在高密度信息存储、计算和可重构系统的开发中，非易失性电阻开关（又称memristor效应）已成为高密度信息存储、计算和可重构系统发展中的一个重要概念。在过去的十年里，非挥发性电阻开关材料如金属氧化物和固体电解质取得了重大进展。长期以来，人们一直认为漏电流会妨碍对纳米薄绝缘层现象的观察。然而，最近在过渡金属二卤共生体和六方氮化硼二维单层中发现了非挥发性电阻开关，这一发现驳斥了以上观点，并由于尺寸缩放的好处而增加了一种新的材料维度。
美国德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员以单层MoS2为模型系统，阐明了原子片中开关机制的起源。原子成像和光谱分析表明，金属取代硫空位会导致电阻的非挥发性变化，而缺陷结构和电子状态的计算研究证实了这一点。这些发现提供了对非易失性开关的原子论理解，并为精确缺陷工程开辟了一个新的方向，从单个缺陷开始，朝着在超高密度存储器、神经形态计算和射频通信系统中实现最小的记忆阻制器。
研究人员创造了有史以来最小的记忆存储设备之一，横截面面积只有一平方纳米，厚度只有一个原子。这种被称为 “原子电阻”的装置是通过单个原子的运动来工作的，这将为具有超高信息密度的更小记忆系统铺平了道路。如果扩大规模，它可以用来制造每平方厘米约25TB的存储容量的芯片，这比目前的闪存所能提供的容量高100倍左右，但它运行所需的能量更少。
这种新设备属于一类新兴的电子器件，称为记忆电阻(Memristors)，它使用电阻开关存储数据。从本质上讲，当某种材料暴露在一定的电压下时，其电阻可以切换，变得更强或更弱。这种现象可用于将数据写入设备，随后可测量其相对电阻以“读取”存储的数据。在这种情况下，这种电阻开关是通过单原子移入和移出纳米级孔来处理的，这将改变材料的导电性。研究人员表示这一概念也应该适用于一系列类似的材料。
图1 材料表征
该研究成果11月9日发表在《Nature Nanotechnology》, 题目：“Observation of single-defect memristor in an MoS2 atomic sheet”。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-020-00789-w
