[发明专利]具有并联导电层的突变金属-绝缘体转变装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用金属-绝缘体转变(MIT)效应的装置，更具体而言， 一种使用其相能够转变为金属的突变MIT材料作为导体的装置。

背景技术

众所周知，MIT发生于Mott(莫脱)绝缘体和Hubbard(哈伯德)绝 缘体。所述Hubbard绝缘体为连续的MIT。在D.M.Newns等人的文章 (Appl.Phys.Lett.，vol.73，p.780，1998)中介绍了使用所述Hubbard绝缘体作 为沟道层的场效应晶体管。因为所述Hubbard绝缘体使用连续发生的MIT， 需要连续地添加作为载流子使用的电荷，直到达到极好的金属化特性。

Hyun-Tak Kim的一篇文章，NATO Science Series Vol.II/67， Kluwer，p.137,200，其也在网站http://xxx.lanl.gow/abs/cond-mat/0110112上， 教导了一种理论，其支持基于所述Mott绝缘体的突变MIT。依照上述文章 中的所述理论，所述Mott绝缘体有束缚的和金属化的电子结构。使得所述 Mott绝缘体的电子之间的能量改变，且因此，绝缘体到金属转变不是连续 性发生，而是突变发生。改变温度、压强或电场促使所述Mott绝缘体电子 之间能量的改变。例如，当给所述Mott绝缘体添加具有低掺杂密度的空穴 时，所述绝缘体到金属的转变突变或突然地发生。

在典型的突变MIT装置中，当不连续的MIT发生时，大电流量突然流 动。因而，导电层更可能恶化。图1为一个典型MIT装置10的俯视图。

所述典型MIT装置10包括电极对14和16，其排列为在衬底12的特 定区域相互分开预定的距离。在所述电极对14和16之间，设置了MIT材 料层。所述MIT材料层在电极对14和16之间形成了一个电连接并且产生 突变MIT。所述突变MIT导致所述MIT材料层转变成金属层。因此，所述 MIT材料层可以作为导电层18使用。所述导电层18的宽度为W。

图2示出了样品20的俯视图，该样品20通过微拉曼光谱分析来检查 所述典型MIT装置10(图1)的导电层18的结构均匀性。图3示出了对于 图2所示的导电层18的强度作为拉曼位移函数的曲线图。众所周知，拉曼 光谱用来观测晶格的振动能量。对金属，无法观测到峰值。为了清晰，所 述导电层18的宽度K被夸大。

所述样品20包括设置于支撑22上的导电层18，和分割成一定数量区 域并且接触导电层18的分析电极24。例如，分析电极24分割成包括上部 区域24A、中部区域24B和下部区域24C的三个区域，并且具有突出结构。 在图3中，作为拉曼位移的函数的强度，其通常以单位为cm^-1报道，显示 了衬底的特征，更具体而言，代表Al₂O₃的区域a，以及当一个大电流量， 如图8中所标注的电流F流过导电层18时，测量的区域b和c。弯曲区域 b和c为分别在中部区域24B(见图2)与上部区域和下部区域24A和24C 的测量。参考数字35代表表示Al₂O₃的峰值。散射的拉曼峰值代表导电层 18的相还没有转变为金属状态。因此，MIT没有在上部区域24A和下部区 域24C发生，并且继续保持在绝缘体状态。中部区域24B具有到金属的相 转变。包括绝缘体区域的导电层18被称为非均匀导电层。然而，被用作导 电层的MIT材料一般需要是均匀的。即导电层需要成为一个均匀的导电层， 其在MIT后完全转变成金属层。

因为典型加工方法的几种限制，在实际的工业实践中，导电层经常是 非均匀的。例如，本专利申请的发明人在New J.Phys.Vol.6，p.52，2004中报 告了此示范例。其实验验证了因为非均匀特性，导电层18容易被恶化。具 体而言，非均匀导电层18因为大电流量产生的热而容易被恶化。

为了在其它应用领域中实现MIT，在从绝缘体到金属的相转变发生后， 大电流量需要均匀地流动。因此，通常关键的是开发均匀导电层。还没有 开发当电流流过MIT装置时减少导电层恶化的方法。

发明内容

技术问题

本发明提供一种突变MIT装置，当电流流过导电层时，其能够减少导 电层的恶化。

技术解决方案