Открытие физиков РФ и КНР ускорит разработку оптоэлектроники на базе оксида ванадия

МОСКВА, 8 апреля. /ТАСС/. Физики из России и КНР впервые детально измерили электрические свойства пленок из диоксида ванадия (VO2), одного из перспективных материалов для создания различных оптоэлектронных приборов. Полученные учеными сведения расширяют границы применения пленки VO2 в данной отрасли микроэлектронной промышленности, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Оцененные значения динамической проводимости позволяют нам сформировать рекомендации по толщине пленки VO2 и рабочей температуре для приложений в области терагерцовой оптоэлектроники", - пояснил ведущий научный сотрудник Института общей физики РАН (Москва) Геннадий Командин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации МФТИ.

Как объясняют исследователи, диоксид ванадия интересен ученым тем, что данное вещество способно обратимым образом менять свои электрические и оптические свойства.

Это проявляется в том, что при относительно низких температурах окружающей среды VO2 является изолятором, тогда как при их повышении до отметки в 67 градусов Цельсия диоксид ванадия начинает хорошо проводить ток в результате резких перемен в структуре его кристаллов.

Эти перемены происходят за короткое время, порядка нескольких наносекунд, что делает диоксид ванадия крайне интересным материалом для создания рукотворных аналогов нейронов на базе мемристоров, резисторов с эффектом памяти, а также различных оптических фильтров и модуляторов. Для практического использования этого материала необходимо, однако, понимать то, как меняются все свойства пленок из VO2 в широком диапазоне частот и условий.

Российские и китайские физики получили подобные сведения в рамках проведенных ими опытов по выращиванию тонких пленок из диоксида ванадия, для чего они нанесли исходный материал при помощи магнетрона на подложки из сапфира и изучили свойства полученных пленок при помощи инфракрасных и терагерцовых спектроскопов, а также так называемого четырехконтактного метода. Эти замеры помогли ученым уточнить электронные и оптические свойства VO2, а также раскрыли несколько ранее неизвестных интересных особенностей этого материала.

Например, исследователи обнаружили, что температура "переключения" VO2 между проводящим и изолирующим состояниями увеличивается с 66-70 до 77-84 градусов Цельсия при снижении атмосферного давления. Как считают ученые, это в первую очередь связано с тем, что давление влияет на то, как быстро тепло отводится от пленки. Это важно учитывать при проектировании устройств на базе диоксида ванадия, в том числе электровакуумной техники, подытожили физики.