실리콘 기판 상 바나듐 이산화물 및 알루미늄 질화물 이종 구조 박막에서의 근적외선 레이저 펄스 기반 가역적인 전류 스위칭

Q: 이 논문에서 정의한 바나듐 이산화물(VO₂)이란 무엇인가?

특정 임계온도인 약 341K에서 금속 상태와 절연체 상태 사이의 가역적인 상전이 현상을 나타내는 산화물 반도체다. 외부 자극에 따라 물리적 상태가 변하며, 이를 통해 전류의 흐름을 제어하는 스위칭 특성을 가진다.

Q: AlN 버퍼층을 포함한 VO₂ 이종구조 소자의 열 특성이 스위칭 성능에 어떤 영향을 미치는가?

연구 결과, AlN 버퍼층 기반의 이종구조는 방열 과정에 유리한 열 특성을 제공하여 전류 하강 시간을 10ms 이하로 단축시켰다. 따라서 기존 사파이어 기판 소자보다 좁은 면적에서도 높은 스위칭 대조비와 빠른 가역적 응답 속도를 구현하였다.

김지훈; 이용욱

doi:10.5207/JIEIE.2019.33.12.059

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저자정보: 김지훈 (Pukyong National University) 이용욱 (Pukyong National University)

저널정보: 한국조명·전기설비학회 조명·전기설비학회논문지 조명·전기설비학회논문지 제33권 제12호

발행연도: 2019.12

수록면: 59 - 65 (7page)

DOI: 10.5207/JIEIE.2019.33.12.059

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In this paper, we demonstrated a reversible current switching in a two-terminal device based on a vanadium dioxide(VO₂) and aluminium nitride(AlN) heterostructure thin film grown on a silicon(Si) substrate using near-infrared laser pulses. The fabricated VO₂/AlN device has a phase transition temperature ∼10K higher than conventional VO₂ devices grown on sapphire substrates. Current switching operation of up to 50mA was possible at various pulse repetition rates in the device with smaller dimensions owing to the increased phase transition temperature, and the average switching contrast was calculated as ∼9634. In particular, the average rising time of the switched current was measured to be ∼36ms, and the falling time was less than 10ms, which is a significantly improved result. Due to the high phase transition temperature and fast switching response, the fabricated device is expected to be beneficially applied to laser-assisted current switching.

#Vanadium dioxide #Thin film #Heterostructure #Aluminium nitride #Metal-insulator transition #Switching

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