Resistive switching is the fundamental process that triggers the sudden change of the electrical properties in solid-state devices under the action of intense electric fields. Despite its relevance for information processing, ultrafast electronics, neuromorphic devices, resistive memories and brain-inspired computation, the nature of the local stochastic fluctuations that drive the formation of metallic nuclei out of the insulating state has remained hidden. Here, using operando X-ray nano-imaging, we have captured the early-stages of resistive switching in a V2O3-based device under working conditions. V2O3 is a paradigmatic Mott material, which undergoes a first-order metal-to-insulator transition coupled to a lattice transformation that breaks the threefold rotational symmetry of the rhombohedral metal phase. We reveal a new class of volatile electronic switching triggered by nanoscale topological defects of the lattice order parameter of the insulating phase. Our results pave the way to the use of strain engineering approaches to manipulate topological defects and achieve the full control of the electronic Mott switching. The concept of topology-driven reversible electronic transition is of interest for a broad class of quantum materials, comprising transition metal oxides, chalcogenides and kagome metals, that exhibit first-order electronic transitions coupled to a symmetry-breaking order.
Resistive switching induced by electronic avalanche breakdown in GaTa$_4$Se$_{8-x}$Te$_x$ narrow gap Mott Insulators
由强电场引起的Mott跃迁正受到越来越多的关注。最近的理论建议集中在莫特绝缘体的齐纳介质击穿，但实验研究仍然太少，得出结论的机制。在这里，我们报告的研究，在窄间隙莫特绝缘体GaTa $_4$ Se $_{8-x}$ Te $_x$的介电击穿。我们发现，I-V特性和阈值电场（E $_{th}$）的大小不对应于齐纳击穿，而是雪崩击穿。E $_{th}$随Mott Hubbard能隙（E $_g$）的幂律增加，与半导体雪崩击穿的普遍规律E $_{th}$ $\propto$ E $_g$ $^{2.5}$惊人地一致。然而，我们在莫特绝缘体中观察到的雪崩延迟时间比传统半导体长三个数量级以上。我们的研究结果表明，电场诱导局部绝缘体到金属莫特转变，产生导电域，其生长以形成贯穿样品的导电路径。
Electric Pulse Induced Resistive Switching, Electronic Phase Separation, and Possible Superconductivity in a Mott insulator
金属-绝缘体转变（MIT）是一类有趣的物理现象，包括超导性和巨磁阻（CMR），它们与电阻的急剧变化有关。在过渡金属化合物中，MIT通常与强电子相关性的存在有关，强电子相关性驱动系统进入莫特绝缘体状态。在这些系统中，MIT通常通过电子掺杂或通过施加外部压力来调谐。然而，最近注意到，莫特绝缘体还应该对诸如电场的其它外部扰动敏感。我们在这里报告的第一个实验证据的非易失性电脉冲诱导的绝缘体到金属的过渡和可能的超导性的莫特绝缘体GaTa 4 Se 8。我们的扫描隧道显微镜实验表明，这种非常规的响应系统短电脉冲产生的纳米尺度的电子相分离（EPS）中产生的散装材料。
Non-thermal light-assisted resistance collapse in a V$_2$O$_3$-based Mott-insulator device
莫特绝缘体中的绝缘体到金属的转变是属于Mottronics家族的一类新型电子器件的关键机制。目前正在进行大量的研究工作，致力于开发特定的控制协议，通常基于电压、应变、压力和光激发的应用。最终目标是实现对电子相变的完全控制，对电阻开关器件等的性能产生巨大影响。在这里，我们调查的同时外部电压和超短光脉冲激发的V $_2$ O $_3$外延薄膜的基础上的单个Mottronic器件的效果。的热问题的有限元模拟支持的实验结果表明，光激发和外部电偏压的组合驱动的挥发性电阻率下降，这超出了激光和焦耳加热的综合效果。我们的研究结果的发展协议的非热控制相关材料的电阻开关转变的影响。
Possible phonon-induced electronic bi-stability in VO$_2$ for ultrafast memory at room temperature
VO $_{2}$是在67 $^\circ$ C下表现出金属到绝缘体转变的模型材料系统。这为存储器设备中的未来超快切换提供了潜力，但通常需要纯电子过程来避免缓慢的晶格响应。晶格振动的作用因此很重要，但它并没有得到很好的理解，并且长期以来一直是争议的来源。我们使用超快光谱和从头计算相结合的方法来揭示负责过渡的机制。我们确定了一个非典型的Peierls振动模式，作为一个触发器的过渡。这排除了VO $_{2}$中纯电子Mott跃迁的长期存在的范例;然而，我们发现了一种新的电子-声子途径，用于在特定条件下以真正的双稳态方式进行纯可逆电子跃迁。这种转变是非常不典型的，因为它涉及纯粹的电荷样激发，只需要很小的核位移。我们的研究结果将促进未来的超快电阻非易失性存储器设备的设计。
