Эффект переключения в тонкопленочных анодных оксидах молибдена и ниобия. Дипломная работа icon

Эффект переключения в тонкопленочных анодных оксидах молибдена и ниобия. Дипломная работа


Смотрите также:
Кафедра информационно-измерительных систем и физической электроники Электронное переключение в...
Методическое обеспечение спектрометров «спектроскан макс» арт...
Дипломная работа студента 544 группы...
Настоящая дипломная работа посвящена фольклору русским и чешским народным танцам...
Дипломная работа по теме...
Дипломная работа должна включать следующие разделы...
Дипломная работа по истории...
Дипломная работа по теме...
Дипломная работа...
Дипломная работа...
Дипломной работы  определяется  студентом совместно с его научным руководителем и представляется...
Исследовательская работа по литературе «Изобразительно-выразительные средства русского языка в...





МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра информационно-измерительных систем и физической электроники


Эффект переключения в тонкопленочных анодных оксидах молибдена и ниобия.

Дипломная работа


Выполнил: студент 5 курса

Пилипенко Роман Николаевич


Научный руководитель:

профессор, д.ф.-м.н.

Пергамент Александр Лионович,


Петрозаводск, 2010


СОДЕРЖАНИЕ


Введение…………………………………………………………………………..2

1 Литературный обзор……………………………………………………………5

1.1 Физические свойства оксидов переходных металлов……………………5

1.1.1 Эффекты переменной валентности…………………………………5

1.1.2 Переход металл-изолятор……………………………………………6

1.1.3 Оксиды молибдена …………………………………………………12

1.2 Электрическое переключение……………………………………..…14

1.3 Электрохимическое окисление и свойства анодных оксидных пленок……………………………………………………………………...18

2. Методика экспериментальных исследований………………………………21

2.1.Получение пленок оксидов молибдена

методом анодного окисления…………….…………. …………………..21

2.2.Автоматизированное измерение вольт-амперных характеристик…….22

3.Экспериментальные результаты……………………………………………...23


Заключение……………………………………………………………………….30


Литература……………………………………………………………………….31


Приложение 1…………………………………………………………………….38




РЕФЕРАТ

Отчет 39с., 12 рис., 70 источников, 1 приложение.

Объектом исследования являются тонкопленочные структуры на основе оксидов молибдена и эффекты переключения в них.

Цель работы: установление основных закономерностей эффекта электронного переключения в тонкопленочных структурах на основе оксида молибдена.

Создана измерительная установка, позволяющая в автоматизированном режиме исследовать параметры порогового переключения.

Разработана и апробирована методика получения тонких пленок оксида молибдена.

ВВЕДЕНИЕ


Одно из основных направлений развития современной твердотельной элект­роники связано с поиском новых материалов и новых физических явлений. Именно использование нетрадиционных материалов и эффектов в них определяет прогресс в данной области, на­ряду с дальнейшим совершенствованием традиционной полупроводниковой (в основном, кремниевой) электроники. Все возрастающая степень интеграции кремниевых микросхем (включая продвижение в область наноэлектроники), увеличение их быстродействия и расширение функциональных возможностей не только требуют огромных затрат и усилий, но и имеют естественные фундаментальные ограничения. Развиваемые в настоящее время альтернативные подходы сводятся, в основном, к таким направлениям, как сверхпроводниковая и молекулярная электроника, одноэлектроника, оптоэлектроника, спинтроника, оксидная электроника [1].

Оксиды переходных металлов (ОПМ) представляют собой один из наиболее перспективных классов веществ с точки зрения их использования для конструирования функциональных элементов оксидной электроники [2]. Благодаря существованию незаполненных электронных d-оболочек, в соединениях с кислородом элементы переходных групп образуют сложные системы фаз с переменной валентностью, обладающие широким спектром различных физико-химических свойств. Неординарные свойства соединений переходных металлов обусловлены спецификой поведения d-электронов: малая пространствен­ная протяжённость волновых функций d-электронов приводит к образованию уз­ких зон, а поведение электронов в таких зонах характеризуется сильными межэлектронными корреляциями. Одним из проявлений электронно-корреляционных эффектов является фазовый переход металл-изолятор (ПМИ), имеющий место в целом ряде оксидов переходных металлов [3-5]. Для многих оксидов переходных металлов характерно также явление переключения, связанное с развитием токовых неустойчивостей в сильных электрических полях, приводящих к появлению на вольтамперных характеристиках участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС). В ОПМ эффекты переключения с S-образными ВАХ обусловлены электронно-индуцированным переходом изолятор-металл, происходящим в сильном электрическом поле [5]. Очевидно, что явление ОДС потенциально перспективно для разработки всевозможных электронных устройств и приборов, включая переключатели, генераторы, усилители, элементы логики и памяти, датчики и т.д. [6].

Следует отметить, что в научной литературе представлено достаточно много информации о разнообразных эффектах токовых неустойчивостей в целом ряде ОПМ. При этом, как будет показано в первом разделе настоящей дипломной работы, данные по переключению в оксидах молибдена практически отсутствуют. Именно это обстоятельство и являлось одним из основных побудительных мотивов постановки данной задачи. С другой стороны, анодный оксид ниобия (наряду с таким хорошо изученным материалом, как оксид ванадия) является, по существу, модельным объектом при исследовании эффекта переключения в тонкопленочных МОМ структурах. В частности, моностабильное пороговое переключение в Nb2O5 исследовано достаточно подробно начиная еще с 60-х г.г. [7]. Известно, что анодное окисление позволяет синтезировать высококачественные, практически бездефектные, оксидные пленки и, по сравнению с другими способами получения собственных окислов на поверхности металлов (термическое, химическое оксиди­рование), оно имеет ряд преимуществ. Так, анодное окисление является одним из наиболее удобных способов (а в некоторых случаях, по-видимому, и единственно возможным способом) получения тонких оксидных слоев с образованием метастабильных фаз, в которых, в частности, наблюдается эффект переключения в сэндвич структурах [8].

Вышесказанным определяется актуальность данной работы, основная идея которой состояла в исследовании эффекта переключения в сэндвич структурах на основе тонких пленок оксида молибдена, полученных методом анодного окисления.

^ Цель работы заключалась в установлении основных закономерностей эффекта переключения в тонкопленочных МОМ структурах на основе оксида молибдена и определении зависимости параметров переключения от условий синтеза пленок.

Для достижения поставленной цели, в работе решались следующие задачи:

1) получение тонких пленок оксида молибдена методом анодного оксидирования;

2) разработка и реализация экспериментальных методик для изучения эффекта переключения и их отработка на апробированных объектах (оксид ниобия);

3) экспериментальное установление основных закономерностей процессов электропроводности в сэндвич структурах на основе анодного оксида Мо методом изучения их ВАХ.

^ Научная новизна полученных результатов заключается в том, что в настоящей работе впервые исследован эффект переключения в структурах с анодными пленками оксида молибдена и обоснована гипотеза о связи данного явления с фазовым переходом металл-изолятор в одном из непредельных оксидов Мо.

