忆阻器阻变中量子反作用力的效应

忆阻器件因其电阻可通过施加电压调控并保持，作为神经形态计算的可能电路元件颇具吸引力。这类新型器件带来诸多技术与理论挑战。即便对于通常关联于忆阻器内导电细丝形成或断裂的关键阻变过程，其物理机制尚未完全明晰。本文提出一种新的阻变机制，在细丝薄 regime 下尤为重要，其源于量子电荷载流子的反作用或反冲(recoil)，独立于传统的静电驱动离子迁移而发生。鉴于所涉及的极细导电细丝仅数个原子厚并呈现准弹道、量子化电导，我们采用平均场理论与非平衡格林函数框架，讨论量子电流经纳米细丝时电子反冲效应对其几何结构的影响，并与电荷载流子透射概率比较。具体而言，我们先研究一维原子链的分析可解玩具模型，定性展示电荷载流子反冲的重要性，进而对铜细丝上反冲驱动离子迁移及所致阻变进行真实分子动力学模拟。所得结果有望增进对纳米尺度阻变机制的理解，并助力高保持忆阻器件的微缩化。