忆阻器实现中的基本问题与挑战

2008 年，惠普（HP）实验室的研究人员声称发现了一种真正忆阻器器件的分析物理模型 [1]。该模型针对一种薄的 TiO$_2$ 薄膜，其中包含一个高浓度氧空位自掺杂区域和一个低掺杂区域，即夹在两个铂电极之间的具有内置化学不均匀性的单相材料。基于所提出的模型，Strukov 等人 [1] 获得了真正忆阻器的特征动力学状态方程和电流 - 电压关系。然而，作者在提出该模型时忽略了一些电化学的基本事实，即两个区域边界处扩散电流的耦合。该器件将在一段时间内像“化学电容器”一样工作，直到化学不均匀性被平衡，从而违反了真正忆阻器的基本要求，即所谓的“无能量耗散特性”。此外，HP 忆阻器器件的动力学状态方程必然失效，因为该关系本身违反了兰道尔关于信息处理最小能量成本的原则。也许，如果引入一个额外的先决条件，指定持续改变所考虑系统内部物理状态所需的最小电功率输入，这种观点或许能站得住脚。然而，我们对此持有合理的怀疑。