^ Практическая значимость работы определяется тем, что:

  1. Создана автоматизированная измерительная установка, повышающая качество проводимых экспериментов по исследованию порогового переключения в тонкопленочных образцах, которая в дальнейшем может быть использована как в учебном процессе, так и научно-исследовательской работе.

  2. Разработана и апробирована технология получения тонких пленок оксида молибдена методом анодного окисления.

  3. Обнаруженный в работе эффект переключения в оксиде молибдена потенциально перспективен для реализации компонентов оксидной электроники.



1. Литературный обзор
^

1.1 Физические свойства оксидов переходных металлов


1.1.1 Эффекты переменой валентности

К переходным металлам относятся элементы дополнительных подгрупп периодической системы с частично заполненной d-оболочкой [9], т.е. элементы IV периода от Sc до Ni, V периода от Y до Rh и VI периода от La до Pt. Для переходных металлов характерным является наличие широкого спектра соединений, обладающих целым рядом уникальных свойств. Обуславливается это именно наличием в атомах переходных элементов незавершённых d-электронных оболочек, и, как следствие, широкого набора валентных состояний атомов. Среди всех соединений d-металлов особое место занимают оксиды. Большинство оксидов переходных металлов (ОПМ) имеют ширину запрещённой зоны 1-5 эВ и занимают промежуточное положение между полупроводниками и диэлектриками [10]. Целый ряд оксидов, однако, проявляют свойства металлов и полуметаллов – в основном состоянии или на металлической стороне перехода металл-изолятор. Важную роль в свойствах этих соединений играют дефекты собственной и примесной природы.

Способность переходных элементов менять валентное состояние, наличие неподеленных пар электронов у атомов кислорода, лёгкость обмена кислородом с окружающей средой, различные примесные центры создают разнообразие дефектов, которые, образуя дискретные уровни в запрещённой зоне, существенно влияют на физико-химические свойства рассматриваемых веществ. Многие окислы обнаруживают заметное отклонения от стехиометрии, вызванное либо недостатком кислорода, либо недостатком металла.

Во многих окисных системах переходных металлов существуют фазы, в которых средняя валентность металла является промежуточной между целочисленными значениями. Примерами таких фаз могут служить гомологические ряды окислов, обнаруженные в системах Ti-O, Nb-O, V-O, W-O [4]. Например, в системе V-O состав этих фаз описывается формулой VnO2n-1 (3 < n < 9) - ряд Магнели. Отклонение от стехиометрии в соединениях переменного состава оказывает существенное влияние на их свойства (в частности, на электрические). Ещё одной особенностью этих соединений является наличие в них одного элемента с разной валентностью, что тоже сказывается на их электрических свойствах.


^ 1.1.2 Переход металл-изолятор

Переход металл-изолятор (ПМИ) – интереснейшая задача физики конденсированного состояния, как в теоретическом, так и в практическом плане, ввиду возможных приложений этого явления [4]. Материалы с ПМИ обладают целым рядом экзотических свойств, которые обуславливают практическую важность исследований в этой области. Необходим комплексный подход для понимания процесса перехода в каждом конкретном материале, который заключается в системном рассмотрении необычного сочетания и взаимосвязи электрических, оптических, термодинамических и магнитных свойств [11]. Не менее интересна взаимосвязь между явлениями ПМИ и сверхпроводимости. Так, например, переход металла в диэлектрик часто препятствует переходу в сверхпроводящее состояние при понижении температуры.

Общеизвестный пример ПМИ – это переход Мотта в легированных полупроводниках (при изменении концентрации легирующей примеси) [3]. Но есть целый класс материалов, в которых ПМИ осуществляется в одном и том же по химическому составу веществе, без каких-либо изменений его стехиометрии, концентрации, характера распределения примесей или нарушений дальнего кристаллографического порядка. В этом случае переход обусловлен исключительно изменением термодинамических параметров (температуры и давления). Среди таких материалов особый интерес представляют некоторые соединения переходных и редкоземельных элементов (как правило, сульфиды и оксиды).

ПМИ заключается в резком, значительном и обратимом изменении свойств материала (прежде всего – величины и характера температурной зависимости проводимости) при достижении определенной критической температуры Tt. В большинстве материалов Tt зависит от состава и давления, а сам переход сопровождается зачастую перестройками атомной структуры и магнитного порядка [3, 4, 8, 10, 11]. Температурно-индуцированный ПМИ в этих материалах происходит аналогично любым другим фазовым переходам: магнитным, сегнетоэлектрическим или сверхпроводящим. В настоящее время в отличие от легированных полупроводников, для которых все более или менее концептуально ясно, единой и последовательной теории ПМИ в соединениях переходных металлов не существует. Вместо этого есть целый ряд различных моделей: электронно-корреляционный переход Мотта-Хаббарда, переход Пайерлса в квазиодномерных системах с волнами зарядовой и спиновой плотности (ВЗП и ВСП), переход Вервея (основанный на идее вигнеровской кристаллизации электронного газа) с зарядовым упорядочением, переход Андерсона при локализации носителей в результате разупорядочения, и т.д. [8]. В отсутствии точной теории, ПМИ в реальных системах интерпретируются (часто только качественно) в рамках имеющихся моделей. Причина ПМИ в соединениях d- и f- элементов заключается, очевидно, в специфике поведения d- и f-элект­ронов. Примерами проявления этой специфики являются ферро- и антиферромагнетизм d- и f-металлов, особенности сверхпроводимости переходных металлов и их сплавов, тяжелые фермионы в соединениях f-элементов, локализованное и квазилокализованное поведение электронов в металлических системах. Именно специфические особенности d и f незаполненных электронных оболочек являются причиной уникальных свойств соединений переходных и редкоземельных металлов, причем f-электроны сравнительно сильно локализованы, а поведение d-электронов сочетает одновременно и зонные, и атомные (локализованные) свойства.

Оксиды с ПМИ являются перспективными материалами для технических приложений. Широкое использование окислов металлов (и не только переходных) обусловлено их доступностью, термодинамичес­кой стабильностью и многими другими важными свойствами [10]. Оксиды отличаются также высокой технологичностью, то есть относи­тельной простотой синтеза. Успехи, достигнутые в материаловеде­нии и технологии оксидных материалов (получение качественных мо­нокристаллов и плёнок, их легирование и контроль стехиометричес­кого состава), уже сегодня сделали возможным более широкое практическое использование материалов с ПМИ, прежде всего ­­– окси­дов ванадия [8].




Рис.1. Температурные зависимости сопротивления оксидов ванадия [8].


ПМИ наблюдается в следующих оксидах [3-5, 8-11]: Fe3O4, NbO2, нес­техиометричный WO3, целый ряд оксидов ванадия (рис.1) и титана, а также некоторых тройных соединениях (например, LaCoO3 и молибденовая бронза K0,3MoO3), ряде оксидах редкоземельных элементов и др. При изучении этих соединений накоплен значительный экспериментальный материал, но теоретическое понимание механизма ПМИ находится на уровне общих качественных моделей.

