KR20080047238A - 금속-절연체 전이(ｍｉｔ) 소자 기반의 발진 회로 및 그발진 회로 구동방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MIT 소자를 이용하여 간단하면서도 매우 높은 발진 주파수를 발생시킬 수 있는 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로 구동방법을 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 연결되는 저항 소자; 상기 MIT 소자에 최대 통전 전류를 제한하면서 직류 정전압을 인가하는 전원; 및 상기 MIT 소자에 전자파를 조사하는 광원;을 포함하여, 상기 광원을 통한 전자파 조사에 의해 상기 MIT 소자에서 발진 특성을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 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 연결되는 저항 소자; 및 상기 MIT 소자에 단 펄스(short pulse) 전압을 인가하는 전원;을 포함하고, 상기 단 펄스 전압 인가에 의해 상기 MIT 소자에서 발진 특성을 발생시킬 수도 있다.
Description
도 1은 수직형 MIT 소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2a 및 2b는 수평형 MIT 소자를 개략적으로 보여주는 단면도 및 평면도이다.
도 3은 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 및 소멸에 따른 전압-전류 이력 곡선에서 이력 폭이 최대 통전 전류에 비례하는 특성을 보여주는 그래프이다.
도 4는 MIT 소자에 적외선을 조사했을 때, 적외선의 세기에 따라 MIT 발생 전압이 변화하는 특성을 보여주는 그래프이다.
도 5는 최대 통전 전류량을 고정하고 MIT 소자에 적외선을 조사하였을 때, 적외선의 세기에 따라서 MIT 소자의 전압-전류 이력 곡선이 이동되는 특성을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIT 소자에서의 발진 현상 관측을 위한 적외선 광원을 이용하는 회로도이다.
도 7은 도 6의 회로도를 통해 MIT 소자에서 발생한 전압 발진 현상을 측정한 데이터에 대한 그래프이다.
도 8은 도 7의 전압 발진 파형을 고속 푸리에 변환시킨 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIT 소자에서의 발진 현상 관측을 위해 단 펄스(short pulse) 전압을 이용하는 회로도이다.
도 10은 도 9의 회로도를 통해 MIT 소자에서 발생한 전압 발진 현상을 측정한 데이터에 대한 그래프이다.
도 11은 도 10의 전압 발진 파형을 고속 푸리에 변환시킨 결과를 보여주는 그래프이다.
<도면에 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, 600a: 전원 700: 저항 소자
800: MIT 소자 900: 광원
본 발명은 MIT 소자에 관한 것으로, 특히 MIT 소자를 이용하여 발진 현상을 관측할 수 있는 회로에 관한 것이다.
최근까지 외부 인가 전압에 의해 저항의 변화가 발생하는 절연체에 관한 연 구가 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). 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 특 정치 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 변화때문에 일어난다고 해석하고 있다. 상기 III-V족 물질과 유기물에서의 발진은 외부 전압을 인가하는 방식으로만 발생하며, 발진 파형은 연속적으로 변하는 정현파(sinusoidal wave)의 형태를 보인다. 또한, 유기 물질을 이용한 발진 소자에서 발생한 발진 주파수는 매우 낮다.
