УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ В СТРУКТУРЕ SI-SIO2-VO2
Рис.1. Схема включения структуры (a), 1 - постоянный источник, 2 -генератор (R1 = 100 kΩ, R2 = 10 Ω, R3 = 560 kΩ, C1 = 0.022 μF; вид контактов (b), динамическая вольт-амперная хаpaктеристика (ВАХ) структуры с (c) и без (d) переключения.
Пленка диоксида ванадия (~3000 A) осаждалась на Si-SiO2 (Si-p-типа, ρ = 1 W×cm; SiO2 ~1000 A) подложку методом реактивного магнетронного распыления. Сверху наносились алюминиевые контакты (рис.1.b). ВАХ структуры исследовалась на переменном сигнале в режиме генератора тока (большое сопротивление R1). Исследуемая структура хаpaктеризуется ВАХ переключательного типа (рис.1.c). При наблюдении динамической ВАХ на низкочастотном сигнале (~100 Hz), освещение структуры и (или) смещение Si-подложки (по крайней мере, в диапазоне U0 от -30 до 30 V) не влияло на вид ВАХ. Однако при переходе в более высокочастотную область можно было обратимо переводить структуру в состояние без переключения при помощи подачи соответствующего напряжения смещения на подложку. Так на частоте 6 kHz при U0 < -12.2 V наблюдался переход к динамической ВАХ показанной на рис.1 d. В этом случае переключение отсутствует. При положительном смещении подложки вырождение переключения наблюдалось при U0 > 4.6 V.
Далее было обнаружено влияние освещения на динамику переключения. При U0 ≥ 0 освещение не влияло на работу переключателя. Однако при отрицательном смещении подложки уже слабое освещение приводило к исчезновению переключения на динамической ВАХ. Так на частоте 6 kHz при U0 = -8 V и освещенности 5.10-4 J.cm-2.s-1 переключение исчезало, и динамическая ВАХ имела вид, показанный на рис.1.d.
Таким образом, мы могли управлять динамикой переключения структуры изменяя освещение (фотоемкостный эффект) или напряжение смещения U0.
Эквивалентная схема структуры представлена на рисунке 2.а.b
Рис.2. Эквивалентная схема (a), R1 - ограничительное сопротивление, Rv - сопротивление пленки диоксида ванадия, С - емкость МДП-структуры (b), состоящая из трех емкостей: Сох -подзатворного диэлектрика SiO2, Csc - области прострaнcтвенного заряда (ОПЗ), Css - поверхностных состояний (ПС); зависимость I от ψs (c).
При подаче переменного напряжения U, через резистор Rv протекает ток который при превышении некоторого амплитудного значения Ik вызывает эффект переключения, обусловленный разогревом VO2 до температуры ПМИ. Было промоделировано амплитудное значение тока в зависимости от поверхностного потенциала, определяемого напряжением смещения U0, и сравнение его с Ik (кривая 3 рис.2.с). В модели учитывалась зависимость Csc и Css от частоты сигнала.
(1)
где τss - время перезарядки ПС, τn - время жизни неосновных носителей, СB - емкость ОПЗ в области обеднения и слабой инверсии, Сp - емкость ОПЗ в обогащении, Cn - емкость ОПЗ в области сильной инверсии.
Для схемы представленной на рис 2.а ток через пленку диоксида ванадия рассчитывается по формуле:
(2)
Выводы:
1. При увеличении частоты сигнала подаваемого на структуру происходит уменьшение Imax (Imax, Imin - максимальное и минимальное значение тока при варьировании ψs рис.1.с), т. е. Imax < Ik. В результате чего переключатель не работает в данном диапазоне частот. Однако если уменьшить геометрические размеры переключателя, то Imax достигает Ik и переключение становится возможным. При частотах порядка 1 - 10 kHz переключатель имеет две рабочие точки переключения (рис.2.с, кривая 1), при положительном и отрицательном значении поверхностного потенциала. Однако при переходе в более высокочастотную область, рабочая точка (ys>0) сдвигается в область больших значений ys, которая реально недостижима (рис.2.с, кривая 2). В результате переключатель имеет одну рабочую точку.
2. Влиять на параметры переключателя можно при помощи варьирования длины и ширины алюминиевых контактов, а так же расстояния между ними.
Критический ток (где jk - критическая плотность тока при ПМИ, h - ширина контактов, d - толщина пленки). Критическое напряжение (где ρ - удельное сопротивление пленки VO2, l - расстояние между контактами).
Подбирая данные параметры можно выводить структуру в режим управляемого переключения в очень широком диапазоне частот, что делает ее перспективным элементом в микроэлектронике.
Работа выполнена при поддержке гранта Министерства Образования РФ и Американского Фонда Гражданских Исследований и Развития (CRDF) № PZ-013-02.
