納米離子學是一門研究在納米尺度范圍內(nèi)與離子輸運相關(guān)的現(xiàn)象、性質(zhì)、效應(yīng)、機理及應(yīng)用的新興學科。它在能源存儲與轉(zhuǎn)化、生物仿生、邏輯運算以及信息存儲等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,并促進了這些領(lǐng)域的迅速發(fā)展。目前,納米離子學主要關(guān)注的內(nèi)容包括:一、電場對離子輸運行為的調(diào)控規(guī)律;二、如何利用離子輸運在納米尺度下可控構(gòu)建功能納米結(jié)構(gòu);三、離子輸運對納米結(jié)構(gòu)物性的調(diào)控規(guī)律。在這些內(nèi)容上取得進展對于我們理解納米離子學、獲得高性能的納米功能器件以及納米離子學與其他學科領(lǐng)域之間的交叉發(fā)展具有重要的意義。然而,電場驅(qū)動離子輸運不可控導致納米結(jié)構(gòu)隨機演化,相關(guān)性能差(如離子電池充放電性能、離子基存儲器性能等),不利于器件應(yīng)用。隨著科研手段的提高,研究人員通過原位施加電壓的高分辨電鏡觀察發(fā)現(xiàn)在電壓作用下,離子能夠在介質(zhì)層中發(fā)生遷移和電化學反應(yīng),并在其中構(gòu)建可重構(gòu)的納米通道�；诖�,我們能夠獲得納米尺度下離子輸運相關(guān)的重要信息,包括離子的遷移類型、傳輸路徑以及電化學反應(yīng)過程等。這些信息為我們進一步研究如何精準控制電場作用下的離子輸運、如何通過離子輸運可控構(gòu)建功能納米結(jié)構(gòu)以及如何有效調(diào)控納米結(jié)構(gòu)的物理特性提供了非常好的...

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1未來計算機的組成方案

未來計算機的組成方案。傳統(tǒng)計算架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)包括：熱，內(nèi)存瓶頸，摩爾定離子基存儲器系統(tǒng)支持存儲與邏輯集成，類腦計算機以及高效可重構(gòu)存儲計算的混CMOS：互補型金屬氧化物半導體；GPU：圖像處理單元；CPU：中央處理單元。[Thefuturecomputingsolution....

圖1-2通過離子遷移與電化學反應(yīng)在物理可重構(gòu)體系（耦合離子與電子）中原位控制材料與器件的光（上圖），電（中圖）和磁（下圖）特性

圖1-2通過離子遷移與電化學反應(yīng)在物理可重構(gòu)體系（耦合離子與電子）中原位控制材器件的光（上圖），電（中圖）和磁（下圖）特性。[16]Fig.1-2Schematicillustrationofinsitu,on-demandcontrolofelectro....

圖1-3金屬電極/絕緣介質(zhì)層/金屬電極體系中納米通道形成示意圖

此時器件處于高阻態(tài)（存儲狀態(tài)“1”），此過程稱為Reset過程，如圖1-3所示。這兩個電阻狀態(tài)能夠被電場可逆調(diào)控，若將高低電阻態(tài)分別作為存儲狀態(tài)“1”和“0”，可實現(xiàn)信息的存儲。該類存儲器具有優(yōu)異的存儲性能：數(shù)據(jù)擦寫速度快（~100ps）、數(shù)據(jù)擦寫功耗低（0.3-3pJ/....

圖1-4STM針尖施加電壓誘使Ta離子遷移并發(fā)生電化學反應(yīng)，在STM針尖和TaOx樣品之間形成Ta點接觸結(jié)構(gòu)

圖1-4STM針尖施加電壓誘使Ta離子遷移并發(fā)生電化學反應(yīng)，在STM針尖和TaOx樣品之間形成Ta點接觸結(jié)構(gòu)。[21]Fig.1-4TametallicatomicpointcontactstructurewasformedbetweenS....

本文編號：3973728