한편, 기존의 발진 소자, 예컨대 싸이리스터(thyristor)나 오실레이터(oscillator)를 구현하기 위해서는 증폭기와 귀환회로(feedback loop)를 구성하여야 하는데, 그러한 증폭기와 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.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 MIT 소자를 이용하여 간단하면서도 매우 높은 발진 주파수를 발생할 수 있는 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로 구동방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 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 직렬 로 연결되는 저항 소자; 상기 MIT 소자에 최대 통전 전류를 제한하면서 직류 정전압을 인가하는 전원; 및 상기 MIT 소자에 전자파를 조사하는 광원;을 포함하고, 상기 광원을 통한 전자파 조사에 의해 상기 MIT 소자에서 발진 특성이 발생하는 MIT 소자 기반의 발진 회로를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 광원은 적외선 광원이며, 상기 MIT 소자로 조사되는 상기 광원의 적외선 세기가 증가하면, 상기 MIT 소자의 상기 MIT 발생 전압이 낮아진다. 따라서, 상기 MIT 소자에 일정한 직류 정전압이 인가된 상태에서 적외선의 세기를 조절하여 상기 MIT 소자의 상기 불연속 MIT가 발생 또는 소멸하도록 조절할 수 있고, 이러한 불연속 MIT의 발생 또는 소멸을 통해 상기 발진 회로에서 발진 특성이 발생되도록 할 수 있다. 한편, 상기 발진 회로의 발진 특성은 상기 불연속 MIT가 발생할 수 있는 세기 이상의 적외선을 조사하는 동안에 발생할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 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 연결되는 저항 소자; 및 상기 MIT 소자에 단 펄스(short pulse) 전압을 인가하는 전원;을 포함하고, 상기 단 펄스 전압 인가에 의해 상기 MIT 소자에서 발진 특성이 발생하는 MIT 소자 기반의 발진 회로를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 전원에서 인가하는 단 펄스 전압의 첨두치(peak)는 상기 MIT 발생 전압 이상이어야 하며, 상기 단 펄스 전압의 펄스 폭은 상기 MIT 소자에서 발생하는 줄(Joule) 열을 최소화할 수 있는 크기를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 단 펄스 전압의 펄스 폭은 100 ㎲ 이하일 수 있다. 한편, 상기 발진 회로의 발진 특성은 상기 단 펄스의 펄스 폭 내에서만 유지될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 MIT 소자는 수평형 또는 수직형으로 제작될 수 있으며, 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 포함할 수 있다.
또한, 상기 MIT 박막은, 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. 여기서 첨가된 정공의 농도는 3×1016 ㎝-3 정도이다. 한편, 상기 MIT 박막은 n형 반도체 및 절연체를 포함할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발진 회로에는 상기 MIT 소자에 직렬연결된 저항 소자가 포함되는데, 상기 MIT 소자의 전압-전류 특성에 따라 저항값이 100Ω ~ 100 kΩ까지 가변될 수 있다. 또한, 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. 이러한 상기 발진 회로는 발진특성이 요구되는 장치나 시스템에 이용될 수 있다. 예컨대, MIT 전지, MIT 센서, MIT 2단자 스위칭 소자, MIT 3단자 스위칭 소자(트랜지스터), MIT 메모리, MIT 진동자, 및 MIT RF 소자 중에서 적어도 하나에 이용될 수 있다.
더 나아가 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 광원을 통해 적외선을 조사하거나 상기 단 펄스 전압을 인가하는 전원을 통해 단 펄스 전압을 인가함으로써, 상기 발진 회로에서 발진 특성을 나타나게 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 구동방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 발진 특성이 상기 적외선 조사를 통해 이루어지는 경우, 상기 MIT 소자에 일정한 직류 정전압이 인가된 상태에서 상기 MIT 소자로 조사되는 상기 적외선의 세기를 조절하여 상기 MIT 소자의 상기 불연속 MIT가 발생 또는 소멸하도록 조절함으로써, 상기 발진 특성이 발생하도록 할 수 있다. 또한, 상기 발진 특성이 상기 전원을 통한 단 펄스 전압 인가를 통해 이루어지는 경우, 상기 단 펄스 전압의 첨두치(peak)를 상기 MIT 발생 전압 이상으로 하고, 상기 단 펄스 전압의 펄스 폭을 상기 MIT 소자에서 발생하는 줄(Joule) 열이 최소화될 수 있는 크기로 설정하여 인가함으로써, 상기 발진 특성이 발생하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로는 MIT 소자로 적외선 조사 또는 단 펄스 전압 인가를 통해 간단히 적외선 세기나 인가 전압의 크기를 조절하여 불연속 MIT 현상을 발생 및 소멸시킴으로써, 발진 현상이 발생되도록 할 수 있다. 그에 따라, 직류 전압 및 전류를 교류 전압 및 전류로 용이하게 전환시킬 수 있고, 이러한 기능은 오실레이터(oscillator)나 사이리스터(thyrister), 그리고 MIT 태양 전지와 MIT 발광소자 등의 불연속 MIT 현상을 응용하는 여러 소자들에 직접 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로는 저항 소자 하나만 추가함으로써 발진 특성을 얻을 수 있다는 장점이 있으므로, 발진 회로를 매우 소형으로 간단하게 제작할 수 있고, 그와 더불어 발진 주파수도 수 ~ 수백 kHz의 높은 주파수를 얻을 수 있다.
