KR100842296B1 - 금속-절연체 전이(ｍｉｔ) 소자 기반의 발진 회로 및 그발진 회로의 발진 주파수 조절방법 - Google Patents

금속-절연체 전이(ｍｉｔ) 소자 기반의 발진 회로 및 그발진 회로의 발진 주파수 조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MIT 소자를 이용한 발진 회로에 있어서, 전원의 인가 전압 및 가변 저항 소자의 저항값에 따라 발진 현상 발생 유무 및 발진 주파수가 결정되는 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법을 제공한다. 그 발진 회로는 금속-절연체 전이(metal-insulator transition: MIT) 박막 및 상기 MIT 박막에 접속되는 전극 박막을 구비하고, MIT 발생 전압에서 불연속 MIT가 일어나는 MIT 소자; 상기 MIT 소자에 직렬로 연결된 가변 저항 소자; 및 상기 MIT 소자에 전압 또는 전류를 인가하는 전원;을 포함하고, 상기 전원의 인가 전압 및 상기 가변 저항 소자의 저항값에 따라 발진 현상 발생 유무 및 발진 주파수가 결정된다.

Description

금속-절연체 전이(ＭＩＴ) 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로의 발진 주파수 조절방법{Oscillation circuit based on metal-insulator transition(MIT) device and method of adjusting oscillation frequency of the same oscillation circuit}
본 발명은 MIT 소자에 관한 것으로, 특히 MIT 소자를 이용한 발진회로에 있어서, 발진 현상 발생 및 발진 주파수를 조절할 수 있는 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법에 관한 것이다.
최근까지 외부 인가 전압에 의해 저항의 변화가 발생하는 절연체에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 특히, 절연체에서 금속으로의 급격한 전이가 발생하는 금속-절연체 전이(metal-insulator transition: MIT) 물질에 관하여도 최근 그 원인의 규명이 실험적으로 이루어지고 있다(김현탁 외, New Journal of Physics, vol. 6, p 52, 2004). 상기 MIT 물질은 기판에 형성된 후 전극을 형성하여 2 단자나 3 단자의 소자로 제작될 수 있으며, 이렇게 제작된 MIT 소자는 여러 가지 전자 소자로서의 응용성을 가진다. 예컨대, MIT 물질을 전계효과 트랜지스터(field effect transistor)로 활용할 수 있다는 특허가 보고되기도 하였다(US 6624463 B2, 미국 등록 특허, 2003년 9월 23일, 김현탁 외).
MIT 소자는 MIT 소자에 인가되는 전압이 특정 전압(이하 'MIT 발생 전압'이라 한다) 이상이 되면 불연속적으로 급격히 전류가 증가(또는 급격한 저항 감소)하는 특성을 보이며, 절연체 상태에서 금속 상태로 전이가 일어나는 특성을 갖는다. 이러한 MIT 소자의 전기적 특성은 다양한 응용성을 가지고 여러 가지 전기 전자 소자에 이용될 수 있는데, 현재까지 발진 현상에 MIT 소자를 이용한 예는 없다.
현재까지 전압과 전류의 발진 특성을 기술하는 연구들이 다음과 같이 보고되고 있다. 즉, III-V 족 반도체에서는 Gunn 효과라 불리는 전압 및 전류의 발진 현상이 오래전에 보고되었으며, 이 발진 현상은 전하의 이동도(mobility)에 의해 발생된다고 설명되고 있다(J. B. Gunn, Solid State Communications, vol. 1, p88, 1963).
그리고 산화물 반도체에서도 K0 .3MoO3 라는 물질과 저항을 직렬로 연결하여 회로를 구성한 뒤, 회로에 직류 전압을 인가하면 회로의 전류에 발진 현상이 발생한다는 것이 보고되었으며, 이 현상은 전하-밀도파(charge-density wave)의 미끄러짐 운동(sliding motion)에 의해 발생한다고 설명되고 있다(A. Maeda, Physical Review B, vol. 36, p7709, 1987). 이러한 발진 특성은 20 K 근처의 저온에서 구현되었으며, 특히 인가 전압의 크기에 따라 발진 주파수가 변하는 특성을 보였다.
최근에는 유기물(organic material)에서도 이러한 발진 현상이 보고되었는데, 외부 인가 전압에 따라 저항치가 크게 변하는 도전성 유기 염(organic salt) 물질과 박막 저항 소자를 직접 접촉시켜 회로를 구성하고, 회로에 외부 전압을 특정치 이상 인가하면 회로에 흐르는 통전 전류에 발진 특성이 발생한다는 것이 보고되었다(F. Sawano 외, Nature, vol. 437, p523, 2005). 이러한 도전성 유기 염에서의 저항 변화는 전하질서(charge ordering)의 변화 때문에 일어난다고 해석하고 있다.
상기 III-V족 물질과 유기물에서의 발진은 외부 전압을 인가하는 방식으로만 발생하며, 발진 파형은 연속적으로 변하는 정현파(sinusoidal wave)의 형태를 보인다. 그리고 산화물에서의 발진은 발진 주파수의 조절은 가능하나, 저온에서만 발진이 구현된다는 특징을 갖는다. 한편, 유기 물질을 이용한 발진 소자에서 발생한 발진 주파수는 매우 낮다.