Сложность теоретического описания перехода металл-изолятор в соединениях d-металлов связана с необходимостью детального ана­лиза свойств атомной структуры, изучения конкретно­го электронного спектра и влияния на него электрон-электронных и электрон-фононных взаимодействий. Возможные пути построения мо­дели ПМИ в настоящее время только намечаются – существует целый ряд различных теорий [3-5, 8]. В такой ситуации принципиальное значе­ние приобретает вопрос о типе инициирующего механизма (межэлект­ронное, электрон-фононное взаимодействие). Соответственно, можно выделить два основных подхода к описанию ПМИ – это переход Мотта-Хаббарда и переход с образованием сверхструктуры.

В модели Мотта [3] предполагается, что кристаллическая решётка одноэлектронных атомов при Т=0 должна испытывать резкий переход от металлического поведения к неметаллическому поведению, если изменяется межатомное расстояние a. Причина этого перехода заключается в сильном электрон-электронном взаимодействии. Когда a велико, вещество должно быть антиферромагнитным изолятором, а при малых a – обычным металлом. Между этими двумя случаями дол­жен происходить резкий (при нулевой температуре) переход от металлического поведения к неметаллическому. В этой модели по мере сближения атомов происходит делокализация электронов с образова­нием зоны шириной В, а условием устойчивости металлического состо­яния является соотношение B>U, где U – энергия кулоновского от­талкивания электронов. При B
Необходимо подчеркнуть, что в точном решении одномерной мо­дели Хаббарда с учётом внутрицентрового кулоновского отталкива­ния на одной атомной s-орбитали и в пределе Т=0 фазовый переход отсутствует: при числе электронов равном числу узлов система всегда остаётся антиферромагнитным диэлектриком. В трёхмерном случае ПМИ возможен при B≈U, но он близок к переходу второго рода, то есть отсутствует скачок в концентрации электронов [11].

Резкий переход к металлическому состоянию получается при учете дальнодействующего характера кулоновского взаимодействия. При малой концентрации носителей n электроны и дырки притягива­ются друг к другу, образуя связанные состояния – экситонную па­ру. С увеличением n экранирование кулоновского потенциала приво­дит к разрушению связанных экситонных состояний и происходит переход в металлическую фазу с большой концентрацией свободных носителей. Используя формулировку Томаса-Ферми для экрани­рования, Мотт показал, что металлическое состояние возможно при условии [3]:

n1/3аH >0,25 (1)

где аH2/me2 – боровский радиус,  – диэлектрическая проница­емость, ћ – постоянная Планка, а m и e – масса и заряд эле­ктрона.

Стоит подчеркнуть, что модель Мотта-Хаббарда в первом приближении чисто электронная. Между тем, большинство фазовых переходов сопровождается структурными перестройками, то есть изме­нениями, происходящими в фононной системе. Механизм ПМИ в моделях взаимодействующих электронов, свя­занный с изменениями в решётке, – это переход металл-диэлектрик с образованием сверхструктуры (ВЗП) [11].

Разделение механизмов ПМИ на электронные и струк­турные является достаточно условным [8]. Каков бы ни был инициирую­щий механизм, завершается переход всегда перестройкой энергети­ческого спектра электронов – образованием диэлектрической щели или, что то же самое, электрон-дырочным спариванием. Последнее утверждение относится не только к экситонному диэлектрику, но и к любому реальному материалу, если учесть, что дырка не просто является элементарным возбуждением в системе электронов, но ге­нетически всегда связана с атомом (ионом) в кристаллической ре­шётке. Поэтому введе­ние дополнительных свободных носителей заряда в материал с ПМИ при Tt в любом случае должно приводить к дестабилизации изоля­торного состояния за счёт, например, эффектов экранирования.

Отметим, что ПМИ с образованием соразмеримой (commensurate) ВЗП является, по сути, электронным переходом типа «металл – экситонный диэлектрик» [12].


^

1.1.3 Оксиды молибдена


В [13] указываются следующие основные фазы системы Мо-О.

Оксид молибдена (II) MoO0,93-0,97. При действии паров калия на кислородные соединения молибдена образуется ряд продуктов, содержащих К1,5MoО3, К0,6MoО2. Под действием воды или спирта они превращаются в растворимый молибдат, кислород и черный мало растворимый осадок, обладающий сильными восстановительными свойствами и отвечающий составу MoО0,93–MoО0,97. МоО существует только в газообразном состоянии (подобно ТаО) [14].

^ Оксид молибдена (III) Mo2O3. Матово-черный порошок. Плотность равна 7,07 г/см3. Мало растворим в воде. Получают дегидратацией гидроксида молибдена (III), восстановлением жидким калием или водородом триоксида молибдена.

^ Оксид молибдена (IV) MoO2. Серый аморфный порошок или фиолетово-коричневые парамагнитные моноклинные кристаллы. Плотность равна 6,47 г/см3. Устойчив на воздухе, медленно сублимируется в вакууме при 1100°С. Обладает свойствами полупроводников. Мало растворим в воде, кислотах и щелочах. Растворяется в растворах кислот окислителей. Получают окислением металлического молибдена смесью паров воды и водорода при 700-800оС, легким нагреванием порошкообразного металлического молибдена на воздухе, восстановлением триоксида молибдена водородом, цинком, кадмием при нагревании.

Согласно [15], структура диоксида молибдена является искаженным рутилом (как VO2 и NbO2), и он проявляет металлические свойства.

^ Оксид молибдена (V) Mo2O5. Получается в виде темно-фиолетового порошка при дегидратации гидроксида молибдена в токе газообразного СO2 (или азота), а также разложением соединений Mo2O(SO4)2, Mo2O(C2O4)2 в токе азота.

^ Оксид молибдена (VI) MoO3. Слабо парамагнитные двулучепреломляющие белые и блестящие, как снег (желтеющие при нагревании), орторомбические кристаллы слоистой структуры. tпл=795°С, tкип=1255°С, плотность равна 4,69 г/см3. Растворяется в воде, в избытке растворов щелочей или карбонатов щелочных металлов. Получают прокаливанием молибдена на воздухе при 570оС. Триоксид Мо – диэлектрик с Еg = 3 эВ и ε=5 (ВЧ) и 20 (cтатическая) [15].

В [15] также указывается на слоистую структуру и 2D-проводимость низших оксидов (Мо4О11). В оксиде молибдена Mo8O23 наблюдаются переходы с образованием ВЗП при Т=315 К и Т=285 К [16, 17].

В [18] получены нанопроволоки из молибденовых оксидов MoO3 и Mo8O23. Резистивное переключение с памятью в структурах на основе оксида



Рис.2. Эффект памяти в оксиде молибдена [19].


Мо наблюдалось в [19] (рис.2), а пороговое переключение в АОП Мо упоминается в [5].

Оксиды Мо находят применение в электронике. Например, в патентах [20] предлагается использовать данные оксиды в устройствах энергонезависимой памяти, а в работе [21] показана возможность регулирования порогового напряжения полевых транзисторов на основе органических полупроводников включением оксида Мо в подзатворный диэлектрик. Явления фотохромизма и электролюминесценции в МоО3 и соединениях на его основе перспективны для использования в оптоэлектронике [22-24].