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 2a은 수평형 구조를 가지는 MIT 소자에 대한 단면도이다.
도 2a을 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 완화시켜 준다. 기판(100)과 MIT 박막(300a) 사이에 격자 부정합이 매우 작을 때는, 버퍼층(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 전극박막(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.
도 3은 MIT 소자의 불연속 MIT 발생 및 소멸에 따른 전압-전류 이력 곡선에서 이력 폭이 최대 통전 전류에 비례하는 특성을 보여주는 그래프이다. 도 3에서 나타나듯이, MIT 발생 전압과 일정한 이력폭을 가진 전압(이하 'MIT 소멸 전압')에서 MIT가 소멸된다.
한편, 이러한 MIT 소자의 전압-전류 이력 곡선의 특성을 이용하여 발진 현상을 발생시킬 수 있는데, 도 3을 참조하여, 간단하게 MIT 소자에서 발생하는 발진 현상에 대하여 설명한다. 여기서, MIT 소자에는 소정 저항값을 가진 저항 소자가 직렬 연결되어 있다.
초기에 전원을 통해 인가되는 전압의 대부분은 MIT 소자에 인가되는데, 이는 MIT 소자가 절연체로서의 특성을 가지기 때문이다. MIT 소자로 인가되는 전압이 MIT 발생 전압을 넘어서게 되면 MIT 소자에서 급격한 전류의 증가, 즉 불연속 전류 점프가 발생한다. 이는 MIT 소자가 금속의 특성을 가지게 되어 급격하게 저항이 감소되기 때문이다. 또한, 인가된 전압은 대부분 저항 소자에 인가되고 MIT 소자에는 미미한 전압만이 인가된다.
따라서, MIT 소자로 인가된 전압은 MIT 소멸 전압보다 낮은 전압이 되고, MIT 소자는 다시 절연체로서 행동하여 급격히 저항이 증가한다. 즉 MIT 소자로 흐르는 전류는 급격히 감소하게 되고 인가된 전압의 대부분은 다시 MIT 소자에 인가된다. 이렇게 MIT 소자로 흐르는 전류가 급격히 감소하게 되어 인가된 전압의 대부분이 MIT 소자에 인가되면, 다시 MIT 소자로 인가된 전압이 MIT 발생 전압을 넘어서게 되어 다시 급격한 전류의 증가가 발생한다. 또한, 이러한 급격한 전류 증가에 의해 다시 MIT 소자에 걸리는 전압이 MIT 소멸 전압 이하로 되어 MIT 소자의 저항이 증가하고 전류가 급격히 감소된다. 이와 같은 과정의 계속적인 반복은 결국 발진 현상으로 나타나게 된다.
도 3에서 통전 전류의 크기에 따라 이력 폭이 달라지는 것을 볼 수 있는데, 즉 큰 통전 전류(H1)의 경우 큰 이력 폭을 나타내며, 작은 통전 전류(H3)의 경우 작은 이력 폭을 나타냄을 확인할 수 있다. 이러한 통전 전류의 크기에 따른 이력 폭의 차이가 나는 이유는 이력 폭이 MIT 소자에 흐르는 전류로 인해 발생되는 줄 (Joule) 열에 비례하여 커지기 때문이다. 즉, 통전 전류가 클수록 줄 열의 발생량 이 많아져 소자의 MIT 전압-전류 이력 폭도 커진다. 이러한 전압-전류의 이력 폭이 커지게 되면, 전류가 급격하게 증가된 이후에 MIT 소자에 인가되는 전압이 MIT 소멸 전압보다 작아지지 않을 확률이 높아진다. 즉, 통전 전류가 불연속 MIT 발생 이전의 값으로 돌아올 확률이 낮아지고, 그에 따라 MIT 소자에서 발진 현상을 관측하기 어려워진다.
