Implementation of tunable digital and analog resistive switching (RS) behaviors for memristors is crucial toward their development in data storage and energy-efficient computations. Herein, the CsPbBr3 film-based RS memristors with different switching film thickness and adaptable electrodes are constructed, which are implemented by the solution processed method. All the constructed memristors demonstrate stable bipolar switching behaviors, and in special, the gradual analog RS behavior with multi-level conductance is observed for the thin memristor, making it as the promising artificial synapse. As a comparison, the thick memristor demonstrates digital abrupt RS behavior, accompanying with a high memory window (>103), which can be applied in data storage field. Furthermore, the evolution of conductive filaments, stemming from synergetic bromine vacancies and aluminum atoms, is proposed to clarify the distinguished dynamic changes in the RS process. This work provides an optimization strategy to tune RS behavior for CsPbBr3-based RS memristors and paves the way for both data storage and artificial synapse applications.

1.
Y.
Li
,
Q. Y.
Qian
,
X. L.
Zhu
,
Y. J.
Li
,
M. Y.
Zhang
,
J. N.
Li
,
C. L.
Ma
,
H.
Li
,
J. M.
Lu
, and
Q. C.
Zhang
,
InfoMat
2
,
995
1033
(
2020
).
2.
Z.
Zhang
,
Z.
Wang
,
T.
Shi
,
C.
Bi
,
F.
Rao
,
Y.
Cai
,
Q.
Liu
,
H.
Wu
, and
P.
Zhou
,
InfoMat
2
,
261
290
(
2020
).
3.
M. K.
Kim
,
I. J.
Kim
, and
J. S.
Lee
,
Sci. Adv.
7
,
1341
(
2021
).
4.
W.
Banerjee
,
Electronics
9
,
1029
(
2020
).
5.
S.
Lee
,
H.
Seong
,
S. G.
Im
,
H.
Moon
, and
S.
Yoo
,
Nat. Commun.
8
,
725
(
2017
).
6.
Q.
Cao
,
W.
Lu
,
X. R.
Wang
,
X.
Guan
,
L.
Wang
,
S.
Yan
,
T.
Wu
, and
X.
Wang
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
12
,
42449
42471
(
2020
).
7.
Y.
Park
,
S. H.
Kim
,
D.
Lee
, and
J. S.
Lee
,
Nat. Commun.
12
,
3527
(
2021
).
8.
G.
Sassine
,
C.
Nail
,
P.
Blaise
,
B.
Sklenard
,
M.
Bernard
,
R.
Gassilloud
,
A.
Marty
,
M.
Veillerot
,
C.
Vallee
, and
E.
Nowak
,
Adv. Electron. Mater.
5
,
1800658
(
2019
).
9.
H. J.
Song
,
Y. D.
Liu
,
J. Q.
Yan
,
X. L.
Zhong
,
J. B.
Wang
, and
H. X.
Guo
,
Appl. Phys. Lett.
122
,
212102
(
2023
).
10.
X.
Zhou
,
L.
Zhao
,
C.
Yan
,
W.
Zhen
,
Y.
Lin
,
L.
Li
,
G.
Du
,
L.
Lu
,
S. T.
Zhang
,
Z.
Lu
, and
D.
Li
,
Nat. Commun.
14
,
3285
(
2023
).
11.
H.
Duan
,
S.
Cheng
,
L.
Qin
,
X.
Zhang
,
B.
Xie
,
Y.
Zhang
, and
W.
Jie
,
J. Phys. Chem. Lett.
13
,
7130
7138
(
2022
).
12.
J.
Park
,
D.
Seong
,
Y. J.
Park
,
S. H.
Park
,
H.
Jung
,
Y.
Kim
,
H. W.
Baac
,
M.
Shin
,
S.
Lee
,
M.
Lee
, and
D.
Son
,
Nat. Commun.
13
,
5233
(
2022
).
13.
X.
Zhao
,
H.
Xu
,
Z.
Wang
,
Y.
Lin
, and
Y.
Liu
,
InfoMat
1
,
183
210
(
2019
).
14.
J.
Song
,
H.
Liu
,
W.
Pu
,
Y.
Lu
,
Z.
Si
,
Z.
Zhang
,
Y.
Ge
,
N.
Li
,
H.
Zhou
,
W.
Xiao
,
L.
Wang
, and
M.
Sui
,
Energy Environ. Sci.
15
,
4836
4849
(
2022
).
15.
R. J.
Sutton
,
G. E.
Eperon
,
L.
Miranda
,
E. S.
Parrott
,
B. A.
Kamino
,
J. B.
Patel
,
M. T.
Hörantner
,
M. B.
Johnston
,
A. A.
Haghighirad
,
D. T.
Moore
, and
H. J.
Snaith
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1502458
(
2016
).
16.
R.
He
,
S.
