본 보고서는 hBN-그래핀의 모든 2D 이종구조를 이용하여 전도성 필라멘트를 원자 수준에서 제어된 형성/파괴로 유도하는 것이 이상적인 원자 스위치를 위한 우수한 스위칭 특성을 달성하는 실행 가능한 방법임을 보여준다. 임계 전압에서 이온 이동 경로가 안정적인 그래핀은 hBN 내에 Ag 필라멘트를 구성하는 몇 개의 원자를 형성하며, 이후 인가 전압이 낮아지면 이들 필라멘트가 자발적으로 파괴되어 hBN 원자 스위치에서 최적의 임계 스위칭 거동을 나타낸다. hBN-그래핀 원자 임계 스위치는 동작 전류의 넓은 범위(10 nA – 100 µA)에서 휘발성(volatile) 임계 스위칭 거동을 유지하며, 극도로 높은 on/off 비 > 10 8 , 초저 누설 전류 < 1 pA, 그리고 예외적으로 빠른 스위칭(≈70 ns)을 보인다. 그래핀을 통한 Ag+의 이온 수송은 동작 동안 과도한 Ag 원자가 단일층 hBN으로 이동하는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 전도성 필라멘트의 성장은 안정적이며 hBN에서의 원자 결함 확장으로부터 보호된다. 본 연구의 새로운 발견은, hBN을 사용할 때 스케일링 층 두께가 수직 방향 두께 스케일링의 물리적 한계까지 도달하여 은의 단일 원자 부피(≈0.257 nm)를 수용할 수 있음을 보여주며, 또한 그래프로 이루어진 단일 원자 두께의 이온 장벽을 사용하여 스위칭을 제어할 수 있음을 시사한다.

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