Электронные эффекты в слоистых структурах на основе диоксида ванадия

• Автор: Кулдин, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 105 с. : ил.

1 ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК И ЯВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В ОКСИДАХ ВАНАДИЯ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Фазовый переход металл-полупроводник в оксидах ванадия
1.1.1 Общая характеристика проблемы фазовых переходов металл-полупроводник в
соединениях б-металлов
1.1.2 Теоретические модели фазового перехода металл-полупроводник
1.1.3 Фазовый переход металл-полупроводник в оксидах ванадия
1.1.4 Метастабильная аморфная фаза диоксида ванадия
1.2 Электрическое переключение
1.2.1 Теоретические модели эффекта переключения
1.3 Переключение в структурах на основе диоксида ванадия
1.4 Выводы из обзора литературы. Постановка задачи
2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Подготовка поверхности подложек
2.2 Методика получения металлических пленок
2.3 Методика получения оксидных пленок
2.3.1 Анодное окисление
2.3.2 Магнетронное реактивное распыление
2.4 Электрофизические измерения
2.4.1 Измерение температурной зависимости проводимости
2.4.2 Измерение вольт-амперных характеристик и формовка
2.4.3 Измерение вольт-фарадпых характеристик
2.5 Электронно-лучевая модификация
3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА
ВАНАДИЯ
3.1 Эффект поля в 8і-8Ю2-У02 структурах
3.2 Моделирование распределения поля и концентрации в диоксиде ванадия
3.3 Эффект поля в ЗІ-ЗіОг-БізАЛ/Оі структурах

3.4 Электрические свойства структур Б! - БЮ2 - У02
3.5 Численное моделирование электрических свойств БьБЮгУО? структур
3.6 Обсуждение результатов и выводы
4 ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ МОДИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК ВАНАДИЯ
4.1 Введение
4.2 Модификация оптических свойств
4.3 Модификация химических свойств
4.4 Модификация электрических свойств
4.5 Обсуждение результатов и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А

Актуальность работы:
Общая проблематика фазовых переходов металл-полупроводник (ФПМП) достаточно широка и в той или иной мере находит свое отражение в самых различных областях физики конденсированного состояния. Несмотря на универсализм поведения, системы с ФПМП условно могут быть разделены па две группы по начальному механизму нестабильности основного состояния. В первой группе, изменения в кристаллической решетке (структурный фазовый переход) приводят к расщеплению электронной зоны проводимости и, следовательно, к переходу в полупроводниковую фазу. В другой группе ФПМП удовлетворительно описывается в рамках число электронных моделей (например, переход Мотта). Классическими объектами для изучения ФПМП являются оксиды переходных меташов (в частности оксиды ванадия). Однако однозначного представления об инициирующем механизме ФПМП не существует даже для наиболее изученной оксидной системы с ФПМП - диоксиде ванадия. Отметим, что если межэлектронные корреляции дают существенный вклад в развитие перехода, г.е. диэлектрическая щель в электронном спектре низкотемпературно]'! фазы в значительной степени определяется корреляционными эффектами, то это должно проявляться в прямых экспериментах, например, при реализации ФПМП в электрическом поле. Следует отметить, что непосредственно влияния поля на ФПМП трудно ожидать при комнатных температурах, речь может идти о перераспределении носителей под действием поля или об их инжекции (экстракции), тогда как в низкотемпературной области влияние теоретически доказано [1]. Кроме того, необходимо иметь в виду, что возможно опосредованное действие поля на ФПМП: например, через обратный пьезоэффект, вызывающий искажения решётки, или за счёт выделения тепла, локально повышающего температуру образца.
Возможность влияния электронных эффектов на ФПМП подтверждается тем, что ФПМП в У02 может быть инициирован импульсами лазерного излучения длительностью 1 пс с Ьу= 1.17 эВ > Ец У02. Малые времена (КГ13 с) развития перехода позволяют- утверждать, что эффективного обмена энергией между неравновесными электронами и решёткой за счёт безызлучательной рекомбинации не происходит и, следовательно, можно пренебречь в этом случае эффектами термического разогрева. Действительно, времена диффузии фононов не могут быть меньше с1/Ч'3„ = 10'1()с

Одна из задач которую необходимо было решать, это нестабильность работы системы откачки, причиной которой было высокое критическое давление смеси необходимое для зажигания разряда. Для решения этой задачи использовалось дросселирование рабочего объема, для чего была сконструирована подвижная крышка 7 (рисунок 2.4), отделяющая рабочий объем колпака и систему откачки. Эта крышка имела небольшое отверстие посередине диаметром 01.2 мм. Плотный контакт крышки обеспечивался резиновой прокладкой обработанной вакуумной смазкой (КВЗ/ЮЭ).
Рисунок 2.3 - Смесительная установка. 1 - резиновая камера для смеси газов Аг и 02, 2 - колба с водой, 3 - герметичный сосуд с камерой, 4 - натекатель, 5 - мерная трубка.