Ren
,
C.
Chen
,
Z.
Yi
,
Y.
Luo
,
H.
Lai
,
W.
Wang
,
G.
Zeng
,
X.
Hao
,
Y.
Wang
,
J.
Zhang
,
C.
Wang
,
L.
W
,
F.
Wu
, and
D.
Zhao
,
Energy Environ. Sci.
14
,
5723
5759
(
2021
).
17.
J.
Zeng
,
X. M.
Li
,
Y.
Wu
,
D.
Yang
,
Z. G.
Sun
, and
Z. H.
Song
,
Adv. Funct. Mater.
28
,
1804394
(
2018
).
18.
M.
Saliba
,
T.
Matsui
,
J.-Y.
Seo
,
K.
Domanski
,
J.-P.
Correa-Baena
,
M. K.
Nazeeruddin
,
S. M.
Zakeeruddin
,
W.
Tress
,
A.
Abate
,
A.
Hagfeldt
, and
M.
Grätzel
,
Energy Environ. Sci.
9
,
1989
1997
(
2016
).
19.
R.
Kashikar
,
P. S.
Ghosh
,
S.
Lisenkov
,
B. R. K.
Nanda
, and
I.
Ponomareva
,
Phys. Rev. B
104
,
235132
(
2021
).
20.
J. Y.
Kim
,
J. W.
Lee
,
H. S.
Jung
,
H.
Shin
, and
N. G.
Park
,
Chem. Rev.
120
,
7867
7918
(
2020
).
21.
M. H.
Rahman
,
M.
Jubair
,
M. Z.
Rahaman
,
M. S.
Ahasan
,
K.
Ostrikov
, and
M.
Roknuzzaman
,
RSC Adv.
12
,
7497
7505
(
2022
).
22.
Y.
Wang
,
Y.
Chen
,
T.
Zhang
,
X.
Wang
, and
Y.
Zhao
,
Adv. Mater.
32
,
2001025
(
2020
).
23.
Q. Q.
Lin
,
W.
Hu
,
Z. G.
Zang
,
M.
Zhou
,
J.
Du
,
M.
Wang
,
S.
Han
, and
X. S.
Tang
,
Adv. Electron. Mater.
4
,
1700596
(
2018
).
24.
Y.
Yin
,
Z.
Yao
,
Y.
Xia
, and
H.
Chen
,
Mater. Res. Express
9
,
065007
(
2022
).
25.
X.
Zhang
,
H.
Yang
,
Z.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S.
Wu
,
H.
Pan
,
N.
Khisro
, and
X.
Chen
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
52
,
125103
(
2019
).
26.
M. C.
Yen
,
C. J.
Lee
,
K. H.
Liu
,
Y.
Peng
,
J.
Leng
,
T. H.
Chang
,
C. C.
Chang
,
K.
Tamada
, and
Y. J.
Lee
,
Nat. Commun.
12
,
4460
(
2021
).
27.
S.
Bianchi
,
I.
Muñoz-Martin
,
E.
Covi
,
A.
Bricalli
,
G.
Piccolboni
,
A.
Regev
,
G.
Molas
,
J. F.
Nodin
,
F.
Andrieu
, and
D.
Ielmini
,
Nat. Commun.
14
,
1565
(
2023
).
28.
B. S.
Tang
,
H.
Veluri
,
Y. D.
Li
,
Z. G.
Yu
,
M.
Waqar
,
J. F.
Leong
,
M.
Sivan
,
E.
Zamburg
,
Y. W.
Zhang
,
J.
Wang
, and
A. V.
Thean
,
Nat. Commun.
13
,
3037
(
2022
).
29.
K.
Kim
,
S.
Park
,
S. M.
Hu
,
J.
Song
,
W.
Lim
,
Y.
Jeong
,
J.
Kim
,
S.
Lee
,
J. Y.
Kwak
,
J.
Park
,
J. K.
Park
,
B. K.
Ju
,
D. S.
Jeong
, and
I.
Kim
,
NPG Asia Mater.
12
,
77
(
2020
).
30.
G.
Wang
,
X.
Yan
,
J.
Chen
, and
D.
Ren
,
Phys. Status Solidi RRL
14
,
1900539
(
2020
).
31.
K. J.
Heo
,
H. S.
Kim
,
J. Y.
Lee
, and
S. J.
Kim
,
Sci. Rep.
10
,
9276
(
2020
).
32.
Y.
Sun
,
H.
Xu
,
C.
Wang
,
B.
Song
,
H.
Liu
,
Q.
Liu
,
S.
Liu
, and
Q.
Li
,
IEEE Electron Device Lett.
39
,
1298
1301
(
2018
).
33.
X.
Wan
,
Z.
Yu
,
W.
Tian
,
F.
Huang
,
S.
Jin
,
X.
Yang
,
Y. B.
Cheng
,
A.