따라서, 원활한 발진 현상의 관측을 위해서는, 측정 시에 MIT 소자의 전압-전류 곡선에서의 이력 폭이 커지지 않도록 유지하는 것이 중요하다. 예컨대, MIT 소자에 발진의 조건을 만족시켜줄 수 있는 적절한 저항값을 갖는 저항 소자를 연결하고, MIT 소자의 MIT 발생 전압 및 전원의 인가 전압을 적절히 조절함으로써, MIT 소자에 인가된 전압에 대한 발진 현상을 관측할 수 있다.
한편, 전체 발진 회로의 측면에서 보면 인가 전압은 직류 전압이므로, 저항 소자에 인가된 전압에도 상보적인 전압 발진 효과가 발생하고, 또한, 회로의 통전 전류가 인가된 전압과 동 위상이므로 회로에 흐르는 통전 전류에도 발진 효과가 나타나게 된다. 이러한 발진 현상에 대한 구체적인 발진 회로 및 그 발진 회로에서의 발진 현상은 도 6 및 도 9에 대한 설명부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 4는 MIT 소자에 적외선을 조사했을 때, 적외선의 세기에 따라 MIT 발생 전압이 변화하는 특성을 보여주는 그래프로서, 특히 파장 1.55 ㎛인 전자파를 MIT 소자, 즉 MIT 박막에 조사하여 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다.
도 4를 참조하면, MIT 발생 전압이 가해지는 전자파의 광파워가 증가함에 따라 낮아짐을 확인할 수 있다. 즉, -30 dBm의 광파워에 비해 20 dBm의 광파워로 전 자파를 조사했을 때, MIT 발생 전압은 거의 12 V에서 7 V 정도로 감소함을 확인할 수 있다. 여기서 dBm은 파워단위와 같은 에너지 단위이다. 결국, 전자파에 의해 MIT 소자의 MIT 발생 전압을 가변시킬 수 있다. 또한, 이러한 전자파에 의해 MIT 발생 전압을 가변할 수 있다는 개념은 적외선 열선과 같은 복사파에 의해서 전이 전압을 가변할 수 있다는 개념으로도 해석할 수 있다.
도 5는 최대 통전 전류량을 고정하고 적외선을 조사하였을 때, 적외선의 세기에 따라서 전압-전류 이력 곡선이 이동되는 특성을 보여주는 그래프로서, 불연속 MIT가 발생한 이후에도 회로에 흐르는 전류량이 크지 않도록 최대 통전 전류량을 제한함으로써, 줄 열의 발생을 최소로 하면서 MIT 발진을 일으킬 수 있도록 MIT 전압-전류 이력폭을 작게 유지한 그래프이다.
예컨대, 줄 열의 발생을 작게 하기 위해 최대 통전 전류량은 1 mA로 고정하고, 또한 MIT 발생 및 소멸 전압을 조절하기 위해, 1.55 ㎛ 대역의 적외선 광원을 사용한다. 한편, 본 그래프는 적외선 광의 세기의 변화를 주면서 MIT 소자의 전압-전류 이력 곡선을 관측하게 되는데, 그래프를 통해 확인할 수 있듯이 적외선 광의 세기에 따라 MIT 발생 및 소멸 전압이 이동되고, 그에 따라 전압-전류 이력 곡선이 이동되는 특성을 관측할 수 있다. 이는 도 4에서 설명한 바와 같이 적외선 광의 세기에 따라 MIT 발생 전압이 이동되는 특성에 따라 당연히 예상되는 결과이다.
