Электронное управление переходом металл - изолятор

• Автор: Стефанович, Денис Генрихович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 146 с. : ил

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР И ЭФФЕКТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В ОКСИДАХ ВАНАДИЯ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1. ПЕРЕХОД МЕТАЛ - ИЗОЛЯТОР. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
2.2. ТЕОРИЯ ПЕРЕХОДА МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР
2.3. ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР В ОКСИДАХ ВАНАДИЯ
2.4. ВЛИЯНИЕ НА ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ..
2.5. ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
2.6. ТЕОРИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
2.7. ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР И ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ В ДВУОКИСИ ВАНАДИЯ
2.8. ВЛИЯНИЕ НА ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ - ИЗОЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
2.9. ВЫВОДЫ ИЗ ОБЗОРА ЛИТЕРАТУРЫ
3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
3.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК
3.2. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
3.3. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК
3.4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
4. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕХОДОМ МЕТАЛЛ ИЗОЛЯТОР
4.1. ЭФФЕКТ ПОЛЯ В ДВУОКИСИ ВАНАДИЯ
4.1.1. ЭФФЕКТ ПОЛЯ В СТРУКТУРАХ 81- 8Ю2- У
4.1.2. ЭФФЕКТ ПОЛЯ В СТРУКТУРАХ 81- 8102-813Х4-У02
4.1.3. РАСЧЕТ ПОЛЕЙ И КОНЦЕНТРАЦИЙ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ ЭФФЕКТЕ ПОЛЯ В ДВУОКИСИ ВАНАДИЯ
4.1.4. ЭФФЕКТ ПОЛЯ В ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ А1 - У02 -8Ю2 — 81 — А
4.2. ИНЖЕКЦИОННОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ПЕРЕХОДА МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР
4.2.1. ТУННЕЛЬНАЯ ИНЖЕКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В У
4.2.2. ЛАВИННАЯ ИНЖЕКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В У
4.2.3. ЛАВИННАЯ ИНЖЕКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В СЭНДВИЧ СТРУКТУРАХ 81-8Ю2-У-У
4.3. ВЛИЯНИЕ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ПМИ
5. МИКРО- И НАНОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ВАНАДИЯ С ПЕРЕХОДОМ МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР
5.1. ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВАЯ ЛИТОГРАФИЯ ПО ОКСИДАМ ВАНАДИЯ
5.2. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ЛИТОГРАФИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
5.3. ОСАЖДЕНИЕ ПЛЕНОК ВАНАДИЯ
5.4. АНОДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ВАНАДИЯ
5.5. СТРУКТУРА И СОСТАВ АНОДНЫХ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК ВАНАДИЯ
5.6. ЭКСПОНИРОВАНИЕ ОКСИДНОВАНАДИЕВОГО РЕЗИСТА
5.7. ВЛАЖНОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ОКСИДНОВАНАДИЕВОГО РЕЗИСТА
5.8. СУХОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ОКСИДНОВАНАДИЕВОГО РЕЗИСТА
5.8.1. ПРОЯВЛЕНИЕ ОКСИДНОГО РЕЗИСТА ТРАВЛЕНИЕМ В ПЛАЗМЕ Аг
5.8.2. ПРОЯВЛЕНИЕ ОКСИДНО-ВАНАДИЕВОГО РЕЗИСТА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ ТРАВЛЕНИЕМ

5.8.3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ВАНАДИЯ
5.9. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ НАНЕСЕНИЯ РЕЗИСТА
5.10. ПОЗИТИВНЫЙ И НЕГАТИВНЫЙ РЕЗИСТ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ВАНАДИЯ
5.11. ТРАВЛЕНИЕ КРЕМНИЯ ЧЕРЕЗ МАСКУ ИЗ ОКСИДНО - ВАНАДИЕВОГО РЕЗИСТА
5.12. КЛЮЧЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОКСИДНО ВАНАДИЕВОГО РЕЗИСТА.
5.13. МЕХАНИЗМ МОДИФИКАЦИИ СВОЙСТВ АНОДНЫХ ОКСИДОВ ВАНАДИЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОГО ОБЛУЧЕНИЯ..
5.14. СУБМИКРОННЫЕ СТРУКТУРЫ Si-Si02- V
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. ЛИТЕРАТУРА
1. ВВЕДЕНИЕ.
Проблема фазового перехода металл - изолятор (ПМИ) является одной из наиболее интересных в физике конденсированного состояния, как в теоретическом плане, так и с точки зрения возможных приложений. Сложность теоретического описания ПМИ в соединениях (3-металлов [1] связана с необходимоствю детального анализа симметричных свойств атомной структуры, изучения конкретного электронного спектра и влияния на него электрон-электронных и электрон-фононных взаимодействий. 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 (волн зарядовой или спиновой плотности).
Если межэлектронные корреляции дают существенный вклад в развитие перехода, т.е. диэлектрическая щель в электронном спектре в значительной степени определяется корреляционными эффектами, то это должно проявляться в прямых экспериментах, например, при реализации ПМИ в электрическом поле или при наличии высокой концентрации неравновесных носителей заряда. Следует отметить, что непосредственно влияния поля на переход трудно ожидать: речь может идти о перераспределении носителей под действием поля или об их инжекции (экстракции). В случае перехода Мотта избыток концентрации свободных носителей заряда должен привести к усилению экранирования и к схлопыванию мотт-хаббардовской корреляционной щели.
Подобные исследования (влияние поля, генерации и инжекции электронов) в настоящее время проводятся в физике высокотемпературных сверхпроводников, фуллеренов и нанотрубок и оказываются весьма информативными [2].

р5*1-100 Ом-см (см. рис. 2.7) дают величину концентрации в полупроводниковой фазе п8 ~ 1017-1019 см'3 при комнатной температуре.
Влияние структурного разупорядочения легирования и
нестехиометрии на ПМИ рассмотрено в разд. 2.4.
При ПМИ в У02 изменяются не только структура и электропроводность, но и другие свойства: магнитные, тепловые, термоэлектрические, оптические. Резкое и обратимое изменение оптических свойств двуокиси ванадия при ПМИ, в сочетании с интерференционными явлениями в тонких плёнках, делает этот материал чрезвычайно перспективным для технических приложений в качестве среды для преобразования оптической информации [12].
Вопрос о механизме ПМИ в У02 остаётся пока открытым. Казалось бы, изменения кристаллической структуры при переходе (удвоение элементарной ячейки) можно трактовать в рамках механизма перехода с образованием сверхструктуры. В ряде работ по расчёту электронного спектра У02 [7] было показано, что для волновых чисел вблизи поверхности Ферми возможно выполнение условия нестинга (2.3) с р=(тт/а,0,7т/с), ориентированным вдоль направления ГК в зоне Бриллюэна. Расчёты обобщённой восприимчивости показали наличие максимума в ПРИ
данном (), который может приводить к фононной неустойчивости и образованию ВЗП. Кроме того, ряд прямых экспериментов - например, зависимость Т) от р (рис. 2.9) свидетельствуют о важной роли фононов при ПМИ в У02 [12].
С другой стороны, эффекты, связанные с межэлектронными корреляциями наблюдаются как в полупроводниковой, так и в металлической фазах диоксида ванадия.
Значительное число работ, посвящённых изучению ПМИ в У02, касается эффекта переключения, т.к. кроме информации о самом фазовом переходе этот эффект в основном определяет области практического приложения У02 [12]. Связанное с ПМИ электрическое переключение в