한편, 기존의 발진 소자, 예컨대 인버터(inverter)나 오실레이터(oscillator)를 구현하기 위해서는 증폭기, 스위칭회로 및 귀환회로(feedback loop)를 구성하여야 하는데, 그러한 증폭기, 스위칭회로 및 귀환회로(feedback loop)를 구성하기 위해서는 저항 소자 외에 트랜지스터(transistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor) 등 여러 전자 소자가 필수적으로 필요하다. 따라서, 기존의 여러 전자 소자를 이용한 발진 소자는 소형화에 한계가 있으며 제품의 경제성 면에서도 불리하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 MIT 소자를 이용한 발진 회로에 있어서, 전원의 인가 전압 및 가변 저항 소자의 저항값에 따라 발진 현상 발생 유무 및 발진 주파수가 결정되는 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 금속-절연체 전이(metal-insulator transition: MIT) 박막 및 상기 MIT 박막에 접속되는 전극 박막을 구비하고, MIT 전압에서 불연속 MIT가 일어나는 MIT 소자; 상기 MIT 소자에 직렬로 연결된 가변 저항 소자; 및 상기 MIT 소자에 전압 또는 전류를 인가하는 전원;을 포함하고, 상기 전원의 인가 전압 및 상기 가변 저항 소자의 저항값에 따라 발진 현상 발생 유무 및 발진 주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 발진 회로는 상기 전원, MIT 소자 및 저항 소자 중 적어도 하나에 직렬 또는 병렬로 연결되거나 또는 직렬 및 병렬로 연결된 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 발진 회로의 전원은 직류 전압원, 교류 전압원, 펄스 전압원, 직류 전류원, 교류 전류원 및 펄스 전류원 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 발진 회로가 발진 현상을 일으키기 위한 상기 인가 전압 및 저항 값의 조건은, 상기 인가 전압 및 저항값을 두 변수로 하는 X-Y 평면상에서, 상기 인가 전압 및 저항값이 상기 MIT 소자로 인가되는 전압이 상기 MIT 발생 전압 이상이 되는 조건을 만족시키는 소정 영역에 포함되는 조건일 수 있다. 또한, 상기 조건은 상기 X-Y 평면상에서, 상기 인가 전압 및 저항값이 상기 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 시에 상기 발진 회로의 통전 전류값이 상기 불연속 MIT가 발생가능한 최소 전류값과 최대 전류값 사이에 존재해야 하는 조건을 만족시키는 소정 영역에 포함되는 조건일 수 있다. 다시 말해서, 상기 조건은 상기 X-Y 평면상에서, 상기 MIT 소자로 인가되는 전압이 상기 MIT 발생 전압 이상이 되는 상기 인가 전압 및 저항값의 영역, 그리고 상기 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 시에 상기 발진 회로의 통전 전류값이 상기 불연속 MIT가 발생가능한 최소 전류값과 최대 전류값 사이에 존재하도록 해주는 상기 인가 전압 및 저항값의 영역을 동시에 만족시키는 소정 영역에 포함되는 조건일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발진 회로에서 발생하는 발진 주파수는 상기 인가 전압 및 저항값 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화될 수 있다. 한편, 상기 발진회로에 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나가 연결된 경우, 상기 발진 주파수는 상기 커패시터의 커패시턴스(capacitance) 및 상기 인덕터의 인덕턴스(inductance) 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 MIT 소자는 기판 상으로 순차적으로 형성된 제1 전극 박막, MIT 박막 및 제2 전극 박막을 포함하는 수직형 구조를 갖거나, 기판 상으로 형성된 MIT 박막의 일측면 및 타측면으로 제1 전극 및 제2 전극이 형성된 수평 형 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 발진 회로는 여러 대역의 발진특성이 요구되는 전자 소자나 장치 또는 전자 시스템, 예컨대 MIT 전지, MIT 발광소자, MIT 센서, MIT 2단자 스위칭 소자, MIT 3단자 스위칭 소자(트랜지스터), MIT 메모리, MIT 진동자, 및 MIT RF 소자 등에 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 과제를 달성하기 위하여, 제 1항의 MIT 소자 기반의 발진 회로의 구동 방법에 있어서, 상기 인가 전압 및 저항값을 소정 조건에 만족되도록 조절함으로써, 상기 발진 회로의 발진 현상 및 발진 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 발진 회로가 발진 현상을 일으키기 위한 상기 인가 전압 및 저항값의 조건은, 전술한 바와 같이 상기 X-Y 평면상에서, 상기 인가 전압 및 저항값이, 상기 MIT 소자로 인가되는 전압이 상기 MIT 발생 전압 이상이 되어야 하는 조건, 상기 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 시에 상기 발진 회로의 통전 전류값이 상기 불연속 MIT가 발생가능한 최소 전류값과 최대 전류값 사이에 존재해야 하는 조건을 모두 만족시키는 소정 영역에 포함되는 조건일 수 있다.
또한, 상기 발진 회로에서 발생하는 발진 파형의 주파수는 상기 인가 전압 및 저항값 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화시킬 수 있고, 만약 발진 회로에 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나가 연결된 경우에는 상기 커패시터의 커패시턴스(capacitance) 및 상기 인덕터의 인덕턴스(inductance) 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 발진 주파수를 조절할 수 있는 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로의 발진 주파수 조절방법은 전원에서 인가되는 전압의 크기나 저항 소자의 저항값을 조절함으로써 간단히 발진 현상을 생성 및 소멸시킬 수도 있고, 또한 발진 주파수를 연속적으로 변화시킬 수도 있다. 따라서, 이러한 기능은 오실레이터나 인버터 등에 직접 응용될 수 있고, 여러 발진 주파수 대역이 필요한 전자 소자에 매우 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발진 주파수 조절 가능한 MIT 소자 기반 발진 회로 및 그 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법은 인가 전압이나 저항값의 크기를 특정 조건에 맞게 조절함으로써 발진 현상을 생성 및 소멸시킬 수도 있고, 발진 주파수를 연속적으로 변화시킬 수도 있다. 이러한 발진 생성 조건 및 발진 주파수 조절 방법은 MIT 소자로 구성된 모든 발진 회로에서 발진을 발생시키고 그 주파수를 조절하기 위해 적용될 수 있다.
따라서, 이러한 기능은 인버터나 오실레이터나 등에 직접 응용될 수 있고, 여러 발진 주파수 대역이 필요한 전자 소자나 장치 또는 전자 시스템에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 향후 MIT 태양전지와 MIT 발광소자 등 MIT 현상을 응용하는 소자들에도 응용될 수 있다.