따라서, 광원의 적외선 광의 세기를 조절함으로써, MIT 소자의 MIT 발생 및 소멸 전압을 조절할 수 있고, 결과적으로 적외선 광원을 MIT 소자의 발진 현상의 구동 스위치로 사용할 수 있음을 알 수 있다. 여기서, 왼쪽 이력 곡선(H6)이 적외 선 광의 세기를 강하게 조사한 경우의 그래프이고 오른쪽 이력 곡선(H4)은 적외선 광을 약하게 또는 전혀 조사하지 않은 경우의 이력 곡선이다. 즉, 적외선 광의 세기가 증가할수록 이력 곡선이 왼쪽으로 이동함을 확인할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 통해 구체적인 발진 회로 및 그에 대한 발진 현상을 설명한다. 이하에 기술되는 두 가지 방법의 실시예들은 본 발명의 예시에 속하며 그 범위가 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 따라서 실시예들에서 제시되는 도면들에 나타나는 전압, 전류, 저항, 시간, 주파수, 광원의 파장, 광원의 세기 등은 본 발명에서 제시하는 MIT 소자 기반의 발진 회로에서의 발진 현상을 설명하기 위한 예시 중의 하나이며, 그 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들에서는 도 2a에서 설명한 기판 상에 형성된 MIT 박막 및 MIT 박막 양단으로 형성된 2개의 전극 박막을 포함한 수평형 구조의 MIT 2단자 소자를 이용한다. 한편, 여기서 사용된 MIT 박막은 VO2로 형성되며, 폭(W)은 10 ㎛ 정도이고 전극 박막들 간의 거리(D)는 30 ㎛ 정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIT 소자에서의 발진 현상 관측을 위한 적외선 광원을 이용하는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 MIT 소자 기반의 발진 회로는 전술한 수평형 구조의 MIT 소자(800), MIT 소자(800)에 직렬로 연결되는 저항 소자(700), MIT 소자(800)에 최대 통전 전류를 제한하면서 직류 정전압을 인가하는 전원(600) 및 MIT 소자(800)에 전자파(A)를 조사하는 광원(900)을 포함한다. 한편, 도시하지는 않았 지만 본 실시예의 MIT 발진 회로는 필요에 따라, 전원(600), MIT 소자(800) 또는 저항 소자(700) 등에 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결되는 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
본 실시예의 발진 회로에 발진 현상을 일으키는 방법은 다음과 같다.
먼저, 전원(600)을 통해, 최대 통전 전류량을 1 mA 로 제한한 상태에서 MIT가 발생되지 않을 만큼의 직류 정전압을 인가한다. 도 5의 이력 곡선에 적용하는 경우, 전원(600)을 통해 약 19 V 정도의 전압을 회로에 인가한다. 즉, 적외선 광이 조사되지 않은 상태에서 MIT 발생 전압보다 조금 낮은 전압을 회로에 인가한다. 여기서, 전류 제한의 의미는 통전 전류량이 1 mA 이상이 될 경우, 전원(600)이 회로에 인가하는 전압을 통전 전류량이 1 mA 이하가 될 때까지 줄이는 것을 의미한다.
다음으로, MIT 소자(800), 즉 MIT 박막에 광원(900)을 적절한 세기로 조절하여 적외선 광을 집광하여 조사한다. 역시, 도 5의 이력 곡선에 적용하는 경우, 가운데 이력 곡선(H5)이 될 정도의 세기로 적외선 광을 MIT 소자(800)에 조사한다. 이와 같이 적외선 광을 MIT 소자(800)로 조사하면, MIT 소자(800)의 MIT 발생 전압이 이미 인가된 직류 전압, 즉 19 V보다 낮아지면서 MIT 소자(800)에 불연속 MIT가 발생하게 된다.
이후 급격한 전류의 증가로 인해 MIT 소자(800)에 인가되는 전압이 급격히 작아지게 된다. 그러나 상기 제한된 최대 통전 전류량으로 인해 소자의 MIT 전압-전류 이력 폭이 2 V 이내로 작게 유지되고, 이는 곧 통전 전류를 MIT 발생 이전 값으로 감소시킨다. 즉, MIT 소자(800)의 저항이 급격히 증가하고 이후 급격히 증가 된 MIT 소자(800)의 저항 때문에 다시 소자에 인가된 전압이 급격히 증가하면서 소자에 불연속 MIT가 다시 발생하여 전류가 급격히 증가하게 된다. 이후에도 상기의 과정이 동일하게 반복 진행됨으로써, MIT 소자(800)에 인가되는 전압에 발진 현상이 관측된다.
도 7은 도 6의 회로도를 통해 MIT 소자에서 발생한 전압 발진 현상을 측정한 데이터에 대한 그래프이다.
도 7을 참조하면, MIT 소자에 인가된 전압에 대한 발진 현상은 약 0.14 ms 정도의 주기, 즉 7.3 kHz 정도의 주파수를 가진 발진 파형을 보여주고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 MIT 소자의 발진 현상은 광원(900)을 통한 적외선 광이 조사되는 동안만 유지되며, 집광된 적외선 광을 차단하게 되면 MIT 소자의 발진 현상은 소멸하게 된다.
