東京工業(yè)大學(xué)的一組研究人員對原子開關(guān)的內(nèi)部工作有了前所未有的深刻見解。通過研究開關(guān)內(nèi)部形成的微小金屬“橋”的組成，他們的發(fā)現(xiàn)可能會刺激原子開關(guān)的設(shè)計，提高性能。

原子開關(guān)被譽為最小的電化學(xué)開關(guān)，可以改變信息技術(shù)的面貌。由于它們的納米級尺寸和低功耗，它們有望與下一代電路集成，從而推動人工智能(AI)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的發(fā)展。

盡管已經(jīng)出現(xiàn)了各種設(shè)計，但是一個有趣的問題涉及金屬絲或橋的性質(zhì)，這對于開關(guān)的操作是關(guān)鍵的。橋形成在夾在兩個電極之間的金屬硫化物層內(nèi)，并通過施加誘導(dǎo)電化學(xué)反應(yīng)的電壓來控制。該橋的形成和湮滅決定了開關(guān)是打開還是關(guān)閉。

現(xiàn)在，包括Akira Aiba和Manabu Kiguchi以及東京工業(yè)大學(xué)化學(xué)系的同事在內(nèi)的研究小組已經(jīng)找到了一種有用的方法來準(zhǔn)確地檢查橋梁的組成。

通過冷卻原子開關(guān)足以使用稱為點接觸光譜(PCS)的低溫測量技術(shù)研究橋，他們的研究表明，橋由電極和金屬硫化物中的金屬原子組成層。Kiguchi解釋說，這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)使人們普遍認(rèn)為橋只來自電極。

該團隊將原子開關(guān)與不同電極組合(Pt和Ag，或Pt和Cu)和金屬硫化物層(Cu2S和Ag2S)進行了比較。在這兩種情況下，他們發(fā)現(xiàn)橋梁主要由Ag組成。

研究人員在ACS應(yīng)用材料與接口公司(ACS Applied Materials&Interfaces)發(fā)表的論文中指出，Ag在橋中占主導(dǎo)地位的原因可能是“Ag離子與Cu離子相比具有更高的遷移率” 。

他們得出結(jié)論“使用低遷移率金屬更好”來設(shè)計具有更高穩(wěn)定性的原子開關(guān)。

在推動原子開關(guān)技術(shù)方面還有許多尚待探索，該團隊正在繼續(xù)研究哪種元素組合在提高性能方面最有效。