La2NiO4+d: Un MIEC unique pour les applications nanoioniques
Un conducteur Ionique et Électronique (MIEC) à multiples facettes
Le nickelate de lanthane ( La2NiO4+δ ou L2NO4) est un oxyde mixte à la fois conducteur électronique et conducteur ionique (MIEC), qui présente un grand potentiel pour son utilisation dans les dispositifs nanoioniques sous forme de films minces. Dans le groupe Nanoionique du LMGP, nous étudions cette phase Ruddlesden-Popper pour plusieurs applications , telles que les dispositifs memristifs ainsi que les électrodes à oxygène dans les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) et les électrolyseurs.
Les mémoires à changement de valence (VCM) à base d'oxyde et fonctionnant selon des processus à l’interface avec des capacités de commutation analogique et une mémoire transitoire sont des candidats intéressants pour être utilisées comme synapses artificielles pour la mise en œuvre matérielle de réseaux de neurones artificiels. Nos premières études consacrées aux dispositifs memristifs L2NO4 déposés sur des substrats monocristallins, soit directement sur SrTiO31,2, soit sous forme de bicouches L2NO4/LaNiO3 ont montré des résultats très prometteurs, avec des caractéristiques de commutation bipolaires de type analogique et des transitions graduelles entre les états de résistance élevée et faible (HRS et LRS). Récemment, ces nouveaux dispositifs basés sur L2NO4 ont été transférés avec succès vers la configuration verticale sur des substrats à base de silicium, conservant les caractéristiques de commutation de type analogique et permettant le développement futur de ces dispositifs prometteurs dans des applications telles que les synapses artificielles pour l'informatique neuromorphique avec bio- apprentissage inspiré.4
De plus, en ajustant les conditions de dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD), le L2NO4 peut également être déposé soit de manière dense, soit sous la forme de films minces nano-colonnaires, avec une surface très élevée, permettant une cinétique d'échange d'oxygène beaucoup plus rapide, réduisant considérablement la résistance de polarisation de l’électrode à oxygène dans les SOFC.5
REFERENCES
1. K. Maas, E. Villepreux, D. Cooper, C. Jiménez, H. Roussel, L. Rapenne, X. Mescot, Q. Rafhay, M. Boudard and M. Burriel*, Using a mixed ionic electronic conductor to build an analog memristive device with neuromorphic programming capabilities, J. Mater. Chem. C, 8, 464 (2020). Back Cover
2. K. Maas, C. Wulles, J. M. Caicedo, B. Ballesteros, V. Lafarge, J. Santiso*, and M. Burriel*, Role of pO2 and film microstructure on the memristive properties of La2NiO4+δ/LaNiO3-δ bilayers, J. Mater. Chem. A, 10(12), 6523 (2022). Inside Front Cover
3. K. Maas, E. Villepreux, D. Cooper, E. Salas-Colera, J. Rubio-Zuazo, German R. Castro, O. Renault, C. Jiménez, H. Roussel, X. Mescot, Q. Rafhay, M. Boudard and M. Burriel*, Tuning Memristivity by Varying the Oxygen Content in a Mixed Ionic–Electronic Conductor, Adv. Funct. Mater. 30 (17), 1909942 (2020). Article highlighted in the ESRF Highlights 2020 annual booklet
4. T.-K. Khuu, G. Lefèvre, C. Jiménez, H. Roussel, A. Riaz, S. Blonkowski, E. Jalaguier, A. Bsiesy, and M. Burriel*, La2NiO4+δ-Based Memristive Devices Integrated on Si-Based Substrates, Adv. Mater. Technol., 7 (11) 2200329 (2022). Article highlighted in the "Women in Materials Science" virtual issue.
5. A. Stangl*, A. Riaz, L. Rapenne, J. M. Caicedo, J. de Dios Sirvent, F. Baiutti, C. Jiménez, A. Tarancón, M. Mermoux, M. Burriel*, Tailored nano-columnar La2NiO4 cathodes for improved electrode performance, J. Mater. Chem. A, 10, 2528 (2022)
This activity is led by Monica Burriel
Les mémoires à changement de valence (VCM) à base d'oxyde et fonctionnant selon des processus à l’interface avec des capacités de commutation analogique et une mémoire transitoire sont des candidats intéressants pour être utilisées comme synapses artificielles pour la mise en œuvre matérielle de réseaux de neurones artificiels. Nos premières études consacrées aux dispositifs memristifs L2NO4 déposés sur des substrats monocristallins, soit directement sur SrTiO31,2, soit sous forme de bicouches L2NO4/LaNiO3 ont montré des résultats très prometteurs, avec des caractéristiques de commutation bipolaires de type analogique et des transitions graduelles entre les états de résistance élevée et faible (HRS et LRS). Récemment, ces nouveaux dispositifs basés sur L2NO4 ont été transférés avec succès vers la configuration verticale sur des substrats à base de silicium, conservant les caractéristiques de commutation de type analogique et permettant le développement futur de ces dispositifs prometteurs dans des applications telles que les synapses artificielles pour l'informatique neuromorphique avec bio- apprentissage inspiré.4
De plus, en ajustant les conditions de dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD), le L2NO4 peut également être déposé soit de manière dense, soit sous la forme de films minces nano-colonnaires, avec une surface très élevée, permettant une cinétique d'échange d'oxygène beaucoup plus rapide, réduisant considérablement la résistance de polarisation de l’électrode à oxygène dans les SOFC.5
REFERENCES
1. K. Maas, E. Villepreux, D. Cooper, C. Jiménez, H. Roussel, L. Rapenne, X. Mescot, Q. Rafhay, M. Boudard and M. Burriel*, Using a mixed ionic electronic conductor to build an analog memristive device with neuromorphic programming capabilities, J. Mater. Chem. C, 8, 464 (2020). Back Cover
2. K. Maas, C. Wulles, J. M. Caicedo, B. Ballesteros, V. Lafarge, J. Santiso*, and M. Burriel*, Role of pO2 and film microstructure on the memristive properties of La2NiO4+δ/LaNiO3-δ bilayers, J. Mater. Chem. A, 10(12), 6523 (2022). Inside Front Cover
3. K. Maas, E. Villepreux, D. Cooper, E. Salas-Colera, J. Rubio-Zuazo, German R. Castro, O. Renault, C. Jiménez, H. Roussel, X. Mescot, Q. Rafhay, M. Boudard and M. Burriel*, Tuning Memristivity by Varying the Oxygen Content in a Mixed Ionic–Electronic Conductor, Adv. Funct. Mater. 30 (17), 1909942 (2020). Article highlighted in the ESRF Highlights 2020 annual booklet
4. T.-K. Khuu, G. Lefèvre, C. Jiménez, H. Roussel, A. Riaz, S. Blonkowski, E. Jalaguier, A. Bsiesy, and M. Burriel*, La2NiO4+δ-Based Memristive Devices Integrated on Si-Based Substrates, Adv. Mater. Technol., 7 (11) 2200329 (2022). Article highlighted in the "Women in Materials Science" virtual issue.
5. A. Stangl*, A. Riaz, L. Rapenne, J. M. Caicedo, J. de Dios Sirvent, F. Baiutti, C. Jiménez, A. Tarancón, M. Mermoux, M. Burriel*, Tailored nano-columnar La2NiO4 cathodes for improved electrode performance, J. Mater. Chem. A, 10, 2528 (2022)
This activity is led by Monica Burriel