隨著計算技術的不斷進步，人們對集成計算和存儲的設備的需求日益增長。作為一種很有希望的器件，憶阻器由于能夠集成計算和存儲，且可用于創建一種新的計算范式，因而備受科學界和工業界的關注。二維材料，特別是以MoS₂為代表的過渡金屬硫族化物（TMDs），因其極薄的厚度和獨特的異質集成能力，可以作為集成計算和存儲的憶阻切換器件的高潛力平臺。在TMDs中的各種微納米尺度缺陷結構中，晶界（GBs）具有巨大的潛力，但由于它們的隨機分布，這給晶界基器件的制作和深入研究帶來了挑戰。然而，晶界的隨機和形成的不可控性給器件的制作帶來了挑戰。因此，實現具有特定位置晶界的TMDs材料對于闡示晶界與器件性能之間的關系至關重要。另外，晶界在二維材料基憶阻器件中扮演的角色尚待闡明。

為此，我校化學與材料工程學院王佩劍副教授、張禮杰教授等提出了一種新穎的方法，利用化學氣相沉積（CVD）技術合成具有晶界位置受控的星形MoS₂納米片。對晶界位置的精確控制使得研究者可以直接在特定位置的晶界上制作憶阻器，以利用GBs的獨特性質。值得注意的是，基于GBs的MoS₂憶阻器的平均設置電壓顯著降低，與單晶MoS₂相比，降低了16倍。這一改善可以歸因于通過GBs的金屬離子遷移勢壘的降低，這一點通過理論計算得到了進一步驗證。本工作不僅提出了一種合成具有受控晶界位置的TMDs以用于憶阻器制作的新方法，并且首次系統闡明了GBs在降低設置電壓以及功耗方面的作用及機制。

該工作以“Advancing High-Performance Memristors Enabled by Position-Controlled Grain Boundaries in Controllably Grown Star-Shaped MoS₂”為題發表在國際納米頂尖期刊《Nano Letters》上。溫州大學為第一通訊單位，化材學院王佩劍副教授和張禮杰教授為通訊作者。本研究工作得到溫州市基礎科學研究項目(G20240021)、國家自然科學基金委（51902061, 62090031, 52072272)資助完成。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04642