近日，厦门大学电子科学与技术学院陈忠、郭伟杰团队在实现Ta₂O₅忆阻器阻变激活的激光光热工程方面取得进展，研究成果以题为“Photothermal engineering in Ta₂O₅memristors:blue-laser-driven filament reorientation for on/off ratio enhancement”的论文发表于知名期刊《ACSApplied Materials &Interfaces》，并入选内页封面论文。

在超大规模集成（VLSI）电路飞速发展以及增强现实（AR）和虚拟现实（VR）应用需求日益增长的背景下，基于传统冯·诺依曼架构的内存系统中处理单元与存储模块的分离导致了所谓的“存储墙”问题，成为系统性能提升的瓶颈。忆阻器凭借优异的可扩展性、低功耗以及与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的高度兼容性，成为未来非易失性存储器件的重要发展方向之一。然而，忆阻器阻变性能的可控调节仍有待深入研究。

研究团队首次展示了通过光热工程实现Ag/Ta₂O₅/ITO忆阻器的波长选择性阻变激活，揭示了该忆阻器中导电细丝调控的光与物质相互作用规律。

图1器件结构示意图

研究通过电流-电压（I-V）特性测试、100次循环开关比评估以及保持时间分析，系统比较了不同激光照射所产生光热效应对器件性能的影响。结果表明，经405nm激光（300s，1.2mW）处理的器件表现出高达93的开关比、超过10⁴ s的保持时间以及2mA的最大电流，其电阻开关性能相较于原始器件提升了近十倍。

基于STEM、EDS表征，有限元热模拟与变激光功率的电阻开关性能分析，阐明了激光诱导导电细丝的形成源于局域光热效应，该方法为实现器件性能的精确调控提供了有效途径。

图2 器件机理仿真分析

该工作得到福建省自然科学基金（2024J01052）、厦门市科技重大专项（3502Z20241021）等项目资助，厦门大学为单一署名单位，郭伟杰为通讯作者。