[据美国国家标准与技术研究院官方网站2018年1月18日报道] 在构建可模拟人脑强大计算能力的计算机系统的竞赛中，越来越多的研究人员开始将目光转向忆阻器。忆阻器，即记忆电阻，是一种具有记忆功能的非线性电阻。通过控制电流的变化可改变其阻值，如果把高阻值定义为“1”，低阻值定义为“0”，则这种电阻就可以实现存储数据的功能，其作用就像生物体内具备短期记忆的神经细胞。近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）的科学家公布了长期处在神秘之中的忆阻器内部工作原理。

就像一个神经细胞向另一个神经细胞发送信号的能力取决于细胞之间的信号交流频率，忆阻器的电阻取决于流经它的电流量。此外，即使发生断电，忆阻器仍能完好保存断电前的记忆。尽管科学家们对忆阻器抱有浓厚的兴趣，但对忆阻器的工作方式和原理仍缺乏详细的了解，而且一直还没有一种专门研究忆阻器的标准工具。目前，NIST的科学家已经开发出了这样的标准工具，并利用它对忆阻器的运行原理进行了深入的研究，提出了最小化漏电流的方法，为制造运行效率更高的忆阻器打下了良好的基础。该研究成果已发表在《自然通讯》杂志。

为了探索忆阻器的电学性能，研究人员将一束紧密聚焦的电子束投射在二氧化钛忆阻器的不同位置上。在电子束的作用下，忆阻器表面将释放出电子，形成超声波图像。电子束还在忆阻器中诱导出四种不同的内部电流。研究人员经研究确定，这些电流与忆阻器内部不同材料间的多重界面有关。这些界面由两个金属导电层及它们之间的绝缘体夹层形成。由于电子束照射的位置可以精确控制，研究人员可以清楚的知道每一种电流的来源。

在对忆阻器进行成像时，研究人员发现了几个暗点（局部导电性被增强的区域），这表明在忆阻器正常工作的过程中可能会有电流从这些区域泄漏出来。这些漏电通道位于忆阻器的核心位置，会影响忆阻器在低阻值和高阻值之间的切换。研究人员指出，减少忆阻器的大小可以减少甚至消除一些不必要的漏电流路径。但由于漏电流的路径非常短，大概只有100～300纳米的距离，除非将忆阻器的尺寸缩小到一样的量级，否则就不会有很大的改进。

令人吃惊的是，研究人员还发现，与忆阻器阻值变换相关的电流并不是来自于活性阻变材料，而是来自其上方的金属层。这一发现给我们上了非常重要的一课，它说明研究忆阻器不能只关注变换电阻和阻值变换点本身，还要必须关心它们周围的一切。只有这样才能设计出功能更加强大的忆阻器。

NIST的研究工作是在纳米尺度科学技术中心（CNST）进行的，该中心是一个为工业界、学术界和政府研究人员提供公用研究设施的共享中心。（工业和信息化部电子第一研究所  李铁成）