8月18日消息(arXiv:2608.18059),密歇根大学Sangyong Lee、Anton V. Ievlev、Dongjae Shin、Jingxian Li与Yiyang Li团队的论文,报道了在相分离非晶氧化钽阻变存储器中实现长数据保持的成果,突破了阻变存储器(ReRAM)领域长期存在的核心权衡。

ReRAM是最有前景的非易失性存储技术之一,但主流器件存在两难:成丝型(filamentary)ReRAM通过导电细丝的形成与断裂存储数据,保持时间长,但均匀性差、切换电流高;非成丝型(nonfilamentary)ReRAM呈面积依赖的低电流切换,均匀性好,但数据保持时间普遍较差。此前没有任何双端器件能同时兼顾两者。

该团队展示了Ta₂O₅/TaOₓ双端阻变存储单元:电学测量与成分深度剖析表明,其电阻切换不局限于单一细丝,而是在整个切换区域内均匀发生——这得益于相分离的非晶氧化钽层形成的离子与电子混合导电路径。尽管为非成丝型切换,器件在190°C高温下数据保持超过22小时,与最好的成丝型器件相当。

科学意义:非均匀成核理论通常预测非晶氧化物中氧空位会聚集形成细丝,而该工作表明通过调控相分离结构可引导均匀切换并保持稳定,为理解阻变机制提供了新视角。应用前景上,低电流、均匀、长保持的ReRAM对存内计算与神经形态硬件尤为关键——大规模交叉阵列要求器件间一致性与低操作功耗,此类相分离工程策略可直接迁移到其他氧化物体系(如HfO₂、TiO₂),为后摩尔时代存储与计算融合器件提供材料学方案。 (来源:arXiv)