Current-induced switching in atomic-scale structures

原子尺度结构中的电流感应切换

基本信息

项目摘要

By current pulses, the conductance of superconducting atomic contacts can be switched hysteretically between two well-defined values, making the contact act as an atomic-scale memory. The conductance change is realized by the change in position of individual atoms. The goal of this combined experimental and theoretical project is to understand electromigration at the atomic scale, to elucidate the functioning of the atomic memories and to explore their applicability in nanoelectronic circuits under various conditions. To this end, we will fabricate and investigate current-driven atomic switches made from several superconducting and non-superconducting metals to elucidate the role of superconductivity for the switching mechanism. Furthermore we will extend the measurements to higher temperatures up to room temperature. From the theoretical side we will apply and extend the microscopic theory of electromigration in atomic-size structures by calculating current-induced forces, aiming at simulations of current-induced atomic motion for realistic nanocontacts. By combining molecular dynamics simulations with electronic structure and transport studies in the non-equilibrium, current-biased situation, we will determine the required threshold current for current-induced atomic reconfigurations and the atomic structure in the two states of a switch for various metals.
通过电流脉冲,超导原子触点的电导率可以在两个定义明确的值之间迟滞切换,使触点充当原子尺度的存储器。电导的变化是通过单个原子位置的变化来实现的。这个实验和理论结合的项目的目标是在原子尺度上理解电迁移,阐明原子记忆的功能,并探索它们在各种条件下在纳米电子电路中的适用性。为此,我们将制造和研究由几种超导和非超导金属制成的电流驱动原子开关,以阐明超导在开关机制中的作用。此外,我们将扩展测量到更高的温度到室温。从理论方面,我们将通过计算电流诱导力来应用和扩展微观电迁移理论在原子尺寸结构中的应用,旨在模拟现实纳米接触中电流诱导的原子运动。通过将分子动力学模拟与非平衡、电流偏置情况下的电子结构和输运研究相结合,我们将确定电流诱导原子重配置所需的阈值电流和各种金属开关两种状态下的原子结构。

项目成果

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Voltage-Induced Rearrangements in Atomic-Size Contacts.
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.0c01597
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Markus Ring;David J Weber;Patrick Haiber;F. Pauly;P. Nielaba;E. Scheer
  • 通讯作者:
    Markus Ring;David J Weber;Patrick Haiber;F. Pauly;P. Nielaba;E. Scheer
Superconducting properties of lithographic lead break junctions
光刻引线断裂结的超导特性
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/aa99b8
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    D. Weber;E. Scheer
  • 通讯作者:
    E. Scheer
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