Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

Мануилов С. А., Величко А. А.

В работе изучаются электрические свойства структуры Si-VO2-Me. Данная структура представляет собой интерес, во-первых, в связи с наличием эффекта переключения в окисной плёнке ванадия и, во-вторых, с электронной проводимостью VO2 и образованием гетероперехода Si – VO2 (n – n, n+ – n, p – n, p+ – n, в зависимости от типа используемой подложки).

В ряде работ было показано [1,2], что, модифицируя метод анодного окисления можно получить как практически стехиометрические АОП VO2, имеющего аморфную структуру и сохраняющего фазовый переход металл-изолятор (ПМИ), так и образцы близкие по стехиометрии к высшему оксиду ванадия - V2O5.

                    а)                                                                  б)

Рисунок 1. а) – схема измерений, б) – схематическое изображение структуры.

Структуры Si-VO2-Me получались методом магнетронным напылением (в течении 3- 4 минут) тонкого слоя V на Si-подложку. Перед напылением Si-подложка отжигалась при 250 – 300°C в вакууме. Пленка Vполностью окислялась в стандартном ацетоновом электролите с образованием аморфной пленки V2O5. Анодное напряжение прикладывалось к Si-подложке, на которой предварительно был создан In-ый омический контакт. Процесс анодирования проходил в гальваностатическом режиме, что позволяло контролировать рост плёнки по росту напряжения анодирования. Процесс формовки VO2 канала осуществлялся на переменном токе с частотой f~102Hz. Me электродом служил прижимной позолоченный контакт.

Измерительная схема представлена на рис.1.а (1 – генератор синусоидального напряжения, 2 – образец, 3 – осциллограф, RL=100kW, RI=50W). ВАХ структуры снимались на переменном напряжении U0, которое было нескольких видов: синусоидальное, синусоидальное прошедшее через однополупериодный выпрямитель и синусоидальное прошедшее через двух-полупериодный выпрямитель. Частоты сигнала варьировались в пределахf~10 - 104Hz..

В результате был получен большой набор ВАХ. Параметры переключения Uth и Uoff для ~90% переключателей на Si-n и ~80% переключателей на Si-p составили 1 – 4В и 0,5 – 2В, и не зависели от частоты и типа сигнала (в пределах погрешности), ВАХ были полностью симметричны (рис. 2. а).

Для оставшейся части переключателей были получены Uth и Uoff в пределах 7 – 15В и 4 – 14В соответственно, зависимости от частоты и типа сигнала здесь также не наблюдалось. Но, что касается симметрии, то практически для всех ВАХ характерно отсутствие одной из ветвей (рис. 2. б).

 

а)                                                                     б)

Рисунок 2. Характеристика одной из ветвей

Последнее можно объяснить исходя из «пористости» получаемых плёнок (особенно в связи с их малой толщиной и наличием частичного растворения V2O5 в электролите), поэтому возможен частичный контакт прижимного электрода с Si-ой подложкой, что приводит к образованию барьера Шотки.

Однако, пока невозможно с уверенностью сказать, что симметричные ВАХ полученные для большинства переключателей полностью отвергают влияние гетероперехода на вид ВАХ и параметры переключения. Здесь в процессе получения АОП, всё-таки возможно присутствие не доанодированного подслоя ванадия, а на границе Si – V2O5 возможен процесс V2O5 <=> SiO2 + V. Также задачу усложняет и тот факт, что в ультратонких плёнках SiO2 также имеет место развитие токовых неустойчивостей, и связанный с этим эффект переключения (причем параметры переключения колеблются в пределах 0.5 – 5В [3]).

Структура Si-VO2-Me является интересной как с точки зрения изучения физики явления переключения, так и с практической точки зрения для создания новых полупроводниковых приборов. АОП ванадия может является резистом в микро и нанолитографии [4], это дает дополнительные преимущества для создания на ее основе элементов полупроводниковой техники субмикронного масштаба.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пергамент А.Л., Стефанович Г.Б., Величко А.А.,VII Международная конференция по физике и технологии тонких пленок, Материалы конференции, Ивано-Франковск, 134-134 (1999).

2. Борисков П.П., Величко А.А., Пергамент А.Л., Стефанович Г.Б., Тезисы докладов Всероссийской научной конференции ФПП-2002, Санкт-Петербург, 13-15 (2002).

3. T. P. Chena, X. Zeng and M. S. Tse Snapback behavior of the postbreakdown I –V characteristics in ultrathin SiO2 films, Appl. Phys. Lett., Vol. 78, No. 4, 22 January 2001.

4. Стефанович Г.Б., Величко А.А., Стефанович Д.Г., Материалы пленарных докладов ФНТП-2001 и лекции школ по физике низкотемпературной плазмы 2000 и 2001 г., Петрозаводск, 162-172 (2001).