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
113 KB...
18 04 2024 7:14:38
Статья в формате PDF
110 KB...
17 04 2024 2:45:16
Статья в формате PDF
100 KB...
16 04 2024 2:26:10
Статья в формате PDF
127 KB...
15 04 2024 21:48:50
Статья в формате PDF
117 KB...
14 04 2024 11:29:31
Статья в формате PDF
393 KB...
13 04 2024 5:13:36
Статья в формате PDF
276 KB...
12 04 2024 8:41:52
Статья в формате PDF
109 KB...
11 04 2024 8:51:54
Статья в формате PDF
126 KB...
10 04 2024 3:13:58
Статья в формате PDF
84 KB...
09 04 2024 0:43:55
Статья в формате PDF
130 KB...
08 04 2024 8:21:25
Статья в формате PDF
106 KB...
07 04 2024 22:13:23
Статья в формате PDF
110 KB...
06 04 2024 3:21:10
Исследование в биологии включает в себя наблюдение, описание, учебный опыт или эксперимент, сравнение, анализ, систематизацию результатов. Такая самостоятельная учебная деятельность приводит к формированию био-экологического мышления, без которого невозможна реализация биоцентрического принципа в обучении.
...
05 04 2024 4:32:43
Статья в формате PDF
142 KB...
04 04 2024 2:55:19
Статья в формате PDF
253 KB...
02 04 2024 9:40:59
Статья в формате PDF
104 KB...
01 04 2024 23:35:18
Статья в формате PDF
312 KB...
31 03 2024 4:33:56
Статья в формате PDF
379 KB...
30 03 2024 13:36:27
Статья в формате PDF
112 KB...
29 03 2024 17:47:43
Статья в формате PDF
108 KB...
28 03 2024 20:56:19
Статья в формате PDF 133 KB...
27 03 2024 21:35:35
Статья в формате PDF
108 KB...
25 03 2024 2:41:36
Статья в формате PDF
138 KB...
24 03 2024 1:58:19
Статья в формате PDF
119 KB...
23 03 2024 17:18:26
Статья в формате PDF
140 KB...
22 03 2024 15:17:29
Статья в формате PDF
108 KB...
21 03 2024 7:31:56
Статья в формате PDF
87 KB...
18 03 2024 14:44:50
Статья в формате PDF
137 KB...
17 03 2024 21:31:20
С использованием метода газоразрядной визуализации (ГРВ) проведено исследование секретов околоушных, подчелюстных и подъязычных больших слюнных желез у 20 больных 2 типом сахарного диабета и 14 пpaктически здоровых людей. Выявлено, что параметры ГРВ-грамм секретов больших слюнных желез у пациентов с сахарным диабетом существенно ниже, чем у относительно здоровых лиц (p ...
16 03 2024 17:50:56
Статья в формате PDF
105 KB...
15 03 2024 15:13:54
Статья в формате PDF
139 KB...
14 03 2024 17:23:27
Гравитационные силы обусловлены тем, что в материальные тела поступает энергия из космического прострaнcтва, которая создает давление и увеличивает массу тел. Гипотеза находит подтверждение в виде космологического красного смещения. Возникновение инерционных сил (вопреки теории относительности А. Эйнштейна) наступает вследствие взаимодействия элементарных частиц с эфиром. Проанализирована структура электрона, и на ее основе проведена оценка скорости гравитационных волн, которая оказалась равной 4.7∙108 м/с.
...
13 03 2024 1:39:33
Статья в формате PDF
132 KB...
12 03 2024 17:23:20
Статья в формате PDF
267 KB...
11 03 2024 8:27:44
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 ::