Hagfeldt
, and
L.
Sun
,
J. Energy Chem.
46
,
8
15
(
2020
).
34.
H.
Wang
,
Y.
Wu
,
M.
Ma
,
S.
Dong
,
Q.
Li
,
J.
Du
,
H.
Zhang
, and
Q.
Xu
,
ACS Appl. Energy Mater.
2
,
2305
2312
(
2019
).
35.
J.
Hua
,
X.
Deng
,
C.
Niu
,
F.
Huang
,
Y.
Peng
,
W.
Li
,
Z.
Ku
, and
Y. B.
Cheng
,
RSC Adv.
10
,
8905
8909
(
2020
).
36.
T.
Paul
,
B. K.
Chatterjee
,
S.
Maiti
,
S.
Sarkar
,
N.
Besra
,
B. K.
Das
,
K. J.
Panigrahi
,
S.
Thakur
,
U. K.
Ghorai
, and
K. K.
Chattopadhyay
,
J. Mater. Chem. C
6
,
3322
3333
(
2018
).
37.
T.
Paul
,
S.
Maiti
,
N.
Besra
,
B. K.
Chatterjee
,
B. K.
Das
,
S.
Thakur
,
S.
Sarkar
,
N. S.
Das
, and
K. K.
Chattopadhyay
,
ACS Appl. Electron. Mater.
2
,
5942
5951
(
2019
).
38.
M.
Zhang
,
Z. Q.
Tian
,
D. L.
Zhu
,
H.
He
,
S. W.
Guo
,
Z. L.
Chen
, and
D. W.
Pang
,
New J. Chem.
42
,
9496
9500
(
2018
).
39.
F.
Xu
,
K.
Meng
,
B.
Cheng
,
S.
Wang
,
J.
Xu
, and
J.
Yu
,
Nat. Commun.
11
,
4613
(
2020
).
40.
A.
Grossi
,
E.
Perez
,
C.
Zambelli
,
P.
Olivo
,
E.
Miranda
,
R.
Roelofs
,
J.
Woodruff
,
P.
Raisanen
,
W.
Li
,
M.
Givens
,
I.
Costina
,
M. A.
Schubert
, and
C.
Wenger
,
Sci. Rep.
8
,
11160
(
2018
).
41.
G.
Zheng
,
C.
Zhu
,
J.
Ma
,
X.
Zhang
,
G.
Tang
,
R.
Li
,
Y.
Chen
,
L.
Li
,
J.
Hu
,
J.
Hong
,
Q.
Chen
,
X.
Gao
, and
H.
Zhou
,
Nat. Commun.
9
,
2793
(
2018
).
42.
V. M.
Le. Corre
,
E. A.
Duijnstee
,
O. E.
Tambouli
,
J. M.
Ball
,
H. J.
Snaith
,
J.
Lim
, and
L. J. A.
Koster
,
ACS Energy Lett.
6
,
1087
1094
(
2021
).
43.
Y.
Zhu
,
P.
Cheng
,
J.
Shi
,
H.
Wang
,
Y.
Liu
,
R.
Xiong
,
H.
Ma
, and
H.
Ma
,
Adv. Electron. Mater.
6
,
1900754
(
2020
).
44.
Y.
Wang
,
Z.
Lv
,
Q.
Liao
,
H.
Shan
,
J.
Chen
,
Y.
Zhou
,
L.
Zhou
,
X.
Chen
,
V. A. L.
Roy
,
Z.
Wang
,
Z.
Xu
,
Y.
Zeng
, and
S.
Han
,
Adv. Mater.
30
,
1800327
(
2018
).
45.
P. Y.
Chen
,
B.
Lin
,
I.-T.
Wang
,
T.-H.
Hou
,
J.
Ye
,
S.
Vrudhula
,
J.-S.
Seo
,
Y.
Cao
, and
S.
Yu
, in
2015 IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design (ICCAD), Austin, TX, 02–06 November 2015
(IEEE, 2015), pp. 194–199.
46.
S. W.
Han
,
C. J.
Park
, and
M. W.
Shin
,
Surf. Interfaces
31
,
102099
(
2022
).
47.
U.
Das
,
A.
Nyayban
,
B.
Paul
,
A.
Barman
,
P.
Sarkar
, and
A.
Roy
,
ACS Appl. Electron. Mater.
2
,
1343
1351
(
2020
).
48.
Y.
Sun
,
M.
Tai
,
C.
Song
,
Z.
Wang
,
J.
Yin
,
F.
Li
,
H.
Wu
,
F.
Zeng
,
H.
Lin
, and
F.
Pan
,
J. Phys. Chem. C
122
,
6431
6436
(
2018
).
49.
J.
Oh
and
C. V.
Thompson
,
Electrochim. Acta
56
,
4044
4051
(
2011
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.