Versatile Titanium Carbide MXene Thin-Film Memristors with Adaptive Learning Behavior

材料科学 记忆电阻器 电铸 光电子学 薄膜 神经形态工程学 欧姆接触 纳米技术 图层(电子) 电子工程 计算机科学 人工神经网络 工程类 机器学习
作者
Athulya Thomas,Puranjay Saha,Muhammed Sahad E,Navaneeth Krishnan K,Bikas C. Das
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsami.3c19177
摘要

With the advent of the modern era, there is a huge demand for memristor-based neuromorphic computing hardware to overcome the von Neumann bottleneck in traditional computers. Here, we have prepared two-dimensional titanium carbide (Ti3C2Tx) MXene following the conventional HF etching technique in solution. After confirmation of Ti3C2Tx properties by Raman scattering and crystallinity measurements, high-quality thin-film deposition is realized using an immiscible liquid–liquid interfacial growth technique. Following this, the memristor is fabricated by sandwiching a Ti3C2Tx layer with a thickness of 70 nm between two electrodes. Subsequently, current–voltage (I–V) characteristics are measured, revealing a nonvolatile resistive switching property characterized by a swift switching speed of 30 ns and an impressive current On/Off ratio of approximately 103. Furthermore, it exhibits endurance through 500 cycles and retains the states for at least 1 × 104 s without observable degradation. Additionally, it maintains a current On/Off ratio of about 102 while consuming only femtojoules (fJ) of electrical energy per reading. Systematic I–V results and conductive AFM-based current mapping image analysis are converged to support the electroforming mediated filamentary conduction mechanism. Furthermore, our Ti3C2Tx memristor was found to be truly versatile as an all-in-one device for demonstrating edge computation, logic gate operation, and classical conditioning of learning by the brain in Psychology.
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