Влияние длительности импульсов тока на скорость перехода металл-полупроводник в нанопроводах VO2

Физическая электроника
Авторы:
Аннотация:

VO2 претерпевает переход изолятор-металл при температуре ~ 68 °C, что делает его привлекательным материалом для создания управляемых метаповерхностей, транзисторов с высокой крутизной характеристики, нейристоров и других устройств. Такие применения, как беспроводная связь, требуют ультрабыстрых времён переключения, которые обычно ограничены теплоотводом. Мы рассматриваем негативную роль накопления тепла в подложке, которое замедляет восстановление изолирующего состояния после длинных импульсов нагрева. Тепловое моделирование решёток из нанопроводов VO2 показало, что они могут вести себя двумя способами: как отдельные нанопровода в режиме коротких импульсов и как непрерывные плёнки в режиме длинных импульсов. В режиме длинных импульсов время восстановления зависит линейно от длительности импульса и примерно квадратично от ширины гистерезиса, в согласии с аналитическими выражениями. В режиме коротких импульсов эти зависимости гораздо слабее. Для достижения наносекундных времён восстановления необходимо либо использовать режим коротких импульсов (длительность импульса меньше характерного времени диффузии тепла между соседними нанопроводами), либо устранить гистерезис (например, легированием). Таким образом, количественно охарактеризовано влияние длительности импульсов и ширины гистерезиса на время переключения устройств из VO2; прояснены условия, при которых эти факторы важны. Эти результаты могут быть использованы для создания быстрых электронных/оптоэлектронных устройств на фазовых переходах.