一种氯离子介导的电化学合成方法（离子液体调控WO3相变及神经形态器件研究进展）

来源 | 物理研究所

离子液体调控因为强大的电荷调控能力吸引了研究人员的广泛关注，可以用来实现许多新颖物理现象的人工调制，比如金属-绝缘体相变、磁性相变、超导转变等。随着研究的不断深入，人们逐渐发现在离子液体门电压作用下，除了净电荷的作用外，尤其在氧化物里常常伴随着复杂的离子插入/脱出过程。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室研究员金奎娟和中科院院士杨国桢领导的L03组一直致力于激光分子束外延方法制备高质量的过渡金属氧化物薄膜及其物性调控的研究。该课题组副研究员葛琛通过离子液体调控LSMO薄膜实现了四个量级以上的电阻变化，并提出离子液体中的水与氧化物之间电化学离子交换过程起主要作用（Adv. Mater. Interfaces 2, 1500407 (2015)）；之后，为了进一步揭示调控过程的具体机制并寻求器件应用，选择可以容纳大量插入离子的A位缺失钙钛矿结构WO3作为模型体系进行研究并取得了一些进展。

研究人员利用激光分子束外延生长方法制备WO3外延薄膜，并在异质结界面上首次发现了十分罕见的线缺陷，随着衬底应力的变大线缺陷会越来越多。理论计算结果表明，线缺陷是其应力释放的一种方式，界面上的线缺陷对薄膜材料性质有着重要的影响，通过压应力沿着线缺陷能够实现一维导电通道。该工作作为当期的Highlighting Research发表在J. Mater. Chem. C 5, 11694 (2017)，引起了《物理》杂志编辑的关注，在2018年第7期作为封面转载报道，并在目次页重点评述。

图1. WO3/LAO外延薄膜及在界面附近的线缺陷

图2. 离子液体栅极WO3突触晶体管

图3. WO3突触晶体管短程和长程的“CAS”图形化记忆过程