一種電流振蕩器及其製備方法
2023-10-17 12:36:24
專利名稱：一種電流振蕩器及其製備方法
技術領域：
本發明涉及振蕩器技術領域，尤其涉及一種電流振蕩器及其製備方法。
背景技術：
振蕩器(oscillator)是用來產生重複電子信號(通常是正弦波、方波或三角波) 的電子元件。在許多電子系統中振蕩器是重要的單元之一，例如微處理器的時鐘產生電路和無線接收機中的本機振蕩電路中均包括了振蕩器。振蕩器主要可以分成諧波振蕩器 (harmonic oscillator)與弛張振蕩器(relaxation oscillator)。諧波(正弦波)振蕩器是指不需要輸入信號控制就能自動地將直流電轉換為特定頻率和振幅的正弦交變電壓(電流)的電子元件。諧波振蕩器的基本原理是依靠電路自激振蕩而產生正弦波輸出，通常是把一個窄頻濾波器的輸出接到放大器，又把放大器的輸出接回窄頻濾波器的輸入，當放大器的電源開始工作的瞬間，在放大器的輸出端只有噪聲，這些噪聲傳到窄頻濾波器的輸入端，使噪聲中的特定部分的頻率被濾波出來，出現在窄頻濾波器的輸出端，然後由放大器放大後再進入濾波電路濾波，如此反覆直到輸出信號是預期信號為止。正弦波振蕩器被廣泛用於各種電子設備中，還可用作高頻加熱設備和醫用電療儀器中的正弦交變能源。馳張振蕩器是主要用來產生非正弦波輸出信號，如方波或三角波的電子元件。馳張振蕩器的工作原理是其內含有如電晶體之類的非線性元件，該非線性元件可以周期性地把儲存於電容或電感中的能量釋放出來，使得輸出信號波形瞬間改變。通常產生方波的馳張振蕩器用在序向邏輯電路，例如計時器或計數器中用於產生時脈信號。輸出三角波或鋸齒波的馳張振蕩器用在以時間為基準的示波器或電視陰極射線管，以產生水平反射信號。
發明內容
本發明的技術目的是針對上述現有技術，提供一種新型的電流振蕩器，具有結構簡單、易於集成等優點。本發明實現上述技術目的所採用的技術方案為一種電流振蕩器，由第一電極，第二電極，以及設置在第一電極和第二電極之間的中間層組成，該中間層由過渡金屬氧化物薄膜形成，並且過渡金屬氧化物薄膜的厚度為50nm 200nm，在第一電極和第二電極上施加一定電壓時電流呈周期性振蕩輸出。所述的中間層包括但不限於氧化鋅(SiO)薄膜或鐵酸鉍(BiFeO3)薄膜。所述的第一電極和第二電極的材料可以採用金屬、金屬氮化物、透明導電氧化物、 摻雜的半導體、有機導體、導電高分子、有機高分子超導體中的一種或者兩種以上的組合物。所述的金屬、金屬氮化物及摻雜的半導體包括但不限於鉬(Pt)或鈮(Nb)，透明導電氧化物包括但不限於氧化銦錫(ITO)。本發明一種電流振蕩器的製備方法，包括以下步驟步驟1、在基底表面形成導電薄膜作為第一電極；
步驟2、在第一電極表面通過磁控濺射的方式製備過渡金屬氧化物薄膜；步驟3、在過渡金屬氧化物薄膜表面製備導電薄膜作為第二電極。所述步驟1中的基底包括但不限於普通矽片、石英玻璃、無機鹽或者絕緣性能良好的聚合物薄膜。所述的聚合物包括但不限於聚醯亞胺、聚酯、聚醚碸、聚醚酮或聚醚醚酮。所述的步驟3中，採用濺射、熱蒸發或者電子束蒸發的方法製備第二電極，第二電極採用掩膜板或者光刻的方法成型。上述製備方法還可以包括步驟4、採用反應離子刻蝕或電感耦合等離子體刻蝕的方法在步驟3已獲得的結構基礎上製備出隔離的器件結構。與現有技術相比，本發明提供了一種新型的電流振蕩器，該振蕩器由第一電極、中間層和第二電極組成，中間層採用過渡金屬氧化物薄膜，當第一電極和第二電極之間輸入一定電壓時，振蕩器可以周期性輸出振蕩電流，從而實現直流交流信號的轉換。本發明的電流振蕩器結構簡單，無需複雜的各級電路，尺寸小，能夠進行大規模集成，並且與現有的 CMOS工藝兼容性良好，因此在頻率響應器件領域具有潛在的應用價值。