한편, 일반적으로 인버터나 오실레이터를 구현하기 위해서는 증폭기, 스위칭회로 및 귀환회로(feedback loop) 등 다른 여러 전자 소자가 필요하지만, 본 발명과 같은 MIT 소자 기반 발진 회로는 MIT 소자에 가변 저항 하나만 추가함으로써 발 진 특성을 용이하게 얻을 수 있다는 장점이 있다. 특히, 인가 전압이나 저항값만을 변화시켜 수백 kHz의 높은 발진 주파수를 발생시키고, 이를 연속적으로 조절할 수 있다는 장점을 가진다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 1은 수직형 구조를 가지는 MIT 소자에 대한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 수직형 구조를 가지는 MIT 소자는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 버퍼층(200) 및 버퍼층(200) 상부에 형성된 제1 전극 박막(410), MIT 박막(300) 및 제2 전극 박막(420)을 포함한다.
버퍼층(200)은 기판(100)과 제1 전극 박막(410) 사이에 격자 부정합을 완화시키는 역할을 수행한다. 기판(100)과 제1 전극 박막(410) 사이에 격자 부정합이 매우 작을 때는, 버퍼층(200) 없이 제1 전극 박막(410)을 기판(100) 위에 형성할 수 있다. 이러한 버퍼층(200)은 SiO2 또는 Si3N4막을 포함하여 형성할 수 있다.
MIT 박막(300)은 저농도의 정공이 첨가된 p형 무기물 반도체, p형 무기물 절연체, p형 유기물 반도체 및 p형 유기물 절연체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 상기 MIT 박막 물질들은 산소, 탄소, Si, Ge, 반도체 화합물(Ⅲ-Ⅴ족,Ⅱ-Ⅳ족), 전이금속 원소, 희토류 원소, 및 란탄계 원소 중에도 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, MIT 박막(300)은 GaAS, GaSb, InP, InAs, GST (GeSbTe)의 화합물, Si, Ge과 같은 반도체 물질로 형성될 수 있다. 한편, MIT 박막(300)은 n형이면서 매우 큰 저항을 갖는 반도체 및 절연체를 포함하여 형성될 수도 있다. 여기서, 첨가된 정공의 농도는 3 × 1016 ㎝-3 정도이다.
구체적으로 상기 MIT 박막(300)은, Al2O3, VO2, V2O3, ZrO2, ZnO, HfO2, CuO, Ta2O5, La2O3, Fe2O3, NiO, 및 MgO 중에서 적어도 하나가 함유된 산화막 물질, AlxTiyO, ZnxTiyO, ZrxTiyO, TaxTiyO, VxTiyO, LaxTiyO, BaxTiyO, 및 SrxTiyO 중에서 적어도 하나가 함유된 산화막 물질, 및 GaAS, GaSb, InP, InAs, GST (GeSbTe), Si, 및 Ge 중에서 적어도 하나가 함유된 반도체 물질 중에서 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
이러한 MIT 박막(300)은 sputtering 방식, MBE(molecular beam epitaxy), e-beam evaporation, thermal evaporation, ALE(atomic layer epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), CVD(chemical vapor deposition), Sol-Gel 방법 및 ALD(atomic layer deposition) 등의 방법들 중 적어도 하나의 방법을 통하여 형성될 수 있다.
한편, 전극 박막(400)은, Al, Cu, Ni, W, Mo, Cr, Zn, Mg, Fe, Co, Sn, Pb, Au, Ag, Pt, Ti, Ta, TaN, TaW, WN, TiN, TiW, poly-Si 및 산화물 전극 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 여기서 산화물 전극은 IrO, RuO, InSnO(InO:Sn) 또는 ZnO 등을 들 수 있다.
기판(100)의 경우, Si, SiO2, GaAs, Al2O3, 플라스틱, 유리, V2O5, PrBa2Cu3O7, YBa2Cu3O7, MgO, SrTiO3, Nb가 도핑된 SrTiO3 및 절연 박막 위의 실리콘(SOI) 중에서 적어도 하나의 물질을 포함하여 형성할 수 있다.
본 발명에 적용되는 MIT 소자는 인가되는 전압에 따라 전기적 특성이 급격하게 변한다. 즉, MIT 발생 전압 미만에서 MIT 소자는 절연체의 특성을 나타내며, MIT 발생 전압 이상에서 불연속 MIT가 발생하여 금속성 물질의 성질을 띠게 된다.
도 2a는 수평형 구조를 가지는 MIT 소자에 대한 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 수평형 구조를 가지는 MIT 소자는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 버퍼층(200), 버퍼층(200) 상면 일부에 형성된 MIT 박막(300a) 및 버퍼층(200)의 상부로 MIT 박막(300a) 측면과 상면으로 서로 대향하면서 형성된 제1 전극 박막(410a) 및 제2 전극 박막(420a)을 포함한다. 즉, 제1 전극 박막(410a)과 제2 전극 박막(420a)은 MIT 박막(300a)을 사이에 두고 서로 분리되어 있다.
버퍼층(200)은 MIT 박막(300a)과 기판(100) 사이에 격자 부정합을 완화시켜준다. 기판(100)과 MIT 박막(300a) 사이에 격자 부정합이 매우 작을 때는, 버퍼 층(200) 없이 MIT 박막(300a)을 기판(100) 상에 형성할 수 있다.
버퍼층(200), MIT 박막(300a), 전극 박막(400a) 및 기판(100)이 도 1의 설명에서 전술한 재질들로 형성될 수 있음은 물론이다. 한편, 수직형 및 수평형 MIT 소자는 마이크로 미터(㎛) 단위의 소형으로 만들 수 있고, 경제적인 측면에서도 매우 저렴한 가격으로 제작할 수 있다.
도 2b는 도 2a에서 설명한 수평형 MIT 소자에 대한 평면도이다. 도 2b를 참조하면, MIT 소자의 버퍼층(200), MIT 박막(300a) 및 제1 및 제2 전극 박막(410a,420a)이 도시되어 있다. 전술한 대로 MIT 소자는 MIT 발생 전압 이상에서 불연속 MIT를 일으키는데, 이러한 MIT 발생 전압은 소자의 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 두 전극 박막(410a,420a) 사이의 거리(D)의 변화나 MIT 박막(300a)의 폭(W)의 변화를 줌으로써, MIT 발생 전압을 변화시킬 수 있다.
