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“三明治”忆阻器可在700℃高温下稳定运行

分类:技术前沿 | 发布日期:2026-04-08 | 来源:科技日报
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美国南加州大学科学家在最新一期《科学》(Science)杂志上发表报告称,他们研发出一种“三明治”忆阻器,能在700℃的高温下稳定运行。这一温度远超熔岩炽热程度,更是突破了当前同类技术的极限。值得注意的是,700℃仅是测试设备的极限,而非该忆阻器本身的物理极限。

传统器件在高温下失效的一个主要原因,是顶部电极的金属原子在热与电场驱动下穿过介质层,在底部电极“成桥”,导致器件永久性短路、锁定在“ON”态。该忆阻器采用顶层钨、中间氧化铪陶瓷、底层石墨烯的三明治结构——钨是熔点最高的金属,石墨烯作为单层碳原子材料能承受巨大热量而不分解。

更巧妙的是,研究团队发现石墨烯与钨之间存在类似“油水不相容”的界面化学特性:漂移到石墨烯表面的钨原子无法找到稳定位置停留,难以形成导电桥,从而显著抑制短路通道,使器件在极端高温下仍可稳定运行。

测试结果显示,该设备在700℃下保持数据超过50小时无需刷新,经受住超过10亿次开关周期的考验,且仅需1.5伏电压即可在纳秒级速度下运行。航天机构长期寻求能在500℃以上工作的硬件,以便在金星表面等极端环境中作业;这项进展让行星探测器、地热钻井系统和核反应堆配备现场计算硬件成为可能。

顶电极 Top Electrode 阻变功能层(如 HfO₂ / TaOₓ) 底电极 Bottom Electrode 金属-绝缘体-金属(MIM)三明治结构忆阻器
▲ 示意图:“三明治”忆阻器可在700℃高温下稳定运行
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