^

Электрическое переключение в аморфных полупроводниках и оксидах переходных металлов


Под термином «электрическое переключение» обычно понимают резкое, значительное и обратимое изменение величины проводимости системы под действием приложенного электрического поля или про­текающего тока. Вольт-амперная характеристика такой систе­мы содержит участки с отрицательным дифференциальным сопротивле­нием (ОДС), где (dV/dI)<0. Существование ОДС обеспечивается на­личием положительной обратной связи по току (S-ВАХ) или по нап­ряжению (N-ВАХ) [25]. Однако при переключении, в отличие от радиотехнических уст­ройств, эта обратная связь создаётся не элементами внешней цепи, а является внутренней. Процессы, приводящие к положительной внутренней обратной связи между током и напряжением, имеют тепловую или электронную природу и в слабых полях проявляются просто в отклонении ВАХ от закона Ома. При повышении напряжения происхо­дит развитие неустойчивости и переход системы в новое состояние с более высоким сопротивлением (N-ВАХ) или с более низким сопротивлением (S-ВАХ). Для таких структур характерны неоднородности в распределении j и E, то есть наличие шнуров тока высокой плотности или доменов сильного электрического поля [25]. Кроме того, некоторые структуры проявляют ОДС Z-типа, которое, впрочем, принципиально не отличается от N-ОДС (рис.3.).

Необходимо отметить, что явление переключения S-типа фено­менологически подобно фазовому переходу полупроводник-металл, который, однако, в данном случае происходит не при изменении тем­пературы или давления, а в результате воздействия электрического поля [5]. Действительно, в высокоомном состоянии (ВС) сопротивление структуры имеет зависимость от температуры, характерную для по­лупроводников. При переходе в низкоомное состояние (НС) происхо­дит не только увеличение проводимости (иногда на несколько по­рядков), но и, как правило, изменение типа температурной зави­симости. В случае VO2-переключателей происхождение этой аналогии очевидно: переключение в этом материале на самом деле связано с ПМИ [4] и описывается моделью критической температуры с зависимостью порогового напряжения Vth от температуры в виде:

Vth=Tth − T)1/2 (2)

где =const, а Tth – некоторая критическая температура, при которой Vth обращается в ноль. В VO2 и в целом ряде других материалов величина Tth совпадает с температурой ПМИ Tt [5].

В настоящее время известно большое количество материалов, для которых характерно наличие − или появление в определённых условиях − электрических неустойчивостей различного типа. Иссле­дования проводимости самых разных полупроводников и диэлектриков в сильных электрических полях показали, что кроме известных и до­статочно хорошо изученных явлений (таких как, например, неомичес­кая зависимость I(V) или электрический пробой) во многих из этих материалов наблюдаются эффекты типа формовки или переключения.



Рис. 3. (a): S-, (б): N- и (в): Z-образные ВАХ структуры с переключением.

Среди всего этого многообразия систем, в которых имеют мес­то явления электрической неустойчивости, можно особо выделить два класса материалов: это аморфные полупроводники (в основном халькогенидные стеклообразные полупроводники (­ХСП)) [25] и оксиды переходных металлов [5, 8]. В этих соединениях наблюдает­ся переключение с ВАХ S-типа, отличающееся стабильностью, воспроизводимостью, повторяемостью и наличием общих закономерностей для различных материалов внутри каждого класса.

Переключение может быть моностабильным и с памятью, с ус­тойчивым участком ОДС и без такового. В соответствии с этим ВАХ обычно классифицируются по четырём основным типам (рис.4.) [25]. Необходимо отметить, что нет принципиальной разницы между "S-образными" (рис.4, а) и "переключательными" (рис.4, б) вольт-амперными характеристиками. Эффекты памяти (рис.4, в, г), связанные с полной или частичной кристаллизацией в шнуре тока [25], не име­ют, по-видимому, прямого отношения к электронным процессам, от­ветственным за инициацию и развитие переключения.



Рис.4. S-образное (a), пороговое (б) переключение и переключение с памятью (в, г); бистабильная) (в) и аналоговая (г) память («S-образная ВАХ» с памятью) [25].

Стабильные параметры переключателей устанавливаются, как правило, после электрической формовки, когда формующаяся струк­тура необратимо меняет свои свойства при наложении электрическо­го поля в течение некоторого времени. Результатом формовки явля­ется увеличение проводимости и появление участка ОДС на ВАХ. В некоторых случаях переключение наблюдается и без предварительной формовки. Все же исходные структуры редко проявляют пороговое переключение или переключение с памятью без предварительного процесса электроформовки (ЭФ) [5, 25].

Схематическое изображение S-ВАХ и основные обозначения приведены на рис.5.



Рис. 5. ВАХ (O-C’-A-A’-B-A’-C-C’-O) переключателя с ОДС S-типа. O-C’-A − OFF (выкл.) состояние, C-A’-B – ON (вкл.) состояние; Vth и Vh (Ith и Ih) – пороговое напряжение (ток) и напряжение (ток) поддержания.

Переключение в ОПМ подробно изучалось в [5, 27], где исследован эффект переключения с S-образной ВАХ в МОМ структурах на основе тонких пленок (50-200 нм) оксидов переходных металлов (V, Ti, Fe, Nb, Mo, W, Hf, Zr, Mn, Y, Ta), полученных анодным окислением. На основании исследования температурных зависимостей порогового напряжения показано, что причиной переключения в оксидных пленках на ванадии, титане, ниобии, вольфраме и железе является фазовый переход металл-изолятор в VO2, Ti2O3, NbO2, WO3-x и Fe3O4 соответственно. Каналы переключения, полностью или частично состоящие из данных низших оксидов, образуются в процессе предварительной электрической формовки. Пороговое напряжение обращается в нуль при определенной температуре, совпадающей с температурой перехода для каждого из указанных соединений.


^ 1.3 Электрохимическое окисление и свойства

анодных оксидных пленок.

Электрохимическое (анодное) окисление [26] - это процесс получе­ния оксидных плёнок на поверхности металлов и полупроводников при анодной поляризации в кислородосодержащих средах с ионной прово­димостью: в растворах и расплавах электролитов, в плазме газово­го разряда в кислороде, а также в контакте с твёрдыми электроли­тами. По сравнению с другими способами получения собственных оксидов на поверхности металлов (термическое, химическое оксиди­рование), электрохимическое (ЭХ) окисление имеет ряд преимуществ. В частности, как уже отмечалось в предыдущем разделе, анодное окисление является одним из наиболее удобных способов (а в некоторых случаях, по-видимому, и единственно возможным способом) получения тонких оксидных плёнок в неравновесных условиях с образованием метастабильных структурных и химических фаз.