본 발명에 적용되는 MIT 소자는 인가되는 전압에 따라 전기적 특성이 급격하게 변한다. 즉, MIT 발생 전압 미만에서 MIT 소자는 절연체의 특성을 나타내며, MIT 발생 전압 이상에서 불연속 MIT가 발생하여 금속성 물질의 성질을 띠게 된다.
일반적으로 MIT 소자는 최대 전류를 제한하고 전압을 일정하게 증가시키면서 전류 대 전압 특성을 측정하는 경우와 최대 전압을 제한하고 전류를 일정하게 증가시키면서 측정하는 경우 각각의 전류 대 전압 측정 결과가 다르게 나타난다.
도 3a는 소자에 흐를 수 있는 최대 전류를 제한시키고 전압을 변화시키며 측정하는 전압 모드(A)에서 측정된, 특정 전압 이상의 인가 전압에서 급격한 전류 증가 특성을 보이는 MIT 소자에 대한 전류 대 전압 특성 그래프로서, 여기서 사용된 MIT 소자는 전술한 수직형 또는 수평형 구조를 가질 수 있다.
도 3a를 참조하면, 본 그래프는 전압 모드(A)에서, 즉 MIT 소자로 흐르는 최대 전류를 특정 전류 이내로 한정한 상태에서, MIT 소자로 인가되는 전압을 증가시키면서 측정한 전류 대 전압 그래프이다. 도시된 바와 같이, 특정 전압, 즉 MIT 발생 전압 이상에서 급격히 전류가 증가하게 되는데, 이는 MIT 소자가 절연체에서 금속으로 전이함에 따른 급격한 저항 감소로 설명될 수 있다. 한편, 이 상태에서 인가 전압이 감소할 경우에는 일정한 이력(hysteresis) 폭을 가지며 MIT 발생 전압보다 낮은 전압(이하, 'MIT 소멸 전압'이라 한다)에서 다시 전류가 급격히 감소하는 특성을 갖는다. 이는 또한 MIT 소자가 다시 절연체로 복귀함에 따른 저항의 급격한 증가로 설명될 수 있다.
도 3b는 소자에 인가될 수 있는 최대 전압을 제한시키고 전류를 변화시키며 측정하는 전류 모드(B)에서 측정된, 특정 전압 이상의 인가 전압에서 급격한 전류 증가 특성을 보이는 MIT 소자에 대한 전류 대 전압 특성 그래프로서, 역시 MIT 소자는 전술한 수직형 또는 수평형 구조를 가질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 그래프는 전류 모드(B)에서, 즉 MIT 소자에 인가되는 최대 전압을 특정 전압 이내로 한정한 상태에서, MIT 소자로 흐르는 전류를 증가시키면서 측정한 전류 대 전압 그래프이다. 도시한 바와 같이 MIT 소자로 흐르는 전류와 함께 증가하던 MIT 소자에 인가되는 전압(VMIT)이 MIT 발생 전압에 도달하면, VMIT에 급격한 전압 강하가 발생한다. 이하, MIT가 발생하는 시점에 MIT 소자로 흐 르는 전류값을 'MIT 발진 가능 최소 전류'라고 정의한다. 계속해서 MIT 소자로 흐르는 전류량이 증가할수록 VMIT의 전압 강하는 점점 감소하다가 특정 전류량에서 다시 급격한 전압 강하가 발생하고 그 이후에는 거의 전압 강하가 일어나지 않는다. 이하, 두 번째로 전압 강하가 급격하게 일어나는 시점의 전류량을 'MIT 발진 가능 최대 전류'라고 정의한다.
한편, 주입 전류가 감소되는 경우에는 주입 전류 증가시의 전류 대 전압 특성 곡선과 큰 차이 없이 반대 방향으로 따라가면서 전류 대 전압 특성을 보여준다. 즉, 처음에는 전압의 강하가 거의 없다가 MIT 발진 가능 최대 전류 부분에서 전압의 급격한 증가가 발생하고, 다시 전류의 감소와 함께 전압이 서서히 증가하다가 MIT 발진 가능 최소 전류에서 전압의 급격한 증가가 발생하며 그 이후에는 전류의 감소에 따라 전압도 따라서 감소하게 된다.
본 그래프의 전류 모드에서는 도 3a의 전압 모드에서와는 달리 이력 폭이 거의 존재하지 않는 특성을 보인다. 한편, 위와 같은 전류 대 전압 특성을 가지는 MIT 소자는 적절한 저항값을 갖는 저항 소자와 결합되어 하나의 회로를 구성할 수 있고, 이러한 MIT 소자 기반의 회로에 특정 조건을 만족시키는 전압이 인가되면, MIT 소자의 전압 또는 전류에서 발진 특성이 나타나게 된다. 이하, MIT 소자에서 발생하는 전압 또는 전류의 발진 특성을 'MIT 발진'이라고 정의한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원의 인가 전압 또는 가변 저항 소자의 저항값을 변화시킴으로써, 발진 현상 및 발진 주파수 조절이 가능한 MIT 소자 기반의 발진 회로이다.
도 4를 참조하면, MIT 소자 기반 발진 회로는 MIT 소자(700), MIT 소자(700)에 직렬로 연결된 가변 저항 소자(800) 및 MIT 소자(700)에 전압 또는 전류를 인가하는 전원(600)을 포함한다. 여기서 MIT 소자(700)는 도 1 또는 도 2에서 전술한 수직형 또는 수평형 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 전원(600)은 발진 현상의 발생 유무를 명확히 구분하기 위하여 직류 단 펄스 전압원을 이용한다. 단 펄스 전압원을 통한 전기 단 펄스(electrical short pulse)를 이용하는 경우, 전류에 의해 발생되는 줄(Joule) 열을 최소화할 수 있고, 그로 인해 소자에 가해질 수 있는 손상을 최소화시키며, 발진 현상 발생 및 발진 주파수 조절을 좀더 명확히 수행할 수 있다.
