近期，薄膜物理及器件课题组闫小兵教授率领的“类脑神经器件与芯片研究团队”在量子电导型忆阻器方面取得重要研究进展，相关工作 “Realization of long retention properties of quantum conductance through confining the oxygen vacancy diffusion”发表在国际物理领域著名期刊《Applied Physics Reviews》并被选为Featured Article（Applied Physics Reviews 9, 021419 (2022), IF=19.162），该工作第一作者为星空在线,星空在线(中国)2017级博士生赵建辉和孙勇博士，闫小兵教授、燕山大学彭秋明教授和新加坡国立大学陈景升教授为通迅作者。
宏观量子现象是物理学中热点问题之一，根据兰道尔理论，常温下的量子电导是通过形成一维导电通道得以实现的。量子电导（Q.C.）是两个金属原子接触时的电导状态，量子电导状态是一种非易失的状态并且由量子电导状态构建的器件可以实现原子级的开关，所以Q.C.在构建非易失性多值存储器、逻辑运算、具有一定容错能力的量子计算和类脑神经计算系统方面具有进一步缩小器件尺寸和提升系统运行速度限制的潜力，一直是研究的热点。忆阻器因其简单的三明治结构，易制备，可用于人脑计算模拟，有多级存储潜能等优点而被广泛研究。由于原子的热运动和原子在材料中的自发扩散使得由导电原子构建的一维导电通路会发生的自发断裂，使得量子电导状态很难在常温下获得良好的保持特性。为延长量子电导状态的保持时间，作者制备具有高度择优取向的Mott绝缘体二氧化钒并实现原子级的窄晶界，利用晶界作为氧空位的储层进而限制原子级导电通路的形成位置，利用晶体对氧空位具有较高的体扩散势垒特性，将氧空位扩散限制在狭窄的晶界中，从而稳定了原子级导电细丝，延长量子电导状态的保持时间。该方法为基于量子电导的电子设备（如多级高密度存储和神经形态计算等）延长量子电导状态保持时间提供了新的思路。
该工作得到了国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项、国家重大研发项目培育项目、国家自然科学基金、河北省自然科学基金、中国科学院战略引领科技专项、河北省基础研究专项重点项目、河北省教育厅科技项目、河北大学自然科学跨学科研究计划、生命科学与绿色发展研究所、河北大学优秀青年科研创新团队、国家高层次人才专项扶持资金、河北大学高层次人才研究启动项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0082919
