脉冲持续时间对高 Tc 超导体中电流诱导氧原子迁移的影响

高电流密度可以诱导金属薄膜中原子的方向性扩散。在 YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ (YBCO) 中，这一电迁移过程选择性地作用于位于 Cu-O 链中的氧原子，从而允许在高电流密度区域的特定位置变化氧浓度。这种方法已被证明在作为载流子浓度的函数来映射该物料的相图，或作为制造记忆电阻器的办法（由于其在小幅双极激励下的可逆性）方面取得了成功。迄今为止，大多数研究局限于脉冲激励，其电流/电压脉冲持续时间为毫秒级或更长，此时热效应不可避免地影响该过程。本文我们探讨了脉冲长度 $\delta t$ 对 YBCO 桥�电流诱导迁移起始电流 $I_{\text{EM}}$ 的影响，覆盖 200 ns 至 1 ms 的范围。随着 $\delta t$ 降低至约 10 $\mu$s 以下，$I_{\text{EM}}$ 显示出快速上升。对局部温度的解析和数值估计表明，随着脉冲变短，温度降低，使电迁移过程更趋于无热。这些发现对于记忆电阻器的运行具有重要意义，应在描述薄膜热力学不稳定性效应时予以考虑。