그러나 전원(600)은 직류 단 펄스 전압원에 한정되지 않고 직류 전압원, 교류 전압원, 직류 전류원, 교류 전류원 및 펄스 전류원 등 다양한 종류의 전원들이 발진 회로의 전원으로 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 도시되지는 않았지만, 본 실시예의 발진 회로는 전원(600), MIT 소자(700) 및 가변 저항 소자(800) 중 적어도 하나에 직렬 또는 병렬로 연결되거나 또는 직렬 및 병렬로 연결된 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 MIT 소자 기반 발진 회로에서, 먼저 MIT 소자(700)에서 발진이 일어날 수 있는 특정 조건을 찾고 그러한 조건을 발진 회로에 적용함으로써, MIT 발진 현상이 발생하도록 한다. 일반적으로 전원(600)에서 인가되는 전압 및 가 변 저항 소자(800)의 저항값이 특정 조건을 만족하는가에 의해 MIT 발진 현상 발생 유무가 결정되나, 발진회로에 커패시터 또는 인덕터가 연결된 경우에는 커패시터의 커패시턴스(capacitance)나 인덕터의 인덕턴스(inductance)도 변수로 작용할 수 있음은 물론이다.
MIT 발진 현상의 기전에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. MIT 소자 기반 발진 회로는 도 4에서 설명한 바와 같이 MIT 소자(700)에 가변 저항 소자(800)를 직렬로 연결하고, 매우 짧은 시간의 단 펄스 전압을 인가할 수 있는 전압원(600)을 포함한다. 이와 같은 MIT 소자 기반 발진 회로에서 VMIT가 MIT 발생 전압을 넘어 MIT가 발생하게 되면, MIT 소자의 저항이 급격히 감소하면서 회로에 흐르는 전류가 급격히 증가하고 동시에 VMIT는 급격히 감소하게 된다. 그런데, 도 3b의 전류 모드 측정에서 알 수 있듯이, VMIT가 MIT 소멸 전압까지 감소되더라도, 회로에 흐르는 전류가 MIT 발진 가능 최대 전류보다 크게 되면 MIT가 소멸되지 않을 수 있다.
따라서, MIT 발생 후의 통전 전류를 MIT 발진 가능 최대 전류 이하로 유지할 수 있도록 적절한 저항을 선택하면, MIT 발생 후 급격히 증가한 통전 전류는 VMIT의 급격한 감소로 인한 MIT 소멸에 의해 일정한 시정수를 가지고 감소하게 된다. 이때, 전원(600)의 인가 전압은 상수이고 가변 저항 소자(800)에 인가되는 전압은 통전 전류의 감소와 동위상으로 감소하므로, VMIT는 동일한 시정수로 다시 증가를 하게 된다. 이렇게 증가된 전압이 MIT 발생 전압을 넘어서게 되면, 다시 MIT가 발생 하고 MIT 소자의 저항이 급격히 감소하여 회로에 흐르는 전류가 급격히 증가함과 동시에 VMIT는 급격히 감소하게 된다. 이후의 과정은 상기 상황과 동일하게 반복되어 진행되므로, VMIT와 회로에 흐르는 전류에 발진 현상이 관측되게 된다. 여기서, 시정수는 일반적인 RLC 회로에서 구할 수 있는 시정수에, MIT 소멸시 통전 전류의 지수 함수형 감소에서 비롯되는 외부 전압의 크기에 따른 상기 시정수의 변화량을 합한 값으로 나타난다.
상기 MIT 발진 기전에 대한 설명에서 보듯이, MIT 발진이 일어나기 위해서는 MIT를 발생시킬 수 있는 적절한 전원 전압값과 MIT 발생 후 통전 전류량을 제한할 수 있는 적절한 가변 저항값이 필요하다. 즉, MIT 소자 기반 발진 회로에서, MIT 발진을 일으키기 위해서는 먼저, 다음과 같은 특정한 조건을 만족시켜야 한다. VMIT는 MIT 발생 전압 이상이 되어야 하며, MIT가 발생한 이후 발진 회로의 통전 전류는 MIT 발진 가능 최소 및 최대 전류 사이에서 존재하여야 한다. 이와 같은 조건은 전원으로부터 인가되는 인가 전압 및 가변 저항 소자의 저항값을 두 변수로 하는 X-Y 평면상에서 결정될 수 있다. 상기 두 변수로 이루어진 2차원의 X-Y 평면상에서 MIT 발진을 가능하게 하는 인가 전압과 저항값이 존재하는 영역을 찾아보면 도 5와 같다.
도 5는 도 4의 회로에서 전원의 인가 전압 및 가변 저항 소자의 저항값을 두 변수로 하는 X-Y 평면상에서, 전압 또는 전류의 발진이 일어나기 위해 인가 전압 및 저항값이 존재하여야 하는 특정 영역을 도시한 그래프이다. 여기서, X축은 가변 저항 소자의 저항값을 Y축은 전원에 의해 인가되는 전압을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 먼저 MIT 소자에서 MIT를 발생시키기 위하여, 단 펄스 인가 전압과 저항값은 VMIT가 MIT 발생 전압 이상이 되도록 하는 조건을 만족해야 한다. 즉 C 라인 상부 영역에 위치해야 한다. 추가적으로 MIT 발생시 회로에 흐르는 전류는 MIT 발진 가능 최소 전류 이상이 되도록 해주는 조건도 만족시켜야 하는데, MIT 발진 가능 최소 전류 이상의 조건은 전술한 MIT 발생 전압 이상의 조건에 자동적으로 포함된다. 바꾸어 말하면, MIT가 발생하면 MIT 발진 가능 최소 전류 이상의 조건은 당연히 만족된다.
