氧化钽薄膜中的皮秒多级阻变开关

对高密度数据存储日益增长的需求导致人们对具有高可扩展性且能在一个单元中存储多位的新颖存储器概念兴趣增加。一个有前景的候选者是氧化还原基阻变开关，以不同电阻态形式存储信息。为实现可靠编程，需要理解底层物理参数。我们揭示可编程电阻态与内部串联电阻及基本非线性开关动力学相关联。Ta$_{2}$O$_{5}$ 基单元的开关动力学在从 250 ps 到 10$^{5}$ s 跨越 15 个数量级的宽范围内被研究。我们发现 10 ps 开关速度的强证据，其与模拟电子电路仿真一致。在所有时间尺度上，均展示了多比特数据存储能力。所阐明的基本材料特性与多比特数据存储之间的联系，为设计用于存储与神经形态应用的阻变开关铺平了道路。