Поверхностная И Объемная Проводимость Диоксида Ванадия

Abstract

На постоянном и переменном токе измерено сопротивление терморезистора ТР-68 на основе пленки диоксида ванадия, изучена температурная зависимость сопротивления в области фазового перехода полупроводник-металл в условиях адсорбционного воздействия. Предложена энергетическая зонная модель, объясняющая " аномальный" отклик на адсорбцию донорных газов инверсией типа проводимости поверх-ностных слоев диоксида ванадия. DOI: 10.21883/JTF.2017.03.44240.1799 Введение Фундаментальные и прикладные исследования фазово-го перехода полупроводник-металл в диоксиде ванадия (VO 2 ), впервые описанного в 1959 г.[1], продолжают-ся с неубывающим интересом. Комплексный характер структурно-электронных трансформаций при фазовом переходе в диоксиде ванадия приводит к тому, что мик-роскопическая картина явления по-прежнему остается дискуссионной [2][3][4][5]. Использование в научной литера-туре терминов " переход металл-изолятор" и " переход металл-полупроводник" для обозначения описываемого процесса неслучайно.По сравнению с металлом и изолятор (диэлектрик), и полупроводник характеризуются наличием запрещен-ной щели в энергетическом спектре носителей заряда, различаясь количественно по величине проводимости. Вместе с тем есть и качественные различия в механиз-мах проводимости диэлектриков и полупроводников: в диэлектриках перенос носителей заряда осуществляется по локализованным в запрещенной зоне состояниям за счет прыжкового механизма, а в полупроводниках преобладают свободные (зонные) носители заряда -электроны и/или дырки, и проводимость имеет актива-ционный механизм.При этом полупроводник может быть как собствен-ным, с равной концентрацией электронов и дырок (подвижность их, как правило, различна), так и при-месным, с преобладающей концентрацией носителей заряда одного типа. Примесная проводимость n-или p-типа может быть вызвана как электрически активными чужеродными атомами, так и дефектами нестехиомет-рии полупроводникового соединения. Диоксид ванадия называть изолятором в фазе с низкой проводимостью не совсем корректно, так как это полупроводник с не очень большой шириной запрещенной зоны E ≈ 0.6 eV.Относительно типа носителей заряда в диоксиде вана-дия до сих пор не имеется единого мнения. Большинство считает основными носителями электроны, однако неко-торые авторы развивают идею о роли дырок в фазовом переходе [6,7]. Так, в работе [7] были исследованы пленки диоксида ванадия p-типа проводимости, и на ос-новании измерений эффекта Холла показана смена знака носителей заряда при переходе от полупроводниковой проводимости к металлической.Вопрос о механизме перехода дырочного полупро-водника в металлическое состояние с вырожденным электронным газом имеет фундаментальное значение. Очевидно, что изменение электрофизических характери-стик материала при этом не может быть монотонным.Изучение изменений в электронном спектре диоксида ванадия при фазовом переходе имеет принципиальные сложности, так как объемные монокристаллы из-за тер-момеханических напряжений разрушаются за несколько циклов нагревания -охлаждения. Характеристики ке-рамич...

Фазовый Переход Полупроводник-Металл И "Тристабильное" Электрическое Переключение В Нанокристаллических Пленках Оксида Ванадия На Кремнии

“…В работах [8,9], посвященных уточнению особенностей механизма проводимости пленочного диоксида ванадия, на основании измерения частотной зависимости проводимости и ее температурной зависимости на постоянном и переменном токе в температурной области вблизи фазового перехода делается заключение, что в перколяционный переход в диоксиде ванадия вносят вклад как носители заряда, локализованные на дефектных центрах, так и делокализованные (зонные) носители заряда. Поэтому при температурах вблизи фазового перехода в диоксиде ванадия, по-видимому, имеет место смешанный механизм проводимости.…”