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    基于電致電阻效應(yīng)的電阻型隨機(jī)存儲(chǔ)器（RRAM）是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d存儲(chǔ)技術(shù)，具有非易失性、低功耗、超高密度、快速讀寫(xiě)等優(yōu)勢(shì)。目前開(kāi)展穩(wěn)定的新型電致電阻材料的探索以及阻變機(jī)理研究非常重要，也是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

    中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所李潤(rùn)偉研究團(tuán)隊(duì)較早地開(kāi)展了阻變材料探索與RRAM器件的研究工作。率先在BiFeO₃薄膜【Appl. Phys. Lett. 97, 042101(2010)，J. Phys. D: Appl. Phys. 44, 415104（2011）】、氧化石墨烯薄膜【Appl. Phys. Lett. 95，232101(2009)，Carbon 49, 3796（2011），J. Mater. Chem. 22, 16422(2012)】、N摻雜的ZnO薄膜【Nanotechnology 22, 275204（2011）】、聚酰亞胺薄膜【J. Mater. Chem. 22, 520（2012）】、聚西佛堿薄膜【申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利201110060470.3, 201110060469.0】等材料中獲得了穩(wěn)定的阻變效應(yīng)。

    在阻變機(jī)理研究方面，2011年，該研究組通過(guò)對(duì)比研究Cu/ZnO/Pt 和Cu/ZnO/AZO器件中高阻態(tài)下電輸運(yùn)性質(zhì)的差異，證實(shí)了金屬導(dǎo)電絲從正極向負(fù)極生長(zhǎng)，通斷位置發(fā)生在負(fù)極附近【Appl. Phys. Lett. 100, 072101（2012），被選為亮點(diǎn)論文】，為理解阻變機(jī)制、精確控制導(dǎo)電絲的通斷、實(shí)現(xiàn)RRAM器件的穩(wěn)定讀寫(xiě)過(guò)程提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。應(yīng)Frontiers of Materials Science編輯邀請(qǐng)，該研究組綜述性論文Resistive switching effects in oxide sandwiched structures作為封面文章近日發(fā)表(鏈接)。

    最近，李潤(rùn)偉研究團(tuán)隊(duì)采用超導(dǎo)元素Nb作為陽(yáng)極，制備了Nb/ZnO/Pt三明治結(jié)構(gòu)，通過(guò)精確控制電阻轉(zhuǎn)變過(guò)程，在該結(jié)構(gòu)中首次觀察到了導(dǎo)電絲的低溫超導(dǎo)行為和室溫量子電導(dǎo)行為。進(jìn)而，他們?cè)贗TO/ZnO/ITO三明治結(jié)構(gòu)中觀察到了半整數(shù)的量子電導(dǎo)現(xiàn)象，而且可以通過(guò)控制限流和所施加的電壓對(duì)電導(dǎo)態(tài)進(jìn)行精確的調(diào)控。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了可以通過(guò)外加電場(chǎng)的方法在固體介質(zhì)中構(gòu)建原子尺度的納米點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)，并在室溫下實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)量子化。不僅為實(shí)現(xiàn)RRAM器件的多態(tài)存儲(chǔ)提供了新思路，也為人工構(gòu)建原子尺度的納米結(jié)構(gòu)提供了新方法。

    相關(guān)結(jié)果發(fā)表在材料學(xué)權(quán)威雜志Advanced Materials (24, 3941-3946 (2012))，并被評(píng)選為該期的內(nèi)刊封面文章。有關(guān)工作已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利兩項(xiàng)(201110113939.5, 201210050252.6)。

    該研究工作獲得973項(xiàng)目子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院百人計(jì)劃等的支持。

薄膜三明治結(jié)構(gòu)中量子點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)示意圖及Nb/ZnO/Pt及ITO/ZnO/ITO薄膜中量子的電導(dǎo)行為

Nb/ZnO/Pt三明治結(jié)構(gòu)中的超導(dǎo)現(xiàn)象及ITO/ZnO/ITO三明治結(jié)構(gòu)中量子點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)的調(diào)控