Механизм анодного окисления связан с переносом металла и кис­лорода через растущий оксидный слой под действием электрического поля, возникающего в плёнке при приложении напряжения и реакциями фазообразования на внутренних и внешних границах оксида. Теория микроскопического механизма ионного переноса при анодном окисле­нии довольно сложна и находится на уровне модельных представле­ний. Наиболее разработанными являются модели движения ионных де­фектов и механизмы типа "обмена местами" и переключения связей. Описание процесса окисления осложняется наличием границ металл-оксид и оксид-электролит, сложным гетерогенным строением оксида, а также возможностью протекания побочных реакций: разряда кислорода и растворения оксидной плёнки.

Кинетические закономерности обра­зования анодных оксидных плёнок (см. рис.6) и их свойства для многих металлов и полупроводников достаточно хорошо изучены и рассмотрены в ряде работ (см. [8, 26-28] и ссылки там).

Методика и теория процесса электрохимического окисления на­иболее детально разработаны для так называемых вентильных метал­лов: в первую очередь это Al, Ta, Nb, а также Ti, Zr, Hf, W, Bi, Sb [26]. На этих металлах можно получить достаточно толстые (до 500 нм), плотные, однородные оксидные плёнки, обладающие хо­рошими антикоррозионными свойствами и высоким электросопротивле­нием.

Необходимо отметить, что с практической точки зрения основ­ой целью изучения анодного окисления всегда было определение условий получения АОП, обладающих высококачественными диэлектри­ческими свойствами, т.к. главной областью применения этих плёнок (в частности - Ta2O5, Nb2O5, Al2O3) является производство оксид­но-полупроводниковых и оксидно-электролитических конденсаторов. В литературе отсутствуют данные о получении АОП металлов с полупроводниковыми и тем более металлическими свойствами (это важно в плане задач данного исследования). Для оксидов, являющихся хорошими электронными проводниками, задача осложняется тем, что доста­точная напряжённость поля достигается только в слоях толщиной в несколько нанометров. Дальнейший рост оксидой плёнки прекращает­ся, на аноде начинается выделение кислорода или растворение ме­талла.

Отметим, далее, что важнейшей особенностью взаимодействия металлов переходных групп с кислородом является переменная валентность, связанная с существованием незаполненной d-оболочки. В соединениях с кисло­родом эти металлы проявляют широкий набор валентных состояний, образуя целый ряд фаз. Причём существуют оксиды, не отвечающие формально какому-то целочисленному значению валентности металла. Для большинства оксидов переходных металлов характерны также значительные отклонения от стехиометрического состава в пределах области гомогенности. Вследствие этого при анодном окисле­нии этих металлов возможно образование слоёв оксидов различного состава. Как правило, АОП состоит в основном из оксида высшей валентности (например - Ta2O5, Nb2O5, TiO2), а на границе с ме­таллом существуют слои оксидов низшей валентности. Состав и тол­щина таких слоёв определяются условиями окисления [28].





Рис.6. Kинетические кривые при анодировании Nb [8].


В отличие от своих близких химических аналогов (W, Ta, Nb), молибден не является вентильным металлом, поэтому в литературе очень мало сведений о его анодном окислении. Известно, что при анодной поляризации в нейтральных и слабо-кислотных (рН=4-7) растворах, происходит анодное растворение Мо [29]. В ряде работ описаны процессы электроосаждения МоО3 и молибденовых бронз на металлические подложки из различных Мо-содержащих растворов. В спиртовых (например, MeOH4 – Ме – метанол) растворах происходит образование металлоорганических соединений типа Mo(OMe)6 . Известно об электрохимическом окислении Мо в среде ацетонитрил/X2 (X = Cl, Br, I), а конечные продукты содержат Мо со степенью окисления +II или +V. Получены АОП на Мо в электролите на основе уксусной кислоты; степень окисления также < +VI. [35] [75].

На основании проведенного анализа литературных данных были сделаны выводы об актуальности темы исследования и поставлены задачи, сформулированные в о введении.


  1. Методика экспериментальных исследований.
^

2.1.Получение пленок оксидов молибдена методом анодного окисления.



Оксид молибдена получали анодным окислением. Очистку поверхности молибденовых образцов производили химическим травлением в 5% водном растворе соляной кислоты, после чего тщательно промывали в проточной и дистиллированной воде и сушили в потоке горячего воздуха.

Анодирование проводили в электролите на основе ацетона [8]. После анодирования оксид очень чувствителен к воде и водяным парам. Кроме того, после извлечения образца из ячейки остатки электролита за счет быстрого испарения ацетона агрессивно воздействовали на оксид, формируя неоднородную поверхность. Поэтому после окисления в электролите образцы немедленно последовательно промывались в чистом ацетоне, а затем быстро высу­шивались фильтровальной бумагой.

Ячейка представляет из себя стеклянную колбу с пластиковой крышкой в которую вмонтированы два электрода.

Режимы анодного окисления:

Nb: Uа, В=20-100, время окисления 1-10 мин, площадь 1кв.см, электролит – 0,1N водный раствор H3PO4.

Мо: I=80mA,Uа, В-100-120,время оксиления 5-10 мин, электролит - на основе ацетона.площадь 1кв.см


^

Автоматизированное измерение вольт-амперных характеристик.


Электрические характеристики образцов исследовались на переменном токе. Динамические вольт-амперные характеристики (на синусоидальном сигнале) были получены с помощью схемы, представленной на рис.7. Напряжение, подаваемое в схему от низкочастотного генератора синусоидального напряжения, распределяется между исследуемым образцом и последовательно включенным переменным резистором (Rн). Осциллограф должен работать в режиме характериографа. Отклонение луча по оси X осциллографа соответствует падению напряжения на образце, а по оси Y – на последовательно включенном резисторе и, соответственно, току через образец (I = UY/RI). Стоит отметить, что эта схема позволяла работать с высокими напряжениями (до 120 В), которое часто необходимо подать на образец для формирования проводящего канала (формовки). Электрическая формовка необходима для получения переключателей с устойчивыми параметрами. Во время формовки, или статического пробоя, в исходном образце формируется проводящий канал. На этапе формовки ток регулировался с помощью переменного резистора (“3” на рис.7). Итак, благодаря схеме, изображенной на рис.7, работающей на переменном токе, удавалось отследить ВАХ структуры во время формовки, переход образца в новое высокопроводящее состояние, появление S-образной ВАХ и ее измерение. Данные с электронного осциллографа OWON PDS 50226 через usb-порт передавались на компьютер и с помощью программы снимались данные.[приложение 1]




Рис.7. Схема исследования динамических ВАХ. 1 – генератор сигналов низкочастотный (ГЗ-118), 2 – полосно-заграждающий фильтр, 3 – переменный резистор (RН), 4 – образец (RО), 5 – токоизмерительный резистор (100 Ом), 6 – электронный осциллограф OWON PDS 50226.


3. Результаты



АОП Мо Рис.8 Кинетика анодного окисления Мо: а, б) – полированный; в) – травленный

На рисунке видно, что падение тока в вольт-статическом режиме менее ярко выражено, чем в оксидах ванадия


Таким образом, первый этап получения опытных образцов заключался в синтезе оксидных пленок на поверхности металлов как описано выше и в раздел 2.1. Затем создавались сэндвич структуры металл-оксид-металл, где нижний контакт – это металлическая подложка (Nb или Mo), а верхний – прижимной электрод (Au). Завершающим этапом было формирование собственно переключательных структур.