다음으로 MIT가 발생한 이후 MIT의 소멸이 가능하도록, 단 펄스 인가 전압과 저항값은 MIT가 발생한 이후 회로의 전류가 MIT 발진 가능 최대 전류 이하가 되도록 하는 조건을 만족시켜야 한다. 즉, D 라인 하부 영역에 위치하여야 한다.
결국 MIT 발진을 생성시키기 위한 상기 조건들은 소자들의 비선형적인 전기적 특성을 제외하고 생각하면, 인가 전압과 저항값으로 구성된 두 변수가 만족해야되는 세 개의 2원 1차 부등식으로 나타낼 수 있으며, 이러한 부등식들의 교집합은 인가 전압과 저항값의 두 변수로 구성되는 2차원 X-Y 평면상에서 C 라인과 D 라인 사이의 영역(E)으로 나타난다. 즉, 도 5에서 사선으로 도시된 영역(E)에 존재하는 인가 전압과 저항값의 쌍으로 정해지는 해들에서만 MIT 발진이 가능하다고 할 수 있다. 여기서, 세 개의 부등식 중 MIT 발진 가능 최소 전류와 관련된 부등식은 전술한 바와 같이 MIT 발생 전압에 대한 부등식에 의해 당연히 만족되므로, 도 5에 도시하지 않았다.
한편, 일단 발진 가능 영역(E)이 찾아진 뒤에는, 인가 전압 및 저항값을 변화시켜 발진회로의 발진 주파수를 연속적으로 조절할 수 있다. 즉, 발진 가능 영역(E)이 결정된 뒤에, 그러한 특정 조건을 만족하는 범위 내에서, 전원(600)의 인가 전압 및 가변 저항 소자(800)의 저항값을 변화시킴으로써, 발진 주파수를 변화시킬 수 있다. 만약 발진회로에 커패시터 또는 인덕터가 연결된 경우, 커패시터의 커패시턴스나 인덕터의 인덕턴스의 값을 변화시켜서도 발진 회로의 발진 주파수를 변화시킬 수 있는데, 이는 발진 가능 영역(E)의 차원이 2차원에서 그 이상의 차원으로 증가되는 것을 의미한다.
다음에 기술되는 전압, 전류, 저항, 시간 등은 본 발명에서 제시하는 MIT 발진 현상을 설명하기 위한 하나의 예시값들이며, 그러한 값들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
MIT 발진에서 발진 주파수를 조절하는 방법에 대해 생각해 보면 다음과 같다. 앞서 기술한 바와 같이 MIT 발생 후의 회로 전류를 MIT 발진 가능 최대 전류 이하로 유지할 수 있도록 적절한 저항을 선택하면, MIT 발생 후 급격히 증가한 전류는 VMIT의 급격한 감소로 인한 MIT 소멸과 함께 일정한 시정수를 가지고 감소하게 된다. 이와 동시에 증가하는 VMIT가 MIT 발생 전압까지 도달하게 되면 다시 MIT가 발생한다. 따라서, 발진 주파수는 MIT 발생 후 급격히 감소된 VMIT가 다시 MIT 발생 전압까지 도달하는 시간(이하 'MIT 회복 시간'이라 한다)으로 결정되며, 이러한 MIT 회복 시간은 전원에 의한 인가 전압의 크기, 가변 저항 소자의 저항값, MIT 소자의 내부 저항 및 전기 용량 등으로 구해지는 시정수에 의해 결정이 된다.
따라서 MIT 회복 시간은 도 5의 MIT 발진 가능 영역(E) 내에서 인가 전압과 저항값을 바꿈으로써 조절이 가능하므로, 상기 발진 가능 영역(E) 내에서 두 변수를 적절히 바꿔줌으로써 회로에 흐르는 전류의 발진 주파수를 조절하는 것이 가능하다. 또한, 발진 회로의 소자들에 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 커패시터나 인덕터도 상기 시정수를 결정하는 성분이 되므로 MIT 회복 시간에 영향을 주게 된다. 따라서, 발진 회로에 추가적으로 커패시터 및/또는 인덕터가 연결된 경우, 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 변화시켜도 발진 주파수를 조절할 수 있다.
도 6a ~ 6c는 전원의 인가 전압을 고정시키고, 가변 저항 소자의 저항값을 변화시켰을 때, 나타나는 전류 발진 파형의 발진 주파수의 변화를 보여주는 그래프들이다. 여기서, 전원에 의한 인가 전압은 도 5에서의 MIT 발진 가능 영역(E) 내의 특정한 값으로 고정되며, 한편 가변 저항 소자의 저항값 역시 도 5에서의 MIT 발진 가능 영역(E) 내에서 변화된다.
도 6a의 발진 파형 그래프(FR1)는 MIT 발진 가능 영역(E) 내의 특정 저항값(R1)에 대한 그래프이고, 도 6b 및 도 6c의 발진 파형 그래프들(FR2, FR3)은 상기 특정 저항값(R1)에서 일정 저항값(N) 만큼씩을 감소시킨 저항값들(R2, R3)에 대한 그래프이다. 즉, R2 = R1 - N 이고, R3 = R1 - 2N 이다. 여기서 저항값의 단위는 옴(Ω)이다.
도 6a ~ 6c를 통해 확인할 수 있듯이, 가변 저항 소자의 저항값의 변화에 따라 통전 전류의 발진 파형에서 그 발진 주파수가 변화됨을 알 수 있다. 즉, 가변 저항 소자의 저항값이 낮아질수록 발진 주파수가 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 가변 저항 소자의 저항값의 감소로 시정수가 감소하여 MIT 회복시간이 빨라지기 때문으로 해석할 수 있다.
도 7a ~ 7c는 가변 저항 소자의 저항값을 고정시키고, 전원의 인가 전압을 변화시켰을 때, 나타나는 전류 발진 파형의 발진 주파수의 변화를 보여주는 그래프들이다. 여기서, 가변 저항 소자의 저항값은 도 5에서의 MIT 발진 가능 영역(E) 내의 특정한 값으로 고정되며, 한편 전원에 의해 인가되는 전압은 도 5에서의 MIT 발진 가능 영역(E) 내에서 변화된다.
