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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김지훈 (부경대학교, 부경대학교 대학원)

지도교수
이용욱
발행연도
2021
저작권
부경대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (14)

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Vanadium dioxide (VO2), one of the representative oxide semiconductors, exhibits a reversible phase transition (PT) between metallic and insulating states at certain critical temperature. These PT characteristics of VO2 can be applied to a novel electronic device for current switching controlled by optical stimulation. In several studies, photothermally induced PT has been triggered by irradiating a focused high-power laser pulse onto a VO2 thin film. In addition, the current flowing through the device could be controlled. However, in recent studies, the rate of improvement in switching performance began to decrease and tends to saturate. As the control method based on the photothermal effect is mediated by light-induced heat, the thermal characteristics of the device are directly related to the switching characteristics. To investigate the factors affecting the switching performance, it is necessary to scrutinize the temperature distribution and temporal variation by fabricating and testing devices with various structures. However, these characteristics are challenging to analyze experimentally owing to some practical limitations. In this dissertation, an in-depth analysis of the switching characteristics according to various conditions was carried out and a solution to improve the switching performance was proposed. First, a VO2 device was fabricated and bidirectional current switching was performed to confirm the upper limit of the performance and obtain the boundary condition for modeling. Second, the fabricated VO2 device was modeled by employing a commercial software. Numerous simulations were performed by changing various conditions. The dimensions of the substrate and thermal conductivity dominantly determined the switching stability and performance. To maintain a stable operation even under repeated switching, it was necessary to select the appropriate dimensions of the substrate and laser power. The material of the substrate must be changed to a material having a higher thermal conductivity to improve the fundamental switching performance.

목차

Ⅰ. 서 론 1
1.1. 연구의 배경 1
Ⅱ. 이론적 배경 및 선행연구 4
2.1. 바나듐 이산화물 (VO2) 4
2.2. VO2 박막 기반 2단자 평면형 전자 소자 6
2.3. 선행연구 소개 7
2.4. 기존 연구의 문제점 및 본 연구 목적 10
Ⅲ. 전류 스위칭 실험 및 결과 13
3.1. VO2 소자 제작 및 특성 조사 13
3.2. 실험 셋업 구성 17
3.3. 실험 결과 분석 19
Ⅳ. VO2 소자 모델링 및 시뮬레이션 25
4.1. VO2 박막 기반 전자 소자 및 실험환경 모델링 25
4.2. 기판 크기별 전류 스위칭 특성 분석 34
4.3. 열 접촉 조건에 따른 전류 스위칭 특성 분석 42
4.4. 열원 파워에 따른 전류 스위칭 특성 분석 46
4.5. 박막 크기별 전류 스위칭 특성 분석 50
Ⅴ. 결 론 57
5.1. 연구 결과의 요약 57
5.2. 연구의 시사점 58
5.3. 연구의 한계점과 향후 연구의 방향 59
참고 문헌 62

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