Электронные неустойчивости в соединениях переходных металлов

• Автор: Пергамент, Александр Лионович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 302 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭФФЕКТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В АМОРФНЫХ ПЛЕНКАХ ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
1.1. Краткий обзор современного состояния исследований эффектов электронного переключения
1.2. Методика эксперимента
1.2.1. Получение опытных образцов
1.2.2. Методики электрофизических и структурных исследований
1.3. Экспериментальные результаты исследования эффекта переключения
1.3.1. Закономерности переключения в структурах У-У02-металл
1.3.2. Температурные зависимости пороговых параметров и фазовый состав каналов переключения МОМ структур на основе оксидов переходных металлов
1.3.3. Закономерности переключения в импульсном режиме
1.3.4. Переключение в V02 в сильном электрическом поле
1.4. Электронное управление переходом металл-изолятор при контролируемой инжекции носителей заряда
1.5. Обсуждение результатов ...;
2. ЭФФЕКТЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ СОЕДИНЕНИЙ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
2.1. S- и N-образные вольт-амперные характеристики структур на основе полуторного оксида ванадия (Уі.хСгх)2Оз
2.2. Переключение в сульфиде никеля NiS2.xSex
2.3. Переключение в тиошпинели CuIr2S4.xSex
2.4. Электрические неустойчивости в ВТСП
3. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КОМПОЗИТНЫХ ПОЛИМЕРОПОДОБНЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ ПЕНТАОКСИДА ВАНАДИЯ В СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ

3.1. Условия получения, строение и свойства пленок гидратированного пентаоксида ванадия
3.2. Экспериментальные результаты исследования электроформовки и переключения в сэндвич структурах на основе V2O5 геля
3.3. Модификация электрических И оптических СВОЙСТВ V2O5 геля под влиянием внешних воздействий
3.3.1. Термообработка на воздухе
3.3.2. Термообработка в вакууме
3.3.3. Обработка в СВЧ водородной плазме
3.3.4. Электрополевая модификация. Внутренний электрохромныйэффект
4. ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ИЗОЛЯТОР И ЭФФЕКТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ
4.1. Анализ состояния вопроса о механизмах перехода металл-изолятор
4.2. Механизмы перехода металл-изолятор в диоксиде ванадия
4.2.1. Существующие модельные представления о переходе металл-изолятор
в V02
4.2.2. Критерий Мотта и длина когерентности
4.2.3. Модель перехода металл-изолятор в диоксиде ванадия
4.3. Эффект переключения как фазовый переход металл-изолятор в электрическом поле
5. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Основные направления практического использования результатов исследования
5.2. Применение эффекта переключения в сенсорной технике
5.3. Электронно-лучевая модификация оксидов переходных металлов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Соединения переходных металлов (оксиды, сульфиды, халькогениды и др.) представляют значительный интерес для научных исследований и являются перспективными материалами с точки зрения их использования в различных областях техники, что связано с их разнообразными, подчас уникальными, свойствами [1-10]. Переходные металлы, проявляя переменную валентность, образуют, например, в соединениях с кислородом, как правило, целый ряд оксидов, обладающих широким спектром физических свойств. Эти вещества могут находиться как в металлическом, так и в неметаллическом состояниях [7-10]. Так, аморфные слои ТагО? и N6205 являются превосходными диэлектриками и используются в оксидных конденсаторах [11]. Низшие оксиды Т1, XV, Мо, N6 проявляют металлические свойства, а при легировании могут быть даже сверхпроводниками [7]. Одними из выразительных свойств соединений переходных металлов являются электронные неустойчивости, такие как фазовый переход металл-изолятор (ПМИ) [1-7] и эффект электрического переключения [12-14].
Переключение было первоначально обнаружено и исследовано в аморфных (халькогенидных стеклообразных) полупроводниках [15-22], в которых наблюдаются эффекты отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС) с 8-образной вольт-амперной характеристикой (иногда после предварительного процесса термоэлектрического нагружения - так называемой «электрической формовки»). Явление переключения связано с развитием токовых неустойчивостей в сильных электрических полях, приводящих к появлению на ВАХ участков с ОДС.
В физике соединений переходных металлов электронные неустойчивости связаны со спецификой поведения ё-электронов. Малая пространственная протяжённость волновых функций ё-электронов приводит к образованию узких зон, а поведение электронов в таких зонах характеризуется сильными межэлектронными корреляциями. Именно электронно-корреляционными эффектами объясняют во многих случаях механизм ПМИ: один из широко известных примеров - это переход Мотта-Хаббарда [1].

п *' I

7 ч6

2 з I I
Рис.1.5. Различные варианты сэндвич структур: с прижимным контактом (а), с напыленными площадками, 0 = 0,2-2 мм (б), с напыленными контактами (в). На рисунках (г) и (д) показаны образцы с напыленными контактами (вид в плане).
1 - подложка, 2 - металл, 3 - АОП, 4 - прижимной электрод, 5 - напыленный контакт, 6 - выводы, 7 - соединения контактов с помощью индия.