도 7a의 발진 파형 그래프(HV1)는 MIT 발진 가능 영역(E) 내의 특정 인가 전압(V1)에 대한 그래프이고, 도 7b 및 도 7c의 발진 파형 그래프들(HV2, HV3)은 상기 특정 인가 전압(V1)에 일정 전압(M) 만큼씩을 증가시킨 인가 전압들(V2, V3)에 대한 그래프이다. 즉, V2 = V1 + M 이고, V3 = V1 + 2M 이다. 여기서 전압의 단위는 볼트(V)이다.
도 7a ~ 7c를 통해 확인할 수 있듯이, 전원의 인가 전압의 변화에 따라 통전 전류에 대한 발진 파형에서의 발진 주파수가 변화된다. 즉, 인가 전압이 증가할수록 발진 주파수가 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 인가 전압의 증가로 동일한 시간에 MIT 소자에 인가되는 전압이 커져 MIT 회복 시간이 빨라지기 때문으로 해석 할 수 있다.
도 6 및 도 7을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 발진 주파수 조절이 가능한 MIT 소자 기반 발진회로는 MIT 소자와 가변 저항만을 연결하여 MIT 소자 기반 발진 회로를 구성한 뒤, 인가 전압과 저항값을 MIT 발진 가능 영역(E) 내에서 연속적으로 변화시켜 줌으로써, MIT 발진의 발진 주파수를 연속적으로 조절하는 것이 가능하다. 또한, 예시하지는 않았지만 발진 회로에 커패시터나 인덕터가 연결된 경우에는, 커패시턴스 및/또는 인덕턴스 값을 변화시킴으로써, MIT 발진의 발진 주파수를 조절할 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명에서 제시된 발진 주파수 조절 가능한 MIT 소자 기반 발진 회로는 인버터나 오실레이터와 같은 전자 소자에 직접 응용될 수 있으며, 또한, 트랜지스터(transistor), 커패시터, 인덕터 등의 여러 전자 소자 없이도 용이하게 발진 현상을 구현시킬 수 있는 장점을 가진다. 특히, 간단히 인가 전압이나 저항을 변화시켜서 연속적인 발진 주파수의 조절이 가능하기 때문에, 여러 발진 주파수 대역이 필요한 전자 소자나 장치 또는 전자 시스템에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 MIT 소자 기반 발진 회로가 이용될 수 있는 전자 소자나 장치 또는 전자 시스템은 MIT 전지, MIT 발광소자, MIT 센서, MIT 2단자 스위칭 소자, MIT 3단자 스위칭 소자(트랜지스터), MIT 메모리, MIT 진동자, 및 MIT RF 소자 등을 들 수 있겠다.
한편, 선행기술로 제시되었던 산화물 반도체나 유기 물질을 사용한 발진 소자의 발진들과 비교해볼 때, 본 발명의 MIT 소자 기반 발진 회로는 인가 전압 및 저항값만을 변화시킴으로써 발진 주파수를 연속적으로 조절하는 것이 가능하며, 발진 파형 또한 정현파와 같은 연속적인 변화가 아닌, 불연속 전류 증가에 따른 램프(ramp)형에 가까운 파형을 상온에서 발생시킬 수 있다는 큰 차이점을 갖는다. 또한, 이러한 불연속적인 파형을 갖는 발진 현상은 저항, 커패시터, 인덕터 등으로 구성되는 일반적인 발진 회로들에서는 관측할 수 없는 현상이기도 하다. 더 나아가 본 실시예의 발진 회로에서 발진 주파수의 경우에는 선행기술로 제시된 발진 소자의 발진 주파수에 비해 상온에서 발진 주파수를 10~1000 배 이상 증가시킬 수 있는 장점을 가지기도 한다. 예컨대, 본 실시예의 발진 회로는 수백 kHz의 높은 발진 주파수를 발생시킬 수 있고, 또 이 주파수를 연속적으로 조절할 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 수직형 MIT 소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2a 및 2b는 수평형 MIT 소자를 개략적으로 보여주는 단면도 및 평면도이다.
도 3a 및 3b는 전압 모드 및 전류 모드에서 특정 전압 이상의 인가 전압에서 급격한 전류 증가 특성을 보이는 MIT 소자에 대한 전류 대 전압 특성 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원의 인가 전압 또는 가변 저항 소자의 저항값을 변화시킴으로써, 발진 현상 및 발진 주파수 조절이 가능한 MIT 소자 기반의 발진 회로이다.
도 5는 도 4의 회로에서 전원의 인가 전압 및 가변 저항 소자의 저항값을 두 변수로 하는 X-Y 평면상에서, 전압 또는 전류의 발진이 일어나기 위해 인가 전압 및 저항값이 존재하여야 하는 특정 영역을 도시한 그래프이다.
도 6a ~ 6c는 전원의 인가 전압을 고정시키고, 가변 저항 소자의 저항값을 변화시켰을 때, 나타나는 전류 발진 파형의 발진 주파수들의 변화를 보여주는 그래프들이다.
