扫描电压幅值调控循环方向的NiO_x薄膜电阻开关特性

本文利用射频磁控溅射方法在优化制备条件下沉积制备了沿[200]晶向择优取向的多晶Ni Ox薄膜.Ag/Ni Ox/Pt电容器结构的电流-电压曲线具有典型的双极性电阻开关特性,但循环方向与扫描电压幅值有关:当最大扫描电压小于2 V时,电流-电压曲线沿逆时针方向循环,高/低电阻值比大于50,可稳定维持超过50个循环周期.当最大扫描电压增大到2 V,电流-电压曲线变为沿顺时针方向循环,高/低电阻值比大于10,可稳定维持超过120个循环周期.电流-电压曲线循环方向随扫描电压幅值的改变揭示了其不同的电阻开关物理机制:低扫描电压下逆时针循环电阻开关特性主要归因于电场作用下氧离子定向漂移导致氧空位形成的导电细丝通道周期性地导通和截断;当最大扫描电压增加到2 V时,银离子扩散进入Ni Ox薄膜与定向漂移的氧离子发生氧化/还原反应合成/分解Ag Ox,使得薄膜导电性周期性地增大和减小,从而使得Ni Ox薄膜具有了顺时针循环电阻开关特性.     

氧分压对 NiOx 薄膜微结构和电阻开关特性的影响

利用磁控溅射方法在镀Pt的Si（100）衬底上沉积制备NiO x 薄膜,研究了氧分压对薄膜微结构和电阻开关特性的影响．微结构观测分析结果表明：在20％氧分压下,可获得沿[200]晶向择优生长的N iO x 多晶薄膜,薄膜表面平整致密,晶粒平均直径约为13.8 nm ,垂直衬底生长形成柱状晶粒结构．磁性测试结果显示薄膜具有典型的铁磁性磁化曲线,但薄膜饱和磁矩随着氧分压增加急剧降低．电学测试结果表明20％氧分压氛围下沉积制备薄膜样品的电流电压曲线呈现出典型的双极性电阻开关特性：在－0.6 V读取电压下,可获得大于10的高／低电阻态阻值比．指数定律拟合电流电压实验曲线表明：薄膜低电阻态漏电流为欧姆接触电导;而薄膜处于高电阻态时,低电压下的漏电流仍以欧姆接触电导为主,高电压下则以缺陷主导的空间电荷限制电流为主．     

溶液法制备ZnO纳米微粒薄膜的低压电阻开关特性

电阻开关随机存储器是一种有望应用于下一代非易失性存储器的新型存储器件,而ZnO是一种可应用于低电压低能耗电阻开关随机存储器的过渡金属氧化物.我们利用溶液法在40°C低温下制备获得粒径约为7–10 nm的ZnO纳米微粒,然后在优化制备条件下旋涂获得表面平整致密的n型ZnO纳米微粒薄膜.利用紫外-可见光吸收谱推算出ZnO纳米微粒薄膜的光学带隙宽度约为3.34 eV.ITO/ZnO/Al电容器结构的电流-电压曲线具有优良的双极性电阻开关特性:置/复位电压低至±0.2 V;在0.18 V的读取电压下可获得大于100的高/低电阻值比.电场作用下薄膜中ZnO分子发生电化学还原/氧化反应,导致薄膜中富余Zn原子组成的导电细丝周期性导通/截断,从而使得ZnO薄膜表现出电阻开关特性.     

溶液法制备ZnO多晶薄膜电阻开关耐受性衰退物理机制

利用溶液法制备出平整致密的ZnO多晶薄膜,微结构观测分析表明ZnO晶粒为六方纤锌矿结构,平均粒径约为23.7 nm,由薄膜样品的紫外-可见光吸收谱计算出其光学带隙宽度约为3.3 eV. Ag/ZnO/ITO三明治结构单元的电流-电压曲线呈现出稳定的双极性电阻开关特性:置/复位电压小于±0.4 V,在-0.1 V的读取电压下可获得10~3–10~4的高/低电阻值比,明显优于类似溶液法制备ZnO薄膜的电阻开关性能.然而,在周期性电场力作用下,ZnO多晶薄膜内定向漂移的自由氧离子逐渐被晶格氧空位捕获成为不可移动的晶格氧原子.膜内氧空位缺陷浓度的逐渐降低导致膜内氧空位导电细丝通道越来越细,器件无法长时间维持稳定的低电阻态.因此,随着循环周期数的增加,器件的低电阻态逐渐向高电阻态衰退,直至电阻开关窗口消失.     