Для получения переключателей с устойчивыми параметрами ис­ходные образцы подвергались электрической формовке (ЭФ). При электроформовке на переменном токе, ВАХ структуры во время формовки, переход образца в новое высокопроводящее состоя­ние, появление S-образной ВАХ и её изменение при дальнейшем уве­личении тока наблюдалось на экране осциллографа. На первом этапе ЭФ ток обычно был ограничен выбором соответствующего последовательно включенного резистора Rн (104-106 Ом). Скорость развертки амплитуды перемен­ного напряжения при ЭФ составляла 10 В/с.

Воздействие на исходные структуры сильного электрического поля (106-107 В/см) приводит к значительному и необратимому росту проводи­мости плёнки и трансформации ВАХ к S-образному виду. Этот процесс качественно подобен электроформовке в переключателях на основе аморфных полупроводников [25].

Первый этап ЭФ, таким образом, подобен процессу “активации” проводимости или пробоя, в результате которого, однако, при соответс­твующем ограничении послепробойного тока, образуется не обычный канал пробоя (с металлической проводимостью без особенностей в I(V)-характеристике), а канал переключения. Появление S-образной ВАХ наблюдается либо непосредственно после этого первого этапа, либо после повторного увеличения тока до нескольких десятков миллиампер. При ещё большем увеличении тока, ВАХ видоизменяется (рис.9) до полной стабилизации параметров (т.е. когда форма ВАХ перестает изменяться при циклическом изменении напряжения). Результатом такой "электротренировки" является стабильная переключательная струк­тура, обладающая вольт-амперной характеристикой с достаточно большим скачком сопротивления =Rвс/Rнс. На рис.10 схематически изображены некоторые типичные формы ВАХ после электроформовки. Для дальнейших исследований отбирались, как правило, образцы с мак­симальной величиной  (рис.10, а).

Необходимо отметить, что в сэндвич-структурах с АОП иногда наблюдается такое явления, как "переформовка". В этом случае параметры ВАХ резко и необратимо изменяются непосредс­твенно в процессе эксплуатации (измерений), что, по-видимому, связано с дополнительной кристаллизацией периферийных областей канала переключения при протекании достаточно большого тока [27]. Этот про­цесс не связан с долговременной деградацией, и для его предотвра­щения необходимо ограничивать ток в низкоомном состоянии.





Рис.9. Электроформовка. а) Первый этап (“пробой”), б) изменение вида ВАХ при последовательном увеличении тока через образец (1, 2, 3).





Рис.10. Различные виды ВАХ после электроформовки: с  = 10-103 (а), с вырожденным участком ОДС (10) (б), с   1 (в) и с промежуточными участками НС (г).


Особенности процесса ЭФ в МОМ структурах на основе оксида Mo аналогичны описанной выше электроформовке в структурах на основе оксида ниобия. В результате ЭФ не всегда появляется ВАХ S-типа. В некоторых случаях происходит переход структуры в состояние с высокой проводимостью (R 100 Ом) без участков ОДС на зависимости I(V), т.е. в данном случае имеет место пробой, а не формовка. Вероятность пробоя наиболее велика в структурах с плёнками АОП Mo , а в структурах на основе Nb наобо­рот − почти всегда происходит формовка. Часто область ОДС в МОМ структурах на Мо вырождена (подобно тому, как это показано на рис.10, б). Характерной чертой переключения в структурах на Mo является неста­бильность параметров ВАХ и постепенное исчезновение переключения, что говорит о деградации структур при протекании тока и термоцикли­ровании.

В заключение, подчеркнем еще раз, что ЭФ подобна электрическому пробою, поэтому она не может быть унифицирована в принципе, хотя в случае, например, оксида ванадия показано [8], что для формирования переключательного канала вместо ЭФ может быть применена лазерная или электронно-лучевая формовка, что позволяет получать стабильные переключательные структуры с воспроизводимыми параметрами.

ВАХ исходных структур не содержат участков с ОДС и характеризуются высоким сопротивлением. Типичная ВАХ переключателя на Nb после ЭФ представлена на рис.11.



Рис.11. Характерная ВАХ переключательной сэндвич структуры после ЭФ: АОП Nb, d=190 нм (Vа=80 В, анодирование в H3PO4).



Рис.12. Характерная ВАХ переключательной сэндвич структуры после ЭФ:

АОП Мо (Vа=80 В, анодирование в ацетоновом электролите)


В АОП Nb наблюдается иногда и бистабильное (эффект памяти) униполярное переключение [72], а также биполярное [72]. Какой вид переключения (пороговое или с памятью) реализуется – зависит от условий процесса ЭФ [25].

Исходный оксид на Мо – скорее всего МоО2 (по кинетике окисления и сопротивлению – не д/э). Это тоже согласуется с литературой (см. л/о). Кроме того, образование МоО2 является энергетически более выгодным, чем МоО3.[45]

Переключение может быть связано с ПМИ в Мо8О23. Чтобы это проверить, нужно было измерить Vth(T). Для V, например, известно, что Vth→0 при Т=340 К (Т ПМИ VO2). Но нестабильность ВАХ структур на Mo при изменении температуры не позволила получить воспроизводимых результатов для этих образцов.

Так как исходный пл. – это МоО2 с тонким слоем МоО3 на поверхности, то образование канала, содержащего значительное количествово фазы Мо8О 23 (т.е. МоО2,875) маловероятно. Именно поэтому при ЭФ редко образовывался ВАХ с переключением, а чаще наблюдался пробой.


5. Заключение


Основные результаты и выводы работы можно сформулировать следующим образом.


1)Создана автоматизированная измерительная установка, повышающая качество проводимых экспериментов по исследованию порогового переключения в тонкопленочных образцах, которая в дальнейшем может быть использована как в учебном процессе, так и научно-исследовательской работе.

2)Разработана и апробирована технология получения тонких пленок оксида молибдена методом анодного окисления.

3)исследован эффект переключения в структурах с анодными пленками оксида молибдена

4) Развиты модельные представления о механизме данного явления; предложена гипотеза о том, что переключение обусловлено фазовым переходом металл-изолятор в одном из непредельных оксидов Мо8О23.

ЛИТЕРАТУРА


  1. Chudnovskiy F., Luryi S., Spivak B. “Switching Device Based on a First-Order Metal Insulator Transition Induced by an External Electric Fiel”. In Future Trends in Microelectronics: the Nano Millennium, Ed. S. Luriy, J.M. Xu, A. Zaslavsky (Part II: The Future Beyond Silicon), New York: John Wiley and Sons Ltd 2002.

  2. Arthur P. Ramirez “Oxide Electronics Emerge” Science 2007, Vol. 15. no. 5817, pp. 1377 – 1378

  3. Мотт Н.Ф. Переходы металл–изолятор. – М.: Наука, 1979. ­342 с.

  4. Бугаев А.А., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл–полупроводник и его применение Л.: Наука, 1978. – 187 с.