도 7a ~ 7c는 가변 저항 소자의 저항값을 고정시키고, 전원의 인가 전압을 변화시켰을 때, 나타나는 전류 발진 파형의 발진 주파수들의 변화를 보여주는 그래프들이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
100: 기판 200: 버퍼
300, 300a: MIT 박막 400, 400a: 전극 박막
410, 410a: 제1 전극 박막 420, 420a: 제2 전극 박막
600: 전원 700: MIT 소자
800: 가변 저항 소자

Claims (20)

  1. 금속-절연체 전이(metal-insulator transition: MIT) 박막 및 상기 MIT 박막에 접속되는 전극 박막을 구비하고, MIT 발생 전압에서 불연속 MIT가 일어나는 MIT 소자;
    상기 MIT 소자에 직렬로 연결된 가변 저항 소자; 및
    상기 MIT 소자에 전압 또는 전류를 인가하는 전원;을 포함하고,
    상기 전원에 의해 인가되는 인가 전압 및 상기 가변 저항 소자의 저항값에 따라 발진 현상 발생 유무 및 발진 주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발진 회로는 상기 전원, MIT 소자 및 저항 소자 중 적어도 하나에 직렬 또는 병렬로 연결되거나 또는 직렬 및 병렬로 연결된 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전원은 직류 전압원, 교류 전압원, 펄스 전압원, 직류 전류원, 교류 전류원 및 펄스 전류원 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회 로.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 발진 회로가 발진 현상을 일으키기 위한 상기 인가 전압 및 저항값의 조건은,
    상기 인가 전압 및 저항값을 두 변수로 하는 X-Y 평면상에서, 상기 인가 전압 및 저항값이 상기 MIT 소자로 인가되는 전압이 상기 MIT 발생 전압 이상이 되는 조건 및 상기 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 시에 상기 발진 회로의 통전 전류값이 상기 불연속 MIT가 발생가능한 최소 전류값과 최대 전류값 사이에 존재해야 하는 조건을 만족시키는 소정 영역에 포함되는 조건인 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 발진 회로에서 발생하는 발진 파형의 발진 주파수는 상기 인가 전압 및 저항값 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 발진 회로는 상기 전원, MIT 소자 및 가변 저항 소자 중 적어도 하나에 직렬 또는 병렬로 연결되거나 또는 직렬 및 병렬로 연결된 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 발진 회로에서 발생하는 발진 주파수는 상기 커패시터의 커패시턴스(capacitance) 및 상기 인덕터의 인덕턴스(inductance) 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 MIT 소자는,
    기판;
    상기 기판 위에 형성된 제1 전극박막;
    상기 제1 전극박막의 상부에 형성되며, 저 농도의 정공을 포함하는 MIT 박막; 및
    상기 MIT 박막의 상부에 형성된 제2 전극박막;을 포함하는 수직형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 MIT 소자는,
    기판;
    상기 기판 상부 일부에 형성된 저 농도의 정공을 포함하는 MIT 박막;
    상기 기판 상부로 MIT 박막의 일측면 및 상면 일부에 형성된 제1 전극박막; 및
    상기 기판 상부로 MIT 박막의 상기 일측면에 대향하는 타측면 및 상면 일부에 형성된 제2 전극박막;을 포함하는 수평형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 MIT 박막은,
    Al2O3, VO2, V2O3, ZrO2, ZnO, HfO2, CuO, Ta2O5, La2O3, Fe2O3, NiO, 및 MgO 중에서 적어도 하나가 함유된 산화막 물질,
    AlxTiyO, ZnxTiyO, ZrxTiyO, TaxTiyO, VxTiyO, LaxTiyO, BaxTiyO, 및 SrxTiyO 중에서 적어도 하나가 함유된 산화막 물질, 및
    GaAS, GaSb, InP, InAs, GST (GeSbTe), Si, 및 Ge 중에서 적어도 하나가 함유된 반도체 물질 중에서 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 MIT 박막은,
    저농도의 정공이 첨가된 p형 무기물 반도체, p형 무기물 절연체, p형 유기물 반도체 및 p형 유기물 절연체 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 MIT 박막은,
    산소, 탄소, Si, Ge, 반도체 화합물(Ⅲ-Ⅴ족,Ⅱ-Ⅳ족), 전이금속 원소, 희토류 원소, 및 란탄계 원소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 MIT 박막은
    n형 반도체 및 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 박막은 Al, Cu, Ni, W, Mo, Cr, Zn, Mg, Fe, Co, Sn, Pb, Au, Ag, Pt, Ti, Ta, TaN, TaW, WN, TiN, TiW, poly-Si 및 IrO, RuO, InSnO(InO:Sn) 및 ZnO 중에서 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 발진 회로는 여러 주파수 대역의 발진특성이 요구되는 전자 소자나 장 치 또는 전자 시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 전자 소자나 장치 또는 전자 시스템은 MIT 전지, MIT 발광소자, MIT 센서, MIT 2단자 스위칭 소자, MIT 3단자 스위칭 소자(트랜지스터), MIT 메모리, MIT 진동자, 및 MIT RF 소자 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
  16. 제 1항의 MIT 소자 기반의 발진 회로의 구동 방법에 있어서,
    상기 인가 전압 및 저항값을 소정 조건에 만족되도록 조절함으로써, 상기 발진 회로의 발진 현상 및 발진 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 전원은 직류 전압원, 교류 전압원, 펄스 전압원, 직류 전류원, 교류 전류원 및 펄스 전류원 중 어느 하나이고,
    상기 전원이 상기 MIT 소자로 직류 전압, 교류 전압, 펄스 전압, 직류 전류, 교류 전류 및 펄스 전류 중 어느 하나를 인가하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 발진 회로가 발진 현상을 일으키기 위한 상기 인가 전압 및 저항값의 조건은,
    상기 인가 전압 및 저항값을 두 변수로 하는 X-Y 평면상에서, 상기 인가 전압 및 저항값이 상기 MIT 소자로 인가되는 전압이 상기 MIT 발생 전압 이상이 되는 조건 및 상기 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 시에 상기 발진 회로의 통전 전류값이 상기 불연속 MIT가 발생가능한 최소 전류값과 최대 전류값 사이에 존재해야 하는 조건을 만족시키는 소정 영역에 포함되는 조건인 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 발진 회로에서 발생하는 발진 주파수는 상기 인가 전압 및 저항값 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 발진 회로는 상기 전원, MIT 소자 및 가변 저항 소자 중 적어도 하나에 직렬 또는 병렬로 연결되거나 또는 직렬 및 병렬로 연결된 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 발진 회로에서 발생하는 발진 주파수는 상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 인덕터의 인덕턴스 중 적어도 하나의 변화에 의해 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 발진 주파수 조절 방법.
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