二维材料在先进的互补金属氧化物半导体（CMOS）及超越CMOS的电子器件中（包括类脑计算和存内计算）展现出巨大潜力。六方氮化硼（hBN）因其卓越的电子、机械和化学稳定性，成为非易失性电阻切换器件（即忆阻器）的极具吸引力的候选材料。然而将六角氮化硼（hBN）忆阻器与Si CMOS电子器件集成面临挑战，因为需要高温合成（超过热预算）或采用转移方法，而这些方法可能引入缺陷，从而影响器件性能和可靠性。
美国亚利桑那州立大学提出了一种在CMOS兼容温度（低于380?°C）下合成hBN薄膜的方法，采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR-PECVD），实现了无需转移的、CMOS兼容的hBN忆阻器，其电学性能优异。研究表明，所沉积的hBN薄膜呈多晶结构，并具有类乱层（turbostratic）特征，同时在晶圆级表现出良好的形貌一致性（尺寸、形状和取向）。研究人员展示了一大规模的hBN忆阻器阵列，器件良率高（约90%），具有优异的稳定性（包括耐久性、保持性和重复性）、高精度的多态编程能力（可实现超过16个存储状态）以及优良的低频噪声性能，几乎无随机电报噪声（RTN）。此外，研究人员还将忆阻器件直接集成到工业级CMOS测试平台上，表现出极佳的耐久性，编程循环次数达到百万级，显示出较高的技术成熟度。这一成果标志着基于hBN忆阻器电子器件向晶圆级CMOS集成迈出了关键一步。
该研究以题名“On-chip direct synthesis of boron nitride memristors”发表于《Nature Nanotechnology》期刊上。
