憶阻器是除電阻器、電容器、電感器之外的第四種基本無源電子器件。憶阻器有著很簡單的金屬/介質層/金屬三明治結構，集成度高，可以用于新型高密度電阻型存儲器。憶阻器具有電阻的量綱，但有著不同于普通電阻的非線性電學性質，其阻值會隨著流經電荷量而發生改變，并且能夠在電流斷開時保持之前的阻值狀態，即具有記憶功能。憶阻器的這些特性與生物大腦中神經突觸的工作原理及結構有著高度相似性，因此在新型神經突觸仿生電子器件領域引起了廣泛的關注。

近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所功能薄膜與智構器件研究團隊的陳浩、李俊在研究員諸葛飛的指導下，采用自組裝方法制備了具有錐形納米孔洞結構的非晶碳薄膜材料，在此基礎上，制備了無需電形成過程的憶阻器件。如圖1所示，在金屬電極的沉積過程中，金屬會填充納米孔洞，在非晶碳薄膜中自然形成納米尺寸導電細絲，因此，該憶阻器件有效避免了電壓較大的電形成過程。進一步研究發現，孔洞中納米金屬絲表現出單晶結構（圖2），而文獻報道的通過電形成過程生成的金屬導電細絲都是連續或者不連續的多晶結構。基于單晶金屬導電絲的碳基憶阻器件表現出優良的高溫時間保持特性，并且實現了多個電阻態的可控調制，這些電阻態可以用來模擬神經突觸的不同強度，因此，該器件在新型神經突觸仿生電子學領域具備應用潛力。研究結果申請發明專利兩項（201310445981.6和201310446932.4），并且發表在Carbon（76，459-463，2014）和Applied Physics Letters（106,083104,2015）。

相關研究得到國家自然科學基金（51272261和61474127）和“973”課題（2012CB933003）的資助。

納米尺寸導電細絲形成示意圖

納米金屬絲單晶結構示意圖

來源：寧波材料技術與工程研究所