近日郑州大学材料科学与工程学院曹少魁教授、刘应良副教授课题组在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表了题为“A Polyanionic Strategy to Modify the Perovskite Grain Boundary for a Larger Switching Ratio in Flexible Woven Resistive Random-Access Memories”的文章（DOI：10.1021/acsami.2c10562）。本工作是该课题组继首次应用聚乙烯铵阳离子修饰钙钛矿晶粒界面并将其应用于钙钛矿太阳能电池（Covalently connecting crystal grains with polyvinylammonium carbochain backbone to suppress grain boundaries for long-term stable perovskite solar cells, ACS Applied Materials and Interfaces, 2017, 9 (7), 6064-6071.）与钙钛矿阻变存储器（Enhanced switching ratio and long-term stability of flexible RRAM by anchoring polyvinylammonium on perovskite Grains, ACS Applied Materials and Interfaces, 2019, 11 (39), 35914-35923.）器件制备之后关于钙钛矿聚合物添加剂开发的又一重要工作。该课题组转变思路，利用一种具有聚阴离子骨架的聚合物添加剂（PADAm）改善钙钛矿晶界处笼形空腔有机铵阳离子ADNH³⁺的分布，调节钙钛矿阻变存储器（RRAM）的柔性、稳定性和阻变（RS）性能（图1）。其中，有机铵阳离子ADNH³⁺作为锚定在钙钛矿晶界的笼形空腔分子，调节钙钛矿晶界处的介电性能；PADAm的聚丙烯酸阴离子作为聚阴离子骨架，促使在钙钛矿晶间界面处ADNH³⁺分布更加均匀。最终，在功能性Al@MAPbI₃:PADAm纤维与金属Al纤维的交叉点上构造了开关比10⁸的柔性RRAM器件，有效提高了柔性电阻存储器的开关比（图2）、重复性（图3）和柔韧性（图4）。这些交叉点RRAM器件还能够以热塑封装的方式集成到编织纤维RRAM阵列中，并表现出良好的多级RS性能，此类编织器件在高密度数据存储中具有很大的应用前景。

图1.（a）ADNH₃I和PADAm的合成路线；（b）平面和纤维RRAM器件中ADNH₃I和PADAm修饰的OHP示意图。

图2 .（a）平面RRAM器件示意图；（b）Al/MAPbI₃:ADNH₃I/ITO的横截面SEM图像；（c）ADNH₃I修饰OHP RRAM器件的I−V曲线；（d）LRS和HRS电流与对应的ADNH₃I修饰的OHP RRAM器件的开关比。

图3.ADNH₃I修饰OHP RRAM器件的最佳RS性能：（a）50次电压扫频的I−V特性；（b）LRS/HRS电流的数据保留测量值；（c）写−读−擦除−读循环测试；（d）50个器件的LRS/HRS电阻；（e）LRS/HRS电阻值的累积概率图；（f）SET/RESET电压的统计图。

图4.（a）功能性Al@MAPbI₃:PADAm纤维制备示意图；（b）纤维Al@MAPbI₃:PADAm/Al器件示意图；（c）不同PADAm含量的PADAm修饰OHP薄膜的XRD衍射图谱；（d）I−V曲线；（e）写-读-擦除-读循环测试；（f）LRS/HRS电流的数据保留测量；（g）多级I−V特性；（h）最佳纤维Al@MAPbI₃:PADAm/Al器件（2 mg/mL PADAm）在不同纤维弯曲角度下的I−V曲线。

原文链接

https://doi.org/10.1021/acsami.2c10562