AM：调控低维铅锡卤化物中的陷阱态以实现高能效神经形态电子器件

近年来，金属卤化物钙钛矿在神经形态电子器件中备受关注，但铅的毒性以及器件操作的变异性和能耗问题仍制约其进一步发展。

本研究荷兰格罗宁根大学Maria Antonietta Loi等人通过制备二维Ruddlesden-Popper（RP）相金属卤化物BA₂Pb₀.₅Sn₀.₅I₄（BA = 正丁基铵），并在其表面沉积碳酸铯（Cs₂CO₃），显著提升了阻变存储性能。该器件表现出优异的开关特性（耐久性达5×10⁵次，开关比≈10⁵），并在MNIST数据集上实现了90.1%的识别准确率。

更重要的是，研究提出了一种基于钙钛矿忆阻器的新型高能效内容寻址存储器（nCAM）架构，其单比特能耗低至≈0.025 fJ。通过调控陷阱态，揭示了忆阻器阻变行为的机制，为神经形态计算提供了新思路。

文章亮点总结

1. 低毒高性能材料：采用二维RP相铅锡卤化物（BA₂Pb₀.₅Sn₀.₅I₄）结合Cs₂CO₃处理，显著降低铅含量，同时实现高开关比（≈10⁵）和超长耐久性（5×10⁵次循环）。

2. 神经形态应用突破：器件成功模拟生物突触的时序依赖可塑性（STDP），并在MNIST手写数字识别中达到90.1%的准确率，展现了类脑计算的潜力。

3. 超低能耗nCAM架构：提出基于钙钛矿忆阻器的nCAM设计，单比特能耗低至0.025 fJ，为目前报道的能效最高器件之一，推动神经形态硬件发展。

L. Chen, S. Saleh, F. Tavormina, L. Di Mario, J. Li, Z. Xie, N. Masciocchi, C. J. Brabec, B. Koldehofe, M. A. Loi, Modulating Trapping in Low-Dimensional Lead–Tin Halides for Energy-Efficient Neuromorphic Electronics. Adv. Mater. 2025, 2414430.

https://doi.org/10.1002/adma.202414430

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