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
119 KB...
12 08 2026 4:45:33
Статья в формате PDF
148 KB...
11 08 2026 4:21:19
Статья в формате PDF
172 KB...
10 08 2026 6:44:36
Статья в формате PDF
102 KB...
08 08 2026 16:17:58
Статья в формате PDF
220 KB...
07 08 2026 22:39:30
Статья в формате PDF
103 KB...
06 08 2026 8:59:47
Статья в формате PDF
117 KB...
05 08 2026 4:24:34
Рассмотрена финансовая поддержка издательских проектов Российским Фондом Фундаментальных Исследований. Проанализированы количественные хаpaктеристики и динамика результатов конкурсов проектов по разным областям знания.
...
04 08 2026 14:46:50
Статья в формате PDF
158 KB...
03 08 2026 6:47:51
Статья в формате PDF
265 KB...
02 08 2026 13:53:12
Статья в формате PDF
135 KB...
01 08 2026 13:13:52
Статья в формате PDF
118 KB...
31 07 2026 10:38:12
Статья в формате PDF
113 KB...
29 07 2026 20:21:32
Статья в формате PDF
573 KB...
28 07 2026 20:53:32
Статья в формате PDF
108 KB...
27 07 2026 17:46:38
Статья в формате PDF
281 KB...
25 07 2026 19:38:30
Статья в формате PDF
121 KB...
24 07 2026 4:36:39
Статья в формате PDF
256 KB...
23 07 2026 1:12:58
Статья в формате PDF
110 KB...
21 07 2026 7:57:15
При оценке экономической эффективности культивирования сортов яблони в разных экологических условиях Северного Кавказа важными показателями являются продуктивность и качество продукции. Значительный интерес в этом отношении представляют сорта селекции Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного садоводства: Фестиваль гор, Долинское, Златогор, Лескенское и другие, которые являются аборигенными и конкурентоспособными с культивируемыми в регионе интродуцированными зарубежными и отечественными сортами яблони.
...
20 07 2026 18:19:23
Изучены ценопопуляции Pulsatilla multifida на территории Юго-Западной и Западной Якутии. Рассмотрено влияние антропогенного фактора на их состояние
...
19 07 2026 2:23:25
Статья в формате PDF
106 KB...
17 07 2026 0:19:24
Статья в формате PDF
109 KB...
16 07 2026 20:57:57
Статья в формате PDF
138 KB...
15 07 2026 23:50:34
Статья в формате PDF
124 KB...
14 07 2026 14:32:20
Статья в формате PDF
160 KB...
13 07 2026 4:35:35
Статья в формате PDF
114 KB...
12 07 2026 6:35:56
Статья в формате PDF
111 KB...
09 07 2026 17:32:17
Статья в формате PDF
148 KB...
08 07 2026 10:48:55
Статья в формате PDF
110 KB...
07 07 2026 14:40:11
Проведена инвентаризация лихенофлоры Республики Татарстан (РТ). Показана роль особо охраняемых природных территорий в сохранении флористического разнообразия. Дан спектр семейств редких видов во флоре обследованной территории и анализ состава географических элементов. Рассмотрено распределение редких видов по основным типам местообитаний. Даются некоторые сведения о редких и исчезающих лишайниках для включения в Красную книгу РТ.
...
06 07 2026 5:30:55
Статья в формате PDF
177 KB...
05 07 2026 11:25:27
Статья в формате PDF
130 KB...
04 07 2026 22:59:37
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 ::