한편, MIT 소자의 보호 및 적절한 주파수의 발진 파형을 얻기 위해, MIT 소자에 연결되는 저항 소자의 저항값은 MIT 소자의 전압-전류 특성에 따라서 수백 Ω에서 수십 kΩ까지 변화시킬 수 있다.
도 8은 도 7의 전압 발진 파형을 고속 푸리에 변환시킨 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 도 7에서 개략적으로 계산한 바와 같이, 도 6의 발진 회로에 적외선 광을 조사하여 MIT 발진을 관측하였을 경우, MIT 소자에 인가된 전압의 발진 파형의 기본 주파수(fundamental frequency)가 약 7.3 kHz 정도임을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIT 소자에서의 발진 현상 관측을 위한 단 펄스(short pulse) 전압을 이용하는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 MIT 소자 기반의 발진 회로는 수평형 구조의 MIT 소자(800), MIT 소자에 단 펄스(short pulse) 전압을 인가하는 전원(600a) 및 MIT 소자(800)에 직렬 연결된 저항 소자(700)를 포함한다. 본 실시예의 MIT 발진 회로 역시 필요에 따라, 전원(600a), MIT 소자(800) 또는 저항 소자(700) 등에 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결되는 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor) 중에도 적어도 하나를 포함할 수도 있음은 물론이다.
본 실시예의 발진 회로는 통전 전류가 흐르는 시간을 줄여서 발생되는 줄 열을 최소화시키기 위하여, 전기 단 펄스 전압을 인가할 수 있는 전원(600a)을 이용한다. 이와 같이 전기 단 펄스 전압을 이용할 경우에는 MIT 소자(800)에 급격한 MIT가 발생한 이후에도 MIT 소자(800)에 큰 전류가 흐르는 시간을 수십 ㎲이하의 짧은 시간으로 제한할 수 있고, 이에 따라 MIT 소자에 발생되는 줄 열을 감소시켜 MIT 소자의 전압-전류 이력 폭을 작게 하여 MIT 소자의 발진 현상을 쉽게 관측할 수 있도록 할 수 있다. 이때 인가되는 단 펄스 전압의 첨두치(peak) 전압값은 MIT 발생 전압 이상이어야 한다.
본 실시예의 발진 회로에서 발진 현상을 일으키는 방법은 다음과 같다.
먼저, MIT 소자(800)에 전원(600a)을 통해 약 20 ㎲ 정도의 펄스 폭을 갖는 단 펄스 전압을 인가한다. 이러한 단 펄스 전압이 인가되면, 펄스 전압의 첨두치 전압값이 MIT 발생 전압을 넘는 순간부터 MIT 소자(800)의 저항 감소로 인해 전류 가 급격하게 증가하고, 그에 따라 인가된 전압의 대부분이 저항 소자(700)에 걸리게 되어 MIT 소자(800)에 걸리는 전압은 MIT 소멸 전압보다 낮아지게 된다. 따라서, 다시 MIT 소자(800)의 저항이 급격히 증가하게 되고 통전 전류는 MIT 발생 이전 값으로 돌아간다. 한편, 이렇게 통전 전류가 MIT 발생 이전 값으로 돌아가는 이유는 수십 ㎲ 이하의 짧은 전류 통전 시간으로 인해 줄 열의 발생이 최소화되고 그에 따라 소자의 MIT 전압-전류 이력 폭이 작게 유지되기 때문이다.
계속해서, 급격히 증가된 MIT 소자(800)의 저항 때문에 MIT 소자(800)에 인가된 전압은 급격히 증가하면서 MIT 발생 전압을 넘어서게 되어 다시 불연속 MIT가 발생하여 전류가 급격히 증가 된다. 이후, 이와 같은 과정이 동일하게 반복되고, 결국 MIT 소자(800)의 전압에 대한 발진 현상으로 나타나게 된다.
도 10은 도 9의 회로도를 통해 MIT 소자에서 발생한 전압 발진 현상을 측정한 데이터에 대한 그래프이다.
