莫特绝缘体电热开关中应变介导相共存的 optical 成像

阻变开关——由电流/电压诱导的电阻变化——是忆阻器件的核心，在新兴的神经形态计算领域起着关键作用。本研究关注莫特绝缘体中的阻变开关，其经历热驱动的金属-绝缘体转变。针对此类系统已报道两种不同开关机制：电场驱动阻变开关与电热阻变开关。后者由焦耳热引起的不稳定性导致。在此，我们利用高分辨率宽场显微镜结合电输运测量，呈现平面 V$_2$O$_3$ 薄膜器件中可逆阻变开关的可视化。我们研究了电热不稳定性与 V$_2$O$_3$ 薄膜在莫特转变处应变诱导的自发相分离之间的相互作用。显微照片显示了最小宽度 $\lesssim$ 500\,nm 的窄金属细丝的形成。尽管细丝形成与电流-电压特性（IVCs）的整体形状是电热击穿的典型特征，我们也观察到非典型效应，如倾斜细丝、细丝分裂，以及低阻态高电流下具有锯齿状跳变的滞回 IVCs。我们能在基于二维电阻网络数值模型中重现实验结果。该模型表明，此例中的阻变开关确为电热性质，且本征非均匀性是非典型效应的成因。该非均匀性受应变强烈影响，从而建立了开关动力学与结构特性之间的联系。