  5. Пергамент А. Л., Ханин С. Д. Электронное переключение в тонких слоях оксидов переходных металлов. // Изв. РГПУ им. А. И. Герцена. Естественные и точные науки. – апрель 2007. - № 7(26). - С.69-86

  6. Викулин И. М., Стафеев В. И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1999. – 264с. (1-е изд. - М.: Сов. Радио, 1980).

  7. Chopra K. L. “Avalanche-induced negative resistance in thin oxide films” J. Appl. Phys. 1965, v.36, p.184-187.

  8. Стефанович Г.Б. Переход металл–изолятор в пленочных структурах на основе оксидов переходных металлов: дисс. докт. физ.–мат. наук. Петрозаводск, 1997. – 360 с.

  9. Ария Ария С.М., Семёнов И.Н. Краткое пособие по химии переходных элементов. Изд. ЛГУ, 1972. - 141 с.

  10. Рао Ч. Н. Р., Гопалакришнан Дж.. Новые направления в химии твёрдого тела: структура, синтез, свойства, реакционная способность и дизайн материалов - Новосибирск. 1990. 520с. Зайцев Р.О., Кузьмин Е.В., Овчинников С.Г. Основные представления о переходах металл-изолятор в соединениях 3d-переходных металлов. УФН, 1986, т.148, N 4, с.603-636.

  11. Excitonic insulator: dependence of energy gap width on carrier density  Author: Alexander Pergament.Published in: Phase Transitions, Volume 83, Issue 3 March 2010 , pages 159 – 168)

  12. www.muctr.ru - сайт МХТИ

  13. webbook.nist.gov/chemistry - NIST Chemistry WebBook

  14. Cox P. A. Transition Metal Oxides. An Introduction to their Electronic Structure and Properties, Oxford: Clarendon Press, 1992.

  15. Structural transitions in Mo8O23.M Sato , H Fujishita , S Sato and S Hoshino. M Sato et al 1986 J. Phys. C: Solid State Phys. 19 3059

  16. Гаврилюк А.И., Секушин Н.А. Электрохромизм и фотохромизм в оксидах вольфрама и молибдена. Л.:Наука, 1990. 100с

  17. Journal of the American Ceramic Society.Volume 80 Issue 3, Pages 765 – 769.Active Electrochemical Dissolution of Molybdenum and Application for Room-Temperature Synthesis of Crystallized Luminescent Calcium Molybdate Film.Woo-Seok Cho et al

  18. Костылев С. А., Шкут В. А. Электронное переключение в аморфных полупроводниках. Киев: Наукова думка, 1978. – 203 с.

  19. Одынец Одынец Л. Л., Орлов В. П. Анодные окисные плёнки. Л.: Наука, 1990.-200 с.;

  20. ^ ЭЛЕКТРОННЫЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В СОЕДИНЕНИЯХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ,2007

  21. A.L.Pergament, G.B.Stefanovich, "Phase composition of anodic oxide films on transition metals: a thermodynamic approach", Thin Solid Films, v.322, n.1-2, 33-36 (1998)ы

  22. Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009, 286-290A MECHANISM OF ANODIC DISSOLUTION OF MOLYBDENUMIN WEAKLY ACIDIC AND NEUTRAL ELECTROLYTESM. Petrova, M. Bojinov.

  23. Journal of the American Ceramic SocietyVolume 80 Issue 3, Pages 765 - 769Active Electrochemical Dissolution of Molybdenum and Application for Room-Temperature Synthesis of Crystallized Luminescent Calcium Molybdate Film.Woo-Seok Cho et al

  24. Electrosynthesis of molybdenum oxide thin films onto stainless substrates. Habib M. Pathan, Sun-Ki Min, Kwang-Deog Jung, Oh-Shim Joo

  25. Journal of the European Ceramic Society
    Volume 23, Issue 3, March 2003, Pages 519-525 Chang-Tai Xia1 and V. M. Fuenzalida.Room temperature electrochemical growth of polycrystalline BaMoO4 films

  26. Inorg Chem. 2001 Jul 16;40(15):3815-8.Electrochemical synthesis, X-ray single crystal, IR spectroscopic, and quantum chemical investigation of molybdenum and tungsten hexamethoxides.Seisenbaeva GA, Kloo L, Werndrup P, Kessler VG.Department of Chemistry, Swedish University of Agricultural Sciences, Box 7015, 75007 Uppsala, Sweden.

  27. Vadim G.Kessler,Andrei N.Panov,Nataliya Ya.Turova
    Chemistry Department, Moscow State University, Moscow, 119899, Russia
    Zoya A. Starikova, Alexandr I. Yanovsky, Fedor M. Dolgushin, Alexandr P. Pisarevsky, Yuri T. Struchkov^ .ANODIC OXIDATION OF MOLYBDENUM AND TUNGSTEN IN ALCOHOLS: ISOLATION AND X-RAY SINGLE-CRYSTAL STUDY OF SIDE PRODUCTS.Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions 1998, #1, 21-30

  28. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry
    Volume 43, Issue 9, 1981, Pages 2087-2088 .The electrochemical oxidation of anodic molybdenum into non-aqueous solutions of halogen.


    References and further reading may be available for this article. To view references and further reading you must purchase this artJacob J. Habeeb, Colin Oldham and Dennis G. Tuck

  29. On the Anodic Oxidation of Molybdenum.J. Electrochem. Soc., Volume 122, Issue 3, pp. 350-353 (1975).



  1. Малиненко В. П., Стефанович Г. Б., Чудновский Ф. А. «Фазовый переход металл-полупроводник в структурно разупорядоченном VO2». Письма в ЖТФ 1983, т.9, в.12, с.754-756

  2. Pergament A.L., Stefanovich G. B., Velichko A. A., Khanin S. D. Electronic Switching and Metal-Insulator Transitions in Compounds of Transition Metals. In: Condensed Matter at the Leading Edge” (Editor: Das M. P.), Nova Science Publishers, 2006, p.1-67.

  3. Лосева Г. В., Овчинников С. Г., Петраковский Г. А. Переход металл-диэлектрик в сульфидах 3d-металлов. Новосибирск: Наука, 1983. - 144 с..

  4. Волков В. Л. Фазы внедрения на основе оксидов ванадия. Свердловск: УНЦ АН СССР,1987. – 180с.

  5. Мотт Н. Ф., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. - в 2-х т. М.: Мир, 1982. - 663 с.

  6. Hyun-Tak Kim, Byung-Gyu Chae, Doo-Hyub Youn “Mechanism and observation of Mott transition in VO2-based two- and three-terminal devices” // New Journal of Physics 6 (2004) 52.

  7. Berglund C. N., Jayaraman A. “Electric properties of VO2 near the semiconductor-metal transition” Phys. Rev 1969, v.185, n.3, p.1022-1033; “Hydrostatic pressure dependence of the electronic properties of VO2 near the semiconductor-metal transition temperature.” Ibidem, p.1034-1039.