도 10을 참조하면, MIT 소자에 인가된 전압에 대한 발진 현상은 약 2.05 ㎲ 정도의 주기, 즉 약 488 kHz 정도의 주파수를 가진 발진 파형을 보여주고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 MIT 소자의 발진 현상은 전원(600a)을 통해 인가된 단 펄스 전압의 펄스 폭, 즉 약 20 ㎲ 간격에서만 발생하며, 펄스 전압이 사라지면 MIT 발진 현상 또한 소멸하게 된다. 또한, 펄스 전압의 크기를 MIT 소멸 전압 이하로 감소시키면 발진 현상을 소멸시킬 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 MIT 소자의 보호 및 적절한 주파수의 발진 파형을 얻기 위해, MIT 소자에 연결되는 저항 소자의 저항값은 MIT 소자의 전압-전류 특성 에 따라서 수백 Ω에서 수십 kΩ까지 변화시킬 수 있음은 물론이다.
도 11은 도 10의 전압 발진 파형을 고속 푸리에 변환시킨 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 도 10에서 개략적으로 계산한 바와 같이, 도 9의 발진 회로에 20 ㎲ 정도의 펄스 폭을 갖는 단 펄스 전압을 인가하여 MIT 발진을 관측하였을 경우, MIT 소자에 인가된 전압의 발진 파형의 기본 주파수(fundamental frequency)가 약 488 kHz 정도임을 확인할 수 있다.
종래 기술에 언급된 유기 물질을 이용한 발진과 비교해볼 때, 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로는 MIT 소자 및 저항 소자를 이용하여 간단하게 발진 회로를 구성할 수 있고, MIT 소자, 즉 MIT 박막에 직류 정전압 인가 후 전자파 광원을 조사하거나 전기 단 펄스 전압을 인가하는 방법을 통해 손쉽게 발진 특성을 유도해낼 수 있다. 또한, 발진 파형이 연속적인 변화가 아닌 램프(ramp)형에 가까운 전압 증가 형태, 즉 불연속에 가까운 전압 강하를 보인다는 측면에서 유기 물질을 이용한 발진과 커다란 차이점을 갖는다. 더 나아가, 발진 주파수 측면에서 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로는 유기 물질을 사용한 발진 소자의 경우에 비해 발진 주파수를 100~10000 배 이상 증가시킬 수 있는 장점을 갖는다. 예컨대, 본 실시예들에서 발진 주파수는 수 ~ 수백 kHz까지 발생함을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로에서의 발진 현상은 간단히 적외선의 세기나 인가 전압의 크기만을 조절함으로써 발진 현상을 발생 및 소멸시킬 수 있기 때문에, 직류 전압 및 전류를 교류 전압 및 전류로 변환시킬 수 있는 기능을 할 수 있고, 이러한 기능은 싸이리스터(thyrister)나 오실레이터(oscillator), MIT 전지, MIT 발광소자, MIT 센서, MIT 2단자 스위칭 소자, MIT 3단자 스위칭 소자(트랜지스터), MIT 메모리, MIT 진동자, 및 MIT RF 소자와 같은 전자 소자에 유용하게 응용될 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.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로 구동방법에서, 그 발진 회로는 MIT 소자 및 저항 소자를 이용하여 간단하게 발진 회로를 구성할 수 있다. 즉, 기존의 싸이리스터나 오실레이터를 구현하기 위해서는 증폭기와 귀환회로 (feedback loop) 등 다른 여러 전자 소자가 필요하지만, 본 발명의 MIT 소자 기반의 발진 회로는 MIT 소자에 직렬 연결되는 저항 소자 하나만 추가함으로써 발진 회로를 구성할 수 있다
또한, 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로는 적외선의 세기나 인가 전압의 크기를 조절함으로써 발진 현상을 간단하게 발생 및 소멸시킬 수 있고, 종래의 유기 물질을 이용한 발진 소자에 비해 100~10000 배 이상 증가된 발진 주파수를 발생시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 MIT 소자 기반의 발진 회로는 직류 전압 및 전류를 교류 전압 및 전류로 전환시킬 수 있는 기능을 하기 때문에, 이러한 기능을 오실레이터나 사이리스터, MIT 태양전지 및 MIT 발광소자 등 MIT 현상을 응용하는 소자 등에 직접 유용하게 적용시킬 수 있다.
