多阻态存储器件已逐渐成为实现高性能和高能效神经形态计算的重要电子元器件。过渡金属氧化物，因其离子演化与电荷及晶格等自由度间的强相关性，为该类器件奠定了重要材料基础。目前，基于过渡金属氧化物的高性能人工突触多阻态器件成为研究的重点，电场控制离子演化策略的发展为多阻态存储提供了有效途径。清华大学物理系于浦课题组利用扫描探针显微镜技术，使用具有催化作用的铂镀层纳米探针将针尖注氢技术应用于三氧化钨（WO3）薄膜的离子调控研究，展示了室温下针尖诱导的纳米尺度多阻态调控方案：利用扫描探针针尖诱导的析氢效应（Spillover effect）向WO3薄膜中注入或抽出氢离子，以此驱动可逆的绝缘体-金属相变。相关成果以 “Nanoscale multistate resistive switching in WO3 through scanning probe induced proton evolution”为题发表在发表在Nature Communications上。

如何对调控前后H的变化准确检测，对精准调控测试方案至关重要，在众多的仪器中能够测氢（H）的仪器少之甚少，为了对导电WO3样品中的氢化提供直接证据，对氢化和生长区域进行了二次离子质谱（SIMS）分析。如图所示与生长时（绝缘）区域相比，在WO3层内开关（传导）区域显示出更高的氢强度。同时现有结果也揭示了在薄膜表面附近氢气浓度更高，大概率与本征质子扩散过程有关。

通过对氢离子计量的控制，氧化钨薄膜可被精准调控至多个中间阻态，借助飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）对H的高灵敏特性，研究人员能够使实验参数的调控能尽可能地避免来自本底H的干扰还原真实实验数据，实现了对H计量进行准确检测。

图.飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）表征H浓度变化