生物基茶多酚调控准二维钙钛矿维度用于高性能光电存储器

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Bio-Based Tea Polyphenol Modulation of Quasi-2D Perovskite Dimensionality for High-Performance Photomemory

　　

光存储器(photomemory)的高数据传输能力有望克服冯·诺依曼(von Neumann)瓶颈，使其成为下一代技术发展的关键目标。随着对环境可持续性的日益重视，生物基材料因其丰富的官能团近年来受到越来越多的关注，这些官能团提供了极大的多功能性和应用潜力。本研究采用Ruddlesden-Popper(RP)相准二维钙钛矿(quasi-2D perovskite, Q-2D PVSK)和生物基材料作为非易失性光存储器的驻极体(electret)层，通过简单的制备工艺实现了高性能。结果表明，生物基材料的掺入使器件具有高载流子迁移率(～10^?2 cm²/V·s)、高I_on/I_off电流比(3.19 × 10⁵)和宽存储窗口(～35 V)。此外，即使在多次循环后，器件仍保持强的光电流(～10^?5 A)，长期保持测量(～20,000 s)显示没有明显的电流退化。这些结果验证了生物基材料与Q-2D PVSK之间的协同作用显著增强了器件的存储特性和运行稳定性，证明了它们在下一代非易失性光存储器应用中的巨大潜力。

论文解读

**一、研究背景与问题**

随着技术快速发展，冯·诺依曼(von Neumann)架构将中央处理器(central processing unit, CPU)与存储单元分离，导致数据传输效率受限，成为高性能计算的主要瓶颈。光存储器(photomemory)将光保真(Light Fidelity, LiFi)技术与晶体管架构结合，以光作为数据传输介质，不仅实现高速通信，还能有效缓解带宽拥塞。按结构划分，光存储器可分为单层和双层两类：单层架构通过简化工艺获得优异器件性能，但通道和光栅材料暴露，工作过程中易发生电荷损失，影响存储稳定性；双层架构在通道下方引入驻极体(electret)层以增强电荷存储稳定性，但涉及更复杂的制备流程，且对加工条件高度敏感，未经适当优化会导致器件性能退化。在光敏材料方面，钙钛矿(perovskite)因卓越的光学性质被视为极具前景的候选材料。已有研究将Ruddlesden-Popper(RP)相准二维钙钛矿(quasi-2D perovskite, Q-2D PVSK)与聚合物共混制备光存储器件，如2024年Chang