采用晶格工程技术制备的高质量β-Ga2O3薄膜，适用于忆阻器应用，可实现图像加密、解密和边缘检测功能

《Science China-Materials》：Lattice-engineered high-quality β-Ga2O3 membranes for memristive applications towards image encryption, decryption, and edge detection

采用晶格外延工程与牺牲层剥离策略制备高质量β-Ga?O?膜片，成功构建垂直Ag/β-Ga?O?/Pt忆阻器，实现超10? ON/OFF比、低电压（0.13 V/?0.11 V）、稳定数据保留（>4×10? s）及优异亚阈值特性（≈0.47 mV/dec），离子迁移主导电阻特性，并设计可重构非易失XOR电路实现图像加密与边缘检测。

　　

摘要

高质量的β-Ga₂O₃薄膜对于制造高性能的忆阻器至关重要。本文报道了一种基于高结晶质量β-Ga₂O₃薄膜的垂直结构Ag/β-Ga₂O₃/Pt忆阻器的制备方法，该方法结合了晶格外延技术和牺牲层辅助剥离策略。所制备的β-Ga₂O₃忆阻器表现出优异的性能：开关比（ON/OFF ratio）超过10⁸，SET/RESET电压分别为0.13 V和-0.11 V，编程电流低至10^-10 A，数据保持稳定性超过4 × 10⁴秒，并具有约0.47 mV/dec的优良亚阈值特性。可调的顺应电流（compliance current）使得忆阻器能够同时实现易失性（volatile）和非易失性（non-volatile）切换模式。此外，电阻切换行为主要由Ag离子的迁移机制控制，这一点通过电学特性测试和第一性原理计算得到了验证。另外，还设计并模拟了一种基于β-Ga₂O₃忆阻器的电路，该电路可作为可重构且非易失性的异或（XOR）逻辑门，适用于图像加密/解密和边缘检测等应用。这项工作不仅展示了用于制造先进忆阻器的晶格工程化高质量β-Ga₂O₃薄膜，还拓展了其在数字逻辑和可重构图像处理领域的应用潜力。