Intermediärer Widerstandszustand in wafer‑skaligen vertikalen MoS₂‑Memristoren durch laterales Silberfilament‑Wachstum für Anwendungen als künstliche Synapse

AMO GmbH freut sich über die Veröffentlichung einer neuen wissenschaftlichen Arbeit in Advanced Functional Materials. In der Studie mit dem Titel „Intermediate Resistive State in Wafer-Scale Vertical MoS₂ Memristors Through Lateral Silver Filament Growth for Artificial Synapse Applications“, angeführt von Yuan Fa, präsentiert das Forschungsteam einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung zweidimensionaler Memristoren für zukünftige neuromorphe Elektronik. Die Forscherinnen und Forscher demonstrieren vertikale Ag/MoS₂/Pd‑Memristoren, die vollständig wafer‑scale gefertigt wurden und sich durch einen äußerst zuverlässigen und energieeffizienten Betrieb auszeichnen. Die Bauelemente zeigen sowohl volatile als auch nicht‑volatile Schaltzustände bei niedrigen Betriebsspannungen von ±1 Volt, eine hochgradig reproduzierbare Zwischenstufe im Widerstandsverhalten mit einer Ausbeute von 98 Prozent sowie eine beeindruckende Stabilität über mehr als 2500 Schaltzyklen und eine Retention von über einer Million Sekunden. Darüber hinaus ermöglichen die Bauelemente synaptische Plastizität im Mikrosekundenbereich, was sie besonders attraktiv für den Einsatz in neuromorphen Hardware‑Systemen macht. Ein zentrales Ergebnis der Arbeit ist die Identifikation des physikalischen Mechanismus hinter dem beobachteten Zwischenzustand: Er entsteht durch laterales Wachstum von Silberfilamenten innerhalb der van‑der‑Waals‑Zwischenräume des MoS₂. Diese Erkenntnis liefert neue Einblicke in Ionentransportprozesse in zweidimensionalen Memristoren und eröffnet wichtige Perspektiven für die gezielte Optimierung solcher Bauelemente. Die Kombination aus wafer‑scale Herstellbarkeit, hoher Zuverlässigkeit und biologisch inspirierten Schaltcharakteristika unterstreicht das Potenzial dieser Technologie für zukünftige künstliche neuronale Netze und energieeffiziente Informationsverarbeitung. Die AMO GmbH gratuliert allen beteiligten Autorinnen und Autoren – darunter Yuan Fa, Milan Buttberg, Ke Ran, Rana Walied Ahmad, Dennis Braun, Lukas Völkel, Jimin Lee, Sofia Cruces, Bart Macco, Bárbara Canto, Holger Lerch, Thorsten Wahlbrink, Holger Kalisch, Michael Heuken, Andrei Vescan, Joachim Mayer, Zhenxing Wang, Ilia Valov, Stephan Menzel und Max Lemme – zu dieser herausragenden Leistung. Die Arbeit wurde unterstützt durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen der Projekte NeuroSys Cluster und NEUROTEC 2, durch das EU‑Horizon‑Europe‑Programm (CHIPS‑JU) im ENERGIZE‑Projekt sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Schwerpunktprogramm SPP2262 MEMMEA (MemrisTec). Diese Ergebnisse stärken die führende Rolle von AMO und seinen Partnern in der Erforschung innovativer nanoelektronischer Technologien und tragen wesentlich zur Weiterentwicklung neuromorpher Hardware‑Architekturen bei.