1、二维材料在非易失性电阻式存储器与射频开关中的应用

二维材料在非易失性电阻式存储器与射频开关中的应用

1 二维非易失性电阻式存储器简介

随着物联网（IoT）无线通信和连接系统在全球范围内的发展，对存储器的需求不断增加。过去几十年，人们在开发高密度、低成本、非易失性存储设备方面付出了巨大努力。

与动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）等易失性存储器相比，非易失性存储器具有零静态功耗的特点，在能源效率方面更具吸引力。其中，闪存（Flash）是固态非易失性存储器市场的主流产品，但由于短沟道效应和沟道泄漏问题，其可扩展性面临极限。

为满足新的需求，研究人员正在探索新兴的存储器技术。相变存储器（PCM）基于相变材料，通过热过程在结晶相和非晶相之间可逆切换，从而改变电阻率。然而，热邻近效应限制了PCM的应用。

电阻式随机存取存储器（RRAM）是另一种重要的新兴非易失性存储器。它不依赖热过程，功耗低于PCM。传统RRAM采用金属 - 绝缘体 - 金属（MIM）结构，具有结构和材料简单、工作电压低、能耗低、运行速度快、密度高、保留时间长和状态调制范围广等优点。RRAM基于高电阻状态（HRS）和低电阻状态（LRS）之间的非易失性电阻切换（NVRS）工作，从HRS到LRS的切换称为“SET”过程，从LRS到HRS的切换称为“RESET”过程。通常，新样品需要比SET电压更高的电压来触发电阻切换行为，这一激活步骤称为“形成”过程。电阻切换可分为单极和双极两种模式，单极模式下SET/RESET可在相同偏置极性下发生，双极模式则需要相反的偏置极性。

为了继续缩小存储单元尺寸，实现高密度存储，二维（2D）材料被认为是克服NVRS垂直缩放障碍的有前途的候选材料。近年来，在各种多层2D材料中观察到了