Small:基於原子薄hBN的單原子量子點接觸開關

2021-02-15 低維 昂維

 

成果介紹

電阻式開關器件中量化電導的觀察，提出了開發用於邏輯電路和存儲器件的單原子開關的可能性。通過在電阻開關器件中金屬離子或氧空位的輸運來實現人工原子點接觸中的量化電導，可能是實現多級存儲的一種方式。

有鑑於此，近日，韓國浦項科技大學Hyunsang Hwang教授和Revannath Dnyandeo Nikam博士（共同通訊作者）等首次報導了使用原子薄hBN層的量化電導原子閾值開關（QCATS）。該QCATS在存儲器和邏輯器件中都有應用。通過在hBN層中利用單原子硼缺陷形成單原子點接觸，QCATS器件在1·G0處顯示出穩定且可重現的電導量化狀態。hBN-QCATS中的原子開關機制已通過單原子導電絲的原位可視化得到確認。hBN中的原子缺陷是影響開關特性的關鍵因素。hBN-QCATS具有出色的開關特性，例如0.3 V的低工作電壓，1 pA的低「截止」電流，50 ns的快速開關以及高耐久性>107個周期。開關特性的變化是開關器件的主要問題，可以通過減小開關區域的面積和厚度以形成單原子點接觸來解決。開關層的厚度可以縮小到單原子（~0.33 nm）h-BN層，並且開關區域僅限於單原子缺陷。通過使用單層hBN實現出色的開關特性，證實了為將來存儲和邏輯應用實現穩定且均一的原子開關器件的可能性。

 

圖文導讀 

圖1. 2D hBN及其形成單原子點接觸的原子缺陷的原子級表徵。

 

圖2. 在hBN-QCATS器件中可視化APC和量化電導狀態。

 

圖3. hBN-QCATS器件製造過程的示意圖和表徵。

 

圖4. 在hBN-QCATS器件中使用交流脈衝精確控制量化電導並演示器件電學特性。

 

 

文獻信息

Single-Atom Quantum-Point Contact Switch Using Atomically Thin Hexagonal Boron Nitride

(Small, 2020, DOI:10.1002/smll.202006760)

文獻連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202006760

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