丝素蛋白/石墨烯复合忆阻器的构筑和性能研究

丝素蛋白(SF)是一种具有优异生物相容性、降解性能可调、易于加工的生物材料,可用于制备生物忆阻器。但多数纯SF基忆阻器存在开关电流比(I_(ON)/I_(OFF))低、能耗高、阈值电压不稳定、循环稳定性差等问题。为提升SF基忆阻器的电流开关比、可重复性及忆阻稳定性,本文利用SF与石墨烯(Gr)材料复合,采用层层自组装技术构筑了氧化铟锡(ITO)/Gr/SF/Gr/Al复合忆阻器,采用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、台阶仪等对忆阻功能层的形貌及结构进行分析,并通过半导体参数分析仪表征器件的忆阻性能。结果表明,该复合忆阻器实现了稳定的双极性电阻转变。其中,忆阻器的I_(ON)/I_(OFF)可提升至10^(3),器件可实现超过50次的稳定电阻转变过程,启动电压(V_(SET))和置位电压(V_(RESET))分别分布于-2~-1 V以及3~4 V之间,阻态保持时长可达1000 s。通过拟合I-V曲线可知,该复合忆阻器的忆阻机制为空间电荷限制电流机制。