金属−絶縁体転移素子基盤の発振回路、及びその発振回路の駆動方法
金属−絶縁体転移（ＭＩＴ：Metal-Insulator Transition）素子を利用して、非常に高い発振周波数を簡単に発生することができるＭＩＴ素子基盤の発振回路及びその発振回路の駆動方法を提供する。該発振回路は、ＭＩＴ薄膜と、ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが起きるＭＩＴ素子と、ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、ＭＩＴ素子に最大通電電流を制限しつつ直流定電圧を印加する電源と、ＭＩＴ素子に電磁波を照射する光源とを備え、光源を介した電磁波照射によって、ＭＩＴ素子で発振特性を発生させることができる。また、該発振回路は、ＭＩＴ薄膜と、ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが起きるＭＩＴ素子と、ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源とを備え、短パルス電圧の印加によって、ＭＩＴ素子で発振特性を発生させることも可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−絶縁体転移（ＭＩＴ：Metal-Insulator Transition）素子に係り、特に、ＭＩＴ素子を利用して発振現象を観測できる回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近まで、外部印加電圧によって抵抗の変化が発生する絶縁体についての研究が活発に行われてきた。特に、絶縁体から金属への急激な転移が発生する金属−絶縁体転移（ＭＩＴ）物質についても、最近その原因の究明が実験的になされている（Hyun-Tak Kimら、New Journal of Physics，vol．6，p 52，2004）。ＭＩＴ物質は、基板に形成された後で電極を形成し、２端子または３端子の素子に製作でき、そのように製作されたＭＩＴ素子は、様々な電子素子としての応用性を有する。例えば、ＭＩＴ物質を電界効果トランジスタ（field effect transistor）として活用できるという特許が報告された（ＵＳ ６６２４４６３ Ｂ２、米国特許登録、２００３年９月２３日、Hyun-Tak Kimら）。
【０００３】
ＭＩＴ素子は、ＭＩＴ素子に印加される電圧が特定電圧（以下、「ＭＩＴ発生電圧」とする）以上になれば、電流の不連続的な急増（または急激な抵抗減少）特性を示し、絶縁体状態から金属状態に転移が起きる特性を有する。そのようなＭＩＴ素子の電気的特性は、多様な応用性を有して様々な電気電子素子に利用することができるが、現在まで発振現象にＭＩＴ素子を利用した例はない。
【０００４】
現在まで、電圧と電流との発振特性を記述する研究が次の通り報告されている。すなわち、III−Ｖ族半導体では、Gunn効果と呼ばれる電圧及び電流の発振現象がかなり以前から報告され、その発振現象は、電荷の移動度変化によって発生すると説明されている（J．B．Gunn，Solid State Communications，vol．1，p 88，1963）。最近、有機物（organic material）でもそのような発振現象が報告されたが、外部印加電圧によって、抵抗値が大きく変わる導電性有機塩物質と薄膜抵抗素子とを直接接触させて回路を構成し、回路に外部電圧を特定値以上印加すれば、回路に流れる通電電流に発振特性が生じるということが報告された（F．Sawanoら，Nature，vol．437，p523，2005）。そのような導電性有機塩での抵抗変化は、電荷秩序の変化のために起こると解釈されている。III−Ｖ族物質と有機物とでの発振は、外部電圧を印加する方式でのみ発生し、発振波形は、連続的に変わる正弦波の形態を示す。また、有機物を利用した発振素子で発生した発振周波数は非常に低い。
【０００５】
一方、既存の発振素子、例えばサイリスタまたはオシレータを具現するために、増幅器と帰還回路（feedback loop）とを構成しなければならないが、かかる増幅器と帰還回路とを構成するためには、抵抗素子以外にトランジスタ、キャパシタ、インダクタなど、様々な電子素子が必須である。従って、既存の様々な電子素子を利用した発振素子は、小型化に限界があって製品の経済性面でも不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＭＩＴ素子を利用し、簡単でありつつも非常に高い発振周波数を発生しうるＭＩＴ素子基盤の発振回路及びその発振回路の駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題を達成するために、本発明は、ＭＩＴ薄膜と、ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧によって不連続ＭＩＴが起きるＭＩＴ素子と、ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、ＭＩＴ素子に最大通電電流を制限しつつ直流定電圧を印加する電源と、ＭＩＴ素子に電磁波を照射する光源とを備え、光源を介した電磁波照射によって、ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路を提供する。
【０００８】
本発明において、光源は赤外線光源であり、ＭＩＴ素子に照射される光源の赤外線強度が増加すれば、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生電圧が低くなる。従って、ＭＩＴ素子に一定の直流定電圧が印加された状態で赤外線の強度を調節し、ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節でき、そのような不連続ＭＩＴの発生または消滅を介して、発振回路で発振特性を生じさせられる。一方、発振回路の発振特性は、不連続ＭＩＴが発生しうる強度以上の赤外線を照射する間に発生しうる。
【０００９】
本発明はまた、上記の技術的課題を達成するために、ＭＩＴ薄膜と、ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが起きるＭＩＴ素子と、ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源とを備え、短パルス電圧の印加によって、ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路を提供する。
【００１０】
本発明において、電源から印加する短パルス電圧のピーク値は、ＭＩＴ発生電圧以上でなければならず、短パルス電圧のパルス幅は、ＭＩＴ素子から発生するジュール熱を最小にする大きさを有することが望ましい。例えば、短パルス電圧のパルス幅は、１００μｓ以下でありうる。一方、発振回路の発振特性は、短パルスのパルス幅内でのみ維持することができる。
【００１１】
本発明においてＭＩＴ素子は、水平型または垂直型に製作され、ＭＩＴ薄膜は、Ａｌ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＭｇＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＡｌxＴｉyＯ、ＺｎxＴｉyＯ、ＺｒxＴｉyＯ、ＴａxＴｉyＯ、ＶxＴｉyＯ、ＬａxＴｉyＯ、ＢａxＴｉyＯ及びＳｒxＴｉyＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）、Ｓｉ及びＧｅのうち、少なくとも一つが含まれた半導体物質とのうち、少なくとも１つの物質を含むことができる。
【００１２】
また、ＭＩＴ薄膜は、低濃度の正孔が加えられたｐ型無機物半導体、ｐ型無機物絶縁体、ｐ型有機物半導体及びｐ型有機物絶縁体のうち、少なくとも一つを含むことができ、そのようなＭＩＴ薄膜物質は、酸素、炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、半導体化合物（III−Ｖ族、II−IV族）、遷移金属元素、希土類元素、及びランタン系元素のうちでも、少なくとも一つを含むことができる。ここで、加えられた正孔の濃度は、３×１０16ｃｍ-3ほどである。一方、ＭＩＴ薄膜は、ｎ型半導体及び絶縁体を含むこともできる。
【００１３】
本発明において、発振回路には、ＭＩＴ素子に直列連結された