当两个导电宽区域之间的接触狭窄至与电子波长(纳米到微米)相当时,其接触被称为量子点接触。量子电导的最小单位为:
式中为元电荷;
为普朗克常数。
研究人员利用扫描隧道显微镜(scanning tunnel microscope; STM)对量子电导效应进行了表征。随着探针尖端逐渐远离样品表面,器件的电导并非连续降低,而是呈现出阶梯式的递减。在原子开关中,由于其形成的导电通道只有几个原子大小,这与电子的平均自由程相当,因此经常伴随着量子电导效应。原子开关在高低阻态之间转换的过程中,对器件不断施加不同幅值的电压脉冲,器件表现出阶跃式的变化,即其电导态呈离散分立式分布。原子开关在正向脉冲的作用下,电导呈现阶梯式上升;原子开关在负向脉冲的作用下,电导呈现阶梯式下降。
量子电导效应对研究忆阻器的阻变机理以及控制器件的差异与可靠性有着关键作用,在提升忆阻器性能和实现多级存储上有着重要的应用前景。