圖1為本發明電流振蕩器的基本結構示意圖；圖2是本發明實施例中振蕩器電流隨電壓周期性變化曲線。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖1所示，電流振蕩器的基本結構包括基底，基底上設置厚度為200nm的第一電極，第一電極表面設置厚度約為IOOnm的氧化鋅薄膜作為中間層，中間層的表面設置ITO作為第二電極，第二電極厚度約為200nm。上述電流振蕩器的製備方法如下(1)利用石英玻璃或普通玻璃作為基底；(2)利用磁控濺射法在基底表面製備厚度為200nm的ITO作為第一電極；(3)利用磁控濺射法在ITO第一電極上製備厚度為IOOnm的氧化鋅薄膜；(4)利用磁控濺射或脈衝雷射沉積法結合掩膜板的方法在氧化鋅薄膜上製備由 ITO製成的第二電極，第二電極厚度約為200nm;(5)採用反應離子刻蝕或電感耦合等離子體刻蝕的方法在步驟4已獲得的結構基礎上製備出隔離的器件結構。如圖2所示，利用半導體參數分析儀測試了上述方法製得的振蕩器的電流-電壓特性。掃描偏壓加在第一電極和第二電極上，圖2中箭頭方向為電壓掃描的方向。當掃描電壓達到8V左右時，輸出電流呈現突然的跳變，繼續增大電壓，則表現為周期性振蕩的頻率輸出特性，其中電流振蕩峰值之間的間隔為0. 42V，電流振蕩的振幅為2. 6mA 3. 2mA。重複進行電壓掃描，電流均表現出如圖2所示的振蕩特性，振蕩峰尖和峰谷的電流比值可達6 倍以上。
權利要求
1.一種電流振蕩器，其特徵是由第一電極，第二電極，以及設置在第一電極和第二電極之間的中間層組成，所述的中間層由過渡金屬氧化物薄膜形成，並且過渡金屬氧化物薄膜的厚度為50nm 200nm，在第一電極和第二電極上施加一定電壓時電流呈周期性振蕩輸出ο
2.根據權利要求1所述的電流振蕩器，其特徵是所述的中間層為氧化鋅薄膜或者鐵酸鉍薄膜。
3.根據權利要求1或2所述的電流振蕩器，其特徵是所述的第一電極和第二電極的材料是金屬、金屬氮化物、透明導電氧化物中的一種或者兩種以上的組合物。
4.根據權利要求1或2所述的電流振蕩器的製備方法，其特徵是包括以下步驟 步驟1、在基底表面形成導電薄膜作為第一電極；步驟2、在第一電極表面通過磁控濺射的方式製備過渡金屬氧化物薄膜； 步驟3、在過渡金屬氧化物薄膜表面製備導電薄膜作為第二電極。
5.根據權利要求4所述的電流振蕩器的製備方法，其特徵是所述的基底為普通矽片、 石英玻璃、無機鹽或者聚合物薄膜。
6.根據權利要求4所述的電流振蕩器的製備方法，其特徵是所述的聚合物為聚醯亞胺、聚酯、聚醚碸、聚醚酮或者聚醚醚酮。
7.根據權利要求4所述的電流振蕩器的製備方法，其特徵是所述的步驟3中採用濺射、熱蒸發或者電子束蒸發的方法製備第二電極。
8.根據權利要求4所述的電流振蕩器的製備方法，其特徵是還包括以下步驟4 步驟4、採用反應離子刻蝕或電感耦合等離子體刻蝕的方法在步驟3已獲得的結構基礎上製備出隔離的器件結構。
全文摘要
本發明公開了一種新型的電流振蕩器，該振蕩器由第一電極，第二電極，以及設置在第一電極和第二電極之間的中間層組成，中間層採用過渡金屬氧化物薄膜，並且過渡金屬氧化物薄膜的厚度為50nm～200nm，在第一電極和第二電極輸入一定電壓時能夠周期性輸出振蕩電流，實現直流交流信號的轉換。與現有技術相比，本發明的電流振蕩器結構簡單，無需複雜的各級電路，尺寸小，能夠進行大規模集成，並且與現有的CMOS工藝兼容性良好，因此在頻率響應器件領域具有潛在的應用價值。
文檔編號H03H9/15GK102315834SQ201110113939
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者朱小健, 李潤偉, 蘇文靜, 諸葛飛 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所