  8. Малиненко (19) Малиненко В. П., Стефанович Г. Б., Чудновский Ф. А. «Фазовый переход металл-полупроводник в структурно разупорядоченном VO2». Письма в ЖТФ 1983, т.9, в.12, с.754-756.

  9. Меден А., Шо М. Физика и применение аморфных полупроводников. М.: Мир, 1991, - 670 с.

  10. Сандомирский В. Б., Суханов А. А., Ждан А. Г. “Феноменологическая теория концентрационной неустойчивости в полупроводниках” ЖЭТФ 1970, т.58, в.5, с.1683-1694.

  11. Костылев С. А., Шкут В. А. Электронное переключение в аморфных полупроводниках. Киев: Наукова думка, 1978. – 203 с.

  12. Пергамент А.Л. Эффект переключения в оксидах переходных металлов: Дисс. канд. физ.–мат. наук. // Санкт-Петербург, 1994. – 170с.

  13. Duchene J. Direct IR measurements of filament temperature during switching in vanadium oxide film devices. – J. Solid State Chem., 1975, v.12, 303-306.

  14. Higgins J. K., Temple B. K., Lewis J. E. “Electrical properties of vanadate-glass threshold switches” J. Non-Cryst. Solids, 1977, v.23, p.187-215.

  15. Березина О.Я. Влияние условий синтеза и легирования на физические свойства оксидов ванадия: Автореферат дисс. к.ф.- м. н./ Петрозаводск, 2007. – 22с.

  16. Mege S., Levieux Y., Ansart F., Savariault J.M. and Rousset A. // Journal of Applied Electrochemistry №30 (2000): р.657-664.

  17. Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. // Неорганическая химия в 3т. Кн.1. – М.:«Академия». - 2007. – С. 116-120.

  18. Шпанченко Р.В., Розова М.Г. // Рентгенофазовый анализ. Методическая разработка для спецпрактикума к курсу лекций «Практические аспекты рентгеновской дифрактометрии». - М. – 1998.

  19. Livage J. Coordination Chemistry Reviews №190-192 (1999) 391-403.

  20. Брауэр Г.// Руководство по неорганическому синтезу. М.:Мир. - 1985.

  21. Zhang J. G., Eklund P. C. “Тhe switching mechanism in V2O5 gel films” J. Appl. Phys., 1988, v.64, n.2, p.729-733.

  22. Bullot J., Gallias O., Gauthier M., Livage J. “Threshold switching in V2O5 layers deposited from gels”. Phys. Status Solidi (a), 1982, v.71, n.1, p.K1-K4.

  23. Pergament A.L., Kazakova E. L., Stefanovich G. B. Optical and electrical properties of vanadium pentoxide xerogel films: Modification in electric field and the role of ion transport. J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. V. 35. № 17. P. 2187–2197.

  24. Стрелков А.Н. Эффект переключения в тонкопленочных структурах на основе оксида ванадия: Дипломная работа. // Петрозаводск, 2007. - 42 с.

  25. Павлов Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. М., «Высшая школа», 1975. 206 с.

  26. Pergament A.L., Stefanovich G.B. "Phase composition of anodic oxide films on transition metals: a thermodynamic approach", Thin Solid Films, v.322, n.1-2, 33-36 (1998)

  27. Ильинский А. В., Климов В. А., Ханин С. Д., Шадрин Е. Б. «Электрические и оптические явления в диоксиде ванадия вблизи фазового перехода полупроводник-металл», Изв. РГПУ Физика, 2006, № 6(15), с.100-119.

  28. Jerominek H., Picard F., Vincent D. "Vanadium oxide films for optical switching and detection", Optical Engineering 1993, v.32, n.9, p.2092-2099.

  29. Keyes R. W. “The future of the transistor”. Sci. American (Spec. Issue: Solid State Century) 1998, v.8, n.1, p.46-52.

  30. McDonald D. J. “Superconducting electronics” Phys. Today, Feb. 1981, p.37;idem et. al., IEEE Trans. Electron. Devices, 1980, v.ED-27, p.1945;

  31. Kwok K. S., Ellenbogen J. C. “Moletronics: future electronics” Materials Today, 2002, v.5, n.2, p.28.

  32. Likharev K. “Superconductor Devices for Ultrafast Computing”. In H. Weinstock, ed., Applications of Superconductivity. Kluwer, Dordrecht, 1999; (http://rsfq1.physics.sunysb.edu/~likharev/personal/Worlds.pdf).

  33. Пергамент А.Л., Стефанович Г.Б., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник и переключение в VO2 в сильном электрическом поле. - Письма в ЖТФ, 1993, т.19, в.20, с.69-73.

  34. Chudnovskii F.A., Pergament A.L., Schaefer D.A., Stefanovich G.B. "Effect of laser irradiation on the properties of transition metal oxides", J. Solid State Chem., v.118, 417-418 (1995).

  35. Abrikosov A.A. Problem of super-high-Tc superconductivity Physica C: Superconductivity. Special issue “Room Temperature Superconductivity”, vol. 468, issue 2, 2008. Pages 97-99.

  36. А. – Кундозерова, тез. ВНКСФ В. - Hickmott T. W., Hiatt W. R. “Electrode effects and bistable switching of amorphous Nb2O5 diodes” Solid-State Electronics, 1970, v.13, n.7 , p.1033-1038.

  37. C. - A.L.Pergament, G.B.Stefanovich, "Phase composition of anodic oxide films on transition metals: a thermodynamic approach", Thin Solid Films, v.322, n.1-2, 33-36 (1998).

  38. Гаврилюк А.И., Секушин Н.А. Электрохромизм и фотохромизм в оксидах вольфрама и молибдена. Л.:Наука, 1990. 100с.

  39. M. R. Arora, R. Kelly «The structure and stoichiometry of anodic films on V, Nb, Ta, Mo and W», J. Mater. Sci. - 1977. - V. 12. - P. 1673-1684. (+ к №8 - C. M. Daly and R. G. Keil On the Anodic Oxidation of Molybdenum)

  40. Пергамент А. Л., Ханин С. Д. Электронное переключение в тонких слоях оксидов переходных металлов // Изв. РГПУ им. А. И. Герцена. Естественные и точные науки. – апрель 2007. - № 7(26). - С.69-86

  41. M. HASAN et al : A MATERIALS APPROACH TO RESISTIVE SWITCHING MEMORY OXIDES JOURNAL OF SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY AND SCIENCE, VOL.8, NO.1, MARCH, 2008, р.66-79

Приложение 1.


Инструкция:

Соединить осциллограф и компьютер usb-кабелем.

2.Запустить программу DS Wave

3.На панели нажать кпопку «Get data» и выбрать место куда записать файлы.

4.Нажав кнопку «Auto get data» данные с осциллографа будут передаваться в программу в режиме реального времени.

5.На панели нажав кнопку «Calculation» можно получить выходные данные двух каналов осиллографа.

6.Находясь в окне «Calculation» и нажав «Save as» можно сохранить данные в txt-файл.






Скачать 353,26 Kb.
оставить комментарий
студент 5 курса
Дата05.03.2012
Размер353,26 Kb.
ТипДиплом, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх