东京工业大学的一组研究人员对原子开关的内部工作有了前所未有的深刻见解。通过研究开关内部形成的微小金属“桥”的组成,他们的发现可能会刺激原子开关的设计,提高性能。
原子开关被誉为最小的电化学开关,可以改变信息技术的面貌。由于它们的纳米级尺寸和低功耗,它们有望与下一代电路集成,从而推动人工智能(AI)和物联网(IoT)设备的发展。
尽管已经出现了各种设计,但是一个有趣的问题涉及金属丝或桥的性质,这对于开关的操作是关键的。桥形成在夹在两个电极之间的金属硫化物层内,并通过施加诱导电化学反应的电压来控制。该桥的形成和湮灭决定了开关是打开还是关闭。
现在,包括Akira Aiba和Manabu Kiguchi以及东京工业大学化学系的同事在内的研究小组已经找到了一种有用的方法来准确地检查桥梁的组成。
通过冷却原子开关足以使用称为点接触光谱(PCS)的低温测量技术研究桥,他们的研究表明,桥由电极和金属硫化物中的金属原子组成层。Kiguchi解释说,这一令人惊讶的发现使人们普遍认为桥只来自电极。
该团队将原子开关与不同电极组合(Pt和Ag,或Pt和Cu)和金属硫化物层(Cu2S和Ag2S)进行了比较。在这两种情况下,他们发现桥梁主要由Ag组成。
研究人员在ACS应用材料与接口公司(ACS Applied Materials&Interfaces)发表的论文中指出,Ag在桥中占主导地位的原因可能是“Ag离子与Cu离子相比具有更高的迁移率” 。
他们得出结论“使用低迁移率金属更好”来设计具有更高稳定性的原子开关。
在推动原子开关技术方面还有许多尚待探索,该团队正在继续研究哪种元素组合在提高性能方面最有效。