[1] А.А. Величко, Н.А. Кулдин, Г.Б. Стефанович, А. Л. Пергамент //ПЖТФ, т.29, в.12, с.49-53. (2003).
Статья в формате PDF
115 KB...
03 05 2026 20:56:36
Статья в формате PDF
119 KB...
02 05 2026 21:11:25
Статья в формате PDF
121 KB...
01 05 2026 17:42:41
Статья в формате PDF
113 KB...
30 04 2026 18:48:12
Статья в формате PDF
103 KB...
29 04 2026 16:16:19
Статья в формате PDF
288 KB...
28 04 2026 17:18:17
Статья в формате PDF
133 KB...
27 04 2026 2:18:29
Статья в формате PDF
115 KB...
26 04 2026 22:35:49
Статья в формате PDF
590 KB...
25 04 2026 14:59:39
Статья в формате PDF
274 KB...
24 04 2026 14:32:57
Статья в формате PDF
244 KB...
23 04 2026 10:19:54
Предложен метод межреберного внутримышечного введения препаратов с непосредственным ультразвуковым «метод глубокого фонофореза», или лазерным воздействием «метод глубокого фотофореза» на место инъекции по рентгенологической проекции воспалительной зоны, и изучены механизмы их лечебного действия у больных деструктивным туберкулезом легких с выраженным пневмофиброзом и патологией органов пищеварения.
Создание в очаге туберкулезного поражения повышенной концентрации изониазида повышает эффективность химиотерапии туберкулеза легких в условиях выраженного пневмофиброза изученными методами на 18%.
...
22 04 2026 0:42:13
Статья в формате PDF
118 KB...
21 04 2026 3:20:51
Статья в формате PDF
115 KB...
20 04 2026 2:36:13
В статье представлен фрагмент авторской концепции теории патологического процесса. На примере становления хронического инфекционного процесса проведен анализ взаимоотношения основных причинных факторов, составляющих сложную структуру этиологии болезни.
...
19 04 2026 11:59:54
Статья в формате PDF
284 KB...
18 04 2026 19:45:50
Статья в формате PDF
257 KB...
17 04 2026 0:17:46
Статья в формате PDF
263 KB...
16 04 2026 21:52:19
Статья в формате PDF
108 KB...
14 04 2026 7:52:12
Рассмотрена экономико-математическая модель конкуренции двух фирм на однородном рынке сбыта с точки зрения теории оптимального управления. Приводится формулировка соответствующей задачи отыскания программного управления, минимизирующего суммарные издержи предприятия, необходимые для достижения заданной рыночной доли на дуополистическом рынке. Дана экономическая интерпретация полученных результатов.
...
13 04 2026 22:13:46
Статья в формате PDF
119 KB...
12 04 2026 4:44:45
Статья в формате PDF
112 KB...
11 04 2026 18:43:46
Изложенные в статье результаты свидетельствуют о тождестве динамики формирования алкогольной зависимости у неэпилептической линии крыс (Вистар) и крыс с абсансной эпилепсией (WAG/Rij).
...
10 04 2026 8:10:53
В работе сформулированы принципы валеологического мировоззрения как образца устремлений, выполняющих ориентационную, нормирующую, прогностическую функции в отношении здоровья и здорового образа жизни.
...
09 04 2026 11:19:17
Статья в формате PDF
327 KB...
08 04 2026 15:55:58
Статья в формате PDF
256 KB...
07 04 2026 21:35:32
Статья в формате PDF
193 KB...
06 04 2026 19:27:28
Статья в формате PDF
268 KB...
05 04 2026 20:56:50
Статья в формате PDF
85 KB...
04 04 2026 5:46:58
Статья в формате PDF
103 KB...
03 04 2026 18:44:34
Применен метод дисперсионного анализа для изучения силы влияния различных комплексных природных факторов на изменчивость длины шишки ели сибирской, произрастающей в Уральской лесорастительной провинции. Показано, что наибольшее влияние на изменчивость длины шишки в этом районе имеют индивидуальные особенности деревьев, долгота местности и высота над уровнем моря.
...
02 04 2026 23:39:49
Статья в формате PDF
134 KB...
01 04 2026 18:41:38
Статья в формате PDF
126 KB...
30 03 2026 15:12:15
В данной работе автор отвергает идею принятия cмepтной казни. Применение cмepтной казни приведет к нарушению природы государства, вырождению его духовной сущности. Если государство допускает возможность cмepтной казни, то ценность человеческой жизни падает, а для самих исполнителей cмepтной казни убийство станет обычным явлением.
...
29 03 2026 4:51:44
Статья в формате PDF
266 KB...
28 03 2026 0:23:55
Статья в формате PDF
291 KB...
27 03 2026 18:16:48
Статья в формате PDF
219 KB...
26 03 2026 17:46:58
Статья в формате PDF
96 KB...
25 03 2026 3:10:36
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