Claims (24)
- 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 연결되는 저항 소자;상기 MIT 소자에 최대 통전 전류를 제한하면서 직류 정전압을 인가하는 전원; 및상기 MIT 소자에 전자파를 조사하는 광원;을 포함하고,상기 광원을 통한 전자파 조사에 의해 상기 MIT 소자에서 발진 특성이 발생하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제1 항에 있어서,상기 광원은 적외선 광원이며,상기 MIT 소자로 조사되는 상기 광원의 적외선 세기가 증가하면, 상기 MIT 소자의 상기 MIT 발생 전압이 낮아지는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제2 항에 있어서,상기 적외선의 세기를 조절하여 상기 MIT 소자의 상기 불연속 MIT가 발생 또 는 소멸하도록 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제3 항에 있어서,상기 불연속 MIT의 발생 또는 소멸을 통해 상기 발진 특성이 발생하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제3 항에 있어서,상기 발진 회로의 발진 특성은 상기 불연속 MIT가 발생할 수 있는 세기 이상의 적외선을 조사하는 동안에 발생하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 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 연결되는 저항 소자; 및상기 MIT 소자에 단 펄스(short pulse) 전압을 인가하는 전원;을 포함하고,상기 단 펄스 전압 인가에 의해 상기 MIT 소자에서 발진 특성이 발생하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제6 항에 있어서,상기 전원에서 인가하는 단 펄스 전압의 첨두치(peak)는 상기 MIT 발생 전압이상인 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제7 항에 있어서,상기 단 펄스 전압의 펄스 폭은 상기 MIT 소자에서 발생하는 줄(Joule) 열을 최소화할 수 있는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제7 항에 있어서,상기 발진 회로의 발진 특성은 상기 단 펄스 전압의 펄스 폭 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제1 항 또는 제6 항에 있어서,상기 MIT 소자는,기판;상기 기판 위에 형성된 제1 전극박막;상기 제1 전극박막의 상부에 형성되며, 저 농도의 정공을 포함하는 MIT 박막; 및상기 MIT 박막의 상부에 형성된 제2 전극박막;을 포함하는 수직형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제1 항 또는 제6 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; 및상기 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.
- 제1 항 또는 제6 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, 및GaAS, 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.
- 제1 항 또는 제6 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.
- 제13 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.
- 제1 항 또는 제6 항에 있어서,상기 MIT 박막은n형 반도체 및 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제1 항 또는 제6 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.
- 제1 항 또는 제6 항에 있어서,상기 저항 소자는 상기 MIT 소자의 전압-전류 특성에 따라 저항값이 100 Ω ~ 100 kΩ까지 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제1 항 또는 제6 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.
- 제1 항 또는 제6 항에 있어서,상기 발진 회로는 발진특성이 요구되는 장치나 시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제19 항에 있어서,상기 장치는 직류 전압 및 전류를 교류 전압 및 전류로 변환시키는 장치인 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로.
- 제19 항에 있어서,상기 장치나 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.
- 제1 항 또는 제6 항의 발진 회로를 구동하는 방법에 있어서,상기 광원을 통해 적외선을 조사하거나 상기 단 펄스 전압을 인가하는 전원을 통해 단 펄스 전압을 인가함으로써, 상기 발진 회로에서 발진 특성을 구동하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 구동방법.
- 제22 항에 있어서,상기 발진 특성은 상기 적외선 조사를 통해 이루어지며,상기 MIT 소자로 조사되는 상기 적외선의 세기를 조절하여 상기 MIT 소자의 상기 불연속 MIT가 발생 또는 소멸하도록 조절함으로써, 상기 발진 특성이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 구동방법.
- 제22 항에 있어서,상기 발진 특성은 상기 전원을 통한 단 펄스 전압 인가를 통해 이루어지며,상기 단 펄스 전압의 첨두치(peak)를 상기 MIT 발생 전압 이상으로 하고,상기 단 펄스 전압의 펄스 폭을 상기 MIT 소자에서 발생하는 줄(Joule) 열이 최소화될 수 있는 크기로 설정하여 인가함으로써, 상기 발진 특성이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 MIT 소자 기반의 발진 회로의 구동방법.
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