原子开关——更大间隙、更敏感

一个原子开关包括2个电极,其中一个是固体电极。在电极侧面方向上施加一定的偏压,电化学沉积在固体电极上就会形成突出部分。这种突出部分就可以作为电极之间的桥梁,开关接通。如果在反向上施加一个偏压,突出部分就会变小,断开该装置。很显然,这个过程在2个电极之间只需要很短的间隙。到目前为止,原子开关的间隙大约为1nm。实现这种纳米级的间隙极具挑战,但是这种装置也极具价值,因为该装置代表了最小的开关,对于纳米级装置非常实用。
来自日本大阪大学(Osaka University)与国家材料科学研究所(National Institute for Materials Science)的研究人员最近制成间隙为10-80nm的原子开关。Tanaka、Hasegawa及其合作者所设计的原子开关包括一个覆盖了电极和间隙的光导有机层。这种设计的制造技术更简单,更具功能性。
最初,需要光和偏压一起才能完成原子尺度的桥接。没有合适的光线,该有机层就没有形成桥接所需的光电流。然而,初始化后,该装置就具有正常的原子开关功能。因此,该装置有两种水平的开关作用:初始化和标准的开/关过程。因而,这种开关可通过程序控制,可用于光敏存储装置。
该研究还证实装置的初始化次数随间隙的尺寸不同而不同:较大的间隙需要更多的光照次数来完全初始化。这些差异还会带来其他的控制开关的方式。尽管在该研究报告中只使用了一种特定的有机层,但是研究人员认为还可以利用其它薄膜材料。如果将具有不同吸收峰的有机材料装置集成起来,就可以作为精密的光敏器件,用于图像检测。
T. Hino et al., Small 2010; DOI: 10.1002/smll.201000472.