对一种新型全有机复合薄膜的超高密度信息存储研究

用真空热壁法生长了一种新型全有机复合薄膜TTF/m-NBP(tetrathiofulvalene/m-nitrobenzylidene propanedinitrile)。用透射电子显微镜和傅立叶变换红外光谱对薄膜的表征结果证明,该制备方法能够生长出较大面积的化学结构完善的单晶薄膜。用原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM)都观察到了TTF/m-NBP薄膜表面的原子级分辨像。通过STM针尖施加脉冲电压在TTF/m-NBP薄膜上实现了纳米级的信息存储,最小记录点直径约为1.2nm。扫描隧道谱分析表明TTF/m-NBP薄膜具有很好的电开关“记忆”特性。初步研究认为其电开关机制可能主要是脉冲电压诱发的TTF电子给体与m-NBP电子受体分子间的电荷转移的变化所致。     

金属基底层上NiO(111)外延薄膜的变温电阻开关特性与隧穿机制

利用射频磁控溅射方法在Pt层上制备了沿111晶向外延生长的NiO薄膜,研究了其晶体微结构和变温电阻开关特性.微结构观测分析发现, NiO(111)薄膜与Pt层满足"立方-立方"晶格生长关系.在周期性外电场作用下,薄膜中氧空位的定向漂移和电极附近银离子的氧化还原反应相互促进,使得在较低的翻转电压下即可在薄膜中形成周期性导通/截断的氧空位导电丝通道,从而使得Ag/NiO(111)/Pt存储单元在室温至80°C测试温度范围里的电流-电压曲线均呈现稳定的双极性电阻开关特性.运用Arrhenius作图法以及肖特基热激发隧穿公式拟合薄膜高阻态电流-温度曲线符合线性关系,表明薄膜高阻态漏电流符合肖特基热激发隧穿机制.     

基于3C-SiC薄膜的光导开关的研究

该文报道了一种可承受33 kV偏置电压的光导开关结构.该结构从两方面提高光导开关的耐压特性:两层厚度为20 μ m的3C-SiC薄膜采用HFCVD工艺制备在6H-SiC基片表面,用于输出电脉冲传输,可消除了6H-SiC基片的微管缺陷对光导开关耐压特性的影响；电极位于两层薄膜之间,增加了接触面积,因此降低了电极表面的电流密度.     

超薄BaTiO_3铁电薄膜隧穿机理研究

采用磁控溅射法制备超薄BaTiO3铁电薄膜,分析了电子隧穿过程,将电流-电压曲线作不同线性拟合,探讨单极性开关和双极性开关形成的物理机制。结果表明Pt/BaTiO3/Pt隧道结中存在SCLC机制、Schottky发射、P-F发射三种物理机制。     

改进型宽束冷阴极离子源配套电源研制

离子束辅助镀膜沉积过程中,绝缘薄膜上的电荷积累效应严重影响了薄膜质量,通过对宽束冷阴极离子源的改进,引出极采用交变电压分时引出电子和离子,以消除薄膜表面的电荷积累现象。引出极电源由两个直流电源模块、4只IGBT组成的全桥逆变模块和主控制器组成,通过电压幅值可调的直流模块向全桥逆变模块提供电压,调整全桥逆变模块触发脉冲的宽度,即可生成电压幅值和占空比可调的交变方波电压,实验验证在离子源引出极加交变方波电压可使离子和电子在薄膜表面达到很好的中和效果。     

一种新型高增益升压变换电路

为了将低压直流电源转换为所需的高压电源,提出了一种带耦合电感的新型高增益升压变换电路。将传统电感替换为耦合电感,且在开关管两边并联了由二极管和电容组成的升压模块,减小了开关管的电压应力和电流应力,提高了电压增益。在MATLAB中搭建了该新型升压变换电路的仿真模型。仿真结果表明:该新型升压变换电路具有更高的电压增益,且开关管的电压电流应力较小。     

零空间矢量和PWM开关频率对异步电机噪声的影响

基于对电压空间矢量PWM和规则采样次谐波PWM方法的深入分析,提出了次谐波PWM也可以由三相同时产生开关模式来实现;同时根据对电压零矢量的调整,研究了它和PWM开关频率对异步电机噪声的影响·通过实验,得出结论:①两种方法仅有的差别是电压零矢量的比例;②选择适当的PWM开关频率能有效地降低电机的噪声·     

对于开关稳压电源中阶跃脉冲的过程分析

开关电源的开关是受矩形方波的作用而实现瞬时导通和截止的，可以认为整个开关电源是由阶跃脉冲来完成开关稳压的电子器件。本文通过理论分析确定开关稳压电源中电压和电流的变化过程。     

多功能过压延时显示保护开关

多功能过压延时显示保护开关——简称:保护开关。本保护开关属于低压电器保护开关,是一种多功能过压延时显示保护开关。这种多功能过压显示保护开关,电源电压显示电路中的双色发光二极管,可显示欠压、正常电压和过压;过压保护电路中的压敏电阻有一固定阀值电压,能准确检测电源电压过压值,解决了目前低压电器开关存在的欠压、正常电压和过压不能显示,和过压保护值不稳定,易造成电器设备损坏和误动作的问题。     

HfO_x缓冲层对γ-Fe_2O_3纳米微粒膜电阻开关特性的影响

本文利用射频磁控溅射和滴涂法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了HfOx/γ-Fe2O3/HfOx三明治结构,研究了HfOx缓冲层对γ-Fe2O3纳米微粒薄膜电阻开关特性的影响.微结构观测分析结果显示:γ-Fe2O3纳米微粒平均粒径约为34.3 nm,HfOx缓冲层为氧配比不足的单斜相多晶薄膜.电学性能测试表明:插入HfOx缓冲层后,γ-Fe2O3纳米微粒薄膜的电阻开关特性明显改善:在-0.8 V读取电压下,高/低电阻态阻值平均比值约为18.7,该比值可稳定维持100个循环周期.指数定律拟合实验曲线结果表明:高阻态漏电流以缺陷主导的空间电荷限制隧穿电流为主;而低阻态则以欧姆接触电导为主.Ag上电极与HfOx缓冲层界面处氧离子的定向漂移使得薄膜中氧空位缺陷形成的导电细丝通道周期性地导通与截断,从而使得薄膜呈现电阻开关效应.     

