随着信息技术的日新月异，数据处理与存储需求呈现出前所未有的增长态势，这对存储器件的性能标准提出了更为严苛的要求。近年来，一种融合了有机与无机特性的杂化钙钛矿材料，凭借其独特的电子与离子混合属性，在光伏、光电子以及存储器件等多个领域引发了广泛的研究兴趣。然而，传统的三维（3D）钙钛矿薄膜制备过程复杂，需在惰性环境中借助反溶剂技术完成，且其多晶结构中的表面与晶界缺陷易于导致钙钛矿分解，从而限制了存储器件的性能发挥。因此，探索制备工艺简化、开关比优异且存储性能稳定的钙钛矿基阻变存储器，已成为该领域研究的重点之一。
近期，来自湖南第一师范学院的李必鑫教授团队与南京工业大学的夏英东研究团队携手，通过一种创新方法，即在3D钙钛矿CH3NH3PbI3-xClx薄膜表面旋涂碘化正丁基铵（BAI）溶液，成功构建了2D/3D钙钛矿异质结构，有效钝化了CH3NH3PbI3-xClx薄膜的表面缺陷。研究团队首先采用醋酸甲胺离子液体作为溶剂，实现了在空气中通过一步旋涂法制备高质量CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿薄膜的突破。随后，他们在钙钛矿薄膜表层旋涂BAI溶液，利用BAI与3D钙钛矿分子间的化学反应，生成一层2D钙钛矿界面层，进而形成2D/3D钙钛矿异质结构，有效钝化了3D钙钛矿的表面缺陷。
基于这一创新结构所制备的阻变存储器，相较于传统的CH3NH3PbI3-xClx基存储器件，其开关比显著提升近1000倍（超过104秒的恒压读取测试后，仍能保持良好的存储性能稳定性。研究者分析指出，2D钙钛矿界面层的引入，有效降低了器件在高阻态下的电流，使得高阻态的电流传导机制由空间电荷限制电导转变为肖特基发射型导电机制，从而大幅提升了存储性能。
研究者坚信，通过引入2D钙钛矿界面层来钝化杂化钙钛矿薄膜的表面缺陷，制备出高性能的2D/3D钙钛矿异质结构阻变存储器，将为金属卤化物钙钛矿材料在阻变存储器件领域的应用开辟新的道路，推动该领域技术的进一步发展。
ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, ASAP
Publication Date: March 9, 2020
https://doi.org/10.1021/acsami.9b22732
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