Zero-static power radio-frequency switches based on MoS(2) atomristors.
Zero-static power radio-frequency switches based on MoS(2) atomristors.
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DOI：
10.1038/s41467-018-04934-x
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发表时间：
2018-06-28
影响因子：
16.6
通讯作者：
Akinwande D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim M;Ge R;Wu X;Lan X;Tice J;Lee JC;Akinwande D
最近，在过渡金属二硫属化物（TMD）垂直器件中发现了非易失性电阻开关或忆阻器（相当于原子层中的原子阻器）效应。由于单层薄的传输和高结晶质量，可以实现低于10 Ω的导通电阻，使得MoS2原子电阻器适合作为节能的射频（RF）开关。MoS2射频开关提供零保持电压，因此，零静态功耗，克服了晶体管和机械开关的限制。此外，MoS2开关是完全电子化的，可以集成在任意基板上，这与相变RF开关不同。高频结果表明，一个关键的品质因数，截止频率（fc），约为10太赫兹的亚微米2开关具有良好的缩放，可以提供fc以上的100太赫兹的纳米器件，超过当代开关的性能，遭受面积不变缩放。这些结果表明，一个新的电子应用的TMD作为非易失性开关的通信平台，包括移动的系统，低功耗物联网，太赫兹波束转向。无线通信在各种技术中的广泛应用要求开发坚固而紧凑的射频开关。在这里，Kim等人利用基于MoS2的非易失性忆阻器在亚微米2区域内切换到THz频率，同时开关消耗零静态能量。
Recently, non-volatile resistance switching or memristor (equivalently, atomristor in atomic layers) effect was discovered in transitional metal dichalcogenides (TMD) vertical devices. Owing to the monolayer-thin transport and high crystalline quality, ON-state resistances below 10 Ω are achievable, making MoS2 atomristors suitable as energy-efficient radio-frequency (RF) switches. MoS2 RF switches afford zero-hold voltage, hence, zero-static power dissipation, overcoming the limitation of transistor and mechanical switches. Furthermore, MoS2 switches are fully electronic and can be integrated on arbitrary substrates unlike phase-change RF switches. High-frequency results reveal that a key figure of merit, the cutoff frequency (fc), is about 10 THz for sub-μm2 switches with favorable scaling that can afford fc above 100 THz for nanoscale devices, exceeding the performance of contemporary switches that suffer from an area-invariant scaling. These results indicate a new electronic application of TMDs as non-volatile switches for communication platforms, including mobile systems, low-power internet-of-things, and THz beam steering. The wide application of wireless communications in various technologies calls for the development of robust yet compact radio-frequency switches. Here, Kim et al. utilize MoS2 based non-volatile memristors to switch up to THz frequencies in sub µm2 areas, whilst the switches consume zero-static energy.
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