耦合电感升压变换器开关管应力降低的研究

为了解决传统的升压电路拓扑因为受到寄生参数的影响而导致电压增益会受到极限占空比的限制,以及传统的耦合电感升压变换器由于漏感的存在而导致的开关管两端电压电流应力较大等一系列问题,在此提出一种新型的可用于光伏发电系统的、具有高增益和低电压电流应力的耦合电感升压变换器。该变换器在传统耦合电感升压变换器的基础上增加了由二极管、电感以及电容组成的无损吸收电路。由于耦合电感具有变压器效应,因此,相对于传统升压电路来说,耦合电感的这一特性,使电路中的电压增益有了较大的提高;由于电感具有抑制电流上升的作用,因此,开关管开通时,减轻了开关管的电流应力;在开关管S的两端并联由电感、电容以及二极管组成的无损吸收电路,有效吸收耦合电感升压变换器中的漏感能量,使得开关管两端的电压尖峰得到抑制,当开关管S彻底关断后,电容和电感通过副边绕组和输出二极管,将能量传递给负载,实现无损传输,进一步提升了电压增益。为了验证该新型耦合电感升压变换器的有效性,故在MATLAB/Simulink平台上搭建了该新型变换器和传统耦合电感升压变换器的仿真模型。通过对比2个模型的相应仿真波形,可以看出,相对于传统的耦合电感升压变换器,该新型变换器具有更高的电压增益,同时,开关管上的电压和电流应力也相对较小。     

基于LM2576的数控可调开关电源设计

文章详细介绍了由单片式开关稳压器LM2576--ADJ替代线性稳压器构成串联开关式稳压电源以及以数控方式调节输出电压的方法。     

一种隔离型双向软开关DC/DC变换器

针对双向DC/DC变换器存在的开关损耗高等问题,提出了一种新型的隔离型双向软开关DC/DC变换器。该变换器由对称的拓扑结构组成。在电感和变压器漏感的作用下,变换器中的开关元件能够在较大的负载范围内实现零电压开关,同时在脉宽调制的控制下,二极管实现了零电流关断。这些措施减小了开关损耗、电压电流应力以及电磁干扰。分析了工作原理和开关过程,研制了一台500 W的试验样机并进行了试验。试验结果证明:在轻载和重载的条件下,所有的开关管都能够零电压导通,同时二极管能够在电流为零(ZCS)的情况下自然关断。     

氧化铝薄膜纳米孔的孔径对电解电压的依赖性

为了确定电解电压与氧化铝薄膜纳米孔孔径之间的内在关系，以2％的磷酸为电解液，在40～150V的电解电压范围内，对铝基材实施阳极氧化制备了具有纳米孔结构氧化铝薄膜．用环境扫描电镜(ESEM)观察结果表明，阻挡层中微裂纹的产生是形成纳米孔的先决条件，微裂纹的长度决定了孔径的大小．微裂纹的长度由阻挡层中的内应力决定，内应力由γ-Al2O3，与金属铝基体的匹配度决定，匹配度由γ-Al2O3的晶粒尺寸决定．X射线衍射(xRD)的分析结果表明，电解电压决定了氧化铝薄膜中γ-Al2O3晶粒尺寸的大小．因此，电解电压决定了氧化铝薄膜纳米孔的孔径．     

基于虚拟仪器的薄膜电阻率测量系统设计

基于虚拟仪器技术及Rymaszewski四探针双电测组合法设计了薄膜电阻率自动化测量系统.在虚拟仪器软件LabVIEW和数字量输出模块NI 9401的控制下,利用基于CD4052芯片的接口电路实现电流探针、电压探针的自动切换,并通过LabVIEW程序控制Keithley 2400数字源表实现两次电压测量;同时根据两次电压测量结果由LabVIEW程序完成范德堡修正因子和方块电阻的计算;最终实现薄膜电阻率自动测量、记录和显示.试验结果表明,所设计的自动测量系统不仅可以满足多种薄膜电阻率测量要求,而且提高了测量精度和自动化程度,同时精简了薄膜电阻率测量过程.     

一种适用于低电压应用的低漏电高性能电荷泵

文章提出一种适用于低输入电压应用的新型电荷泵,电路采用一种由NMOS晶体管和小电容组合而成的电压转换开关,通过将开关的栅极连接到时钟信号以控制电荷泵各阶之间的节点电压的变化,使得电荷泵的电荷转移开关阻值降低,同时反向漏电流减小.以4阶电荷泵为例,采用SMIC 40 nm CMOS标准工艺库进行仿真以验证该结构的有效性....