polymers usually leads to random resistive switching characteristics, which lowers the production yield and reliability of nanoscale devices. In this contribution, we report that by adopting the two-dimensional conjugation strategy, a record high 90% production yield of polymer memristors has been achieved with miniaturization and low power potentials. By constructing coplanar macromolecules with 2D conjugated thiophene derivatives to enhance the π–π stacking and crystallinity of the thin film, homogeneous switching takes place across the entire polymer layer, with fast responses in 32 ns, D2D variation down to 3.16% ~ 8.29%, production yield approaching 90%, and scalability into 100 nm scale with tiny power consumption of ~ 10−15 J/bit. The polymer memristor array is capable of acting as both the arithmetic-logic element and multiply-accumulate accelerator for neuromorphic computing tasks. Though polymer memristors are promising for low‐power flexible edge computing applications, realizing efficient nanometer‐scale arrays remains a challenge. Here, the authors report a record high 90% production yield in nm‐scale 2D conjugated polymer memristors with homogeneous resistive switching.
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