Cu_(2)Se热电忆阻器模拟计算与性能表征

作     者：史燃 张翔宇 南波航 徐桂英 SHI Ran;ZHANG Xiangyu;NAN Bohang;XU Guiying

作者机构：北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2023年第37卷第13期

页      面：19-25页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFF0204706) 中央高校基本科研业务费专项资金(FRF-MP-18-005,FRF-MP-19-005) 颠覆性创新资助项目(19-163-13-ZT-001-008-19) 

主　　题：热电材料 忆阻器 硒化亚铜 忆阻器效应 热电忆阻器 

摘      要：忆阻器是一种可以通过改变电阻来储存信息或者进行计算的电路元件。但脉冲电路脉宽达到纳秒级较为困难,这限制了忆阻器改变电阻的速度。而脉冲激光器的脉宽很短,很容易达到纳秒级。Cu_(2)Se是典型的在梯度温场作用下空穴和Cu+同时参与定向迁移的热电材料,在无梯度温场时Cu^(+)迁移不可逆,并且热场或梯度温场是比电场、激光、氧化还原反应等所需能量低的能量转换形式,因此Cu_(2)Se有可能成为一种消耗能量更低的可用温差驱动的热电忆阻器材料。本工作模拟建立了用脉冲激光器照射Cu_(2)Se样品后在不同时刻厚度方向上的温度分布模型,根据其热电性能计算了不同位置的温差电势与电场强度,同时制备了Cu_(2)Se热电忆阻器并测定了其电学性质。实验结果表明,厚度为70μm、测试探针间距为1 mm的Cu_(2)Se样品从高阻态转变为低阻态时需要的重置电压为0.47 V,从低阻态转变为高阻态时需要的重置电压为0.40 V,其重置电场强度小于0.5 V/mm,证明了Cu_(2)Se热电材料不需要一个初始高电压来激发其忆阻器效应,给出了热电忆阻器的工作原理。计算结果,表明经脉冲激光作用后Cu_(2)Se样品在厚度方向上的电场强度(50~0.56 V/mm)均大于电阻转变所需要的电场强度(0.5 V/mm),在理论上证明了用激光照射Cu_(2)Se热电材料制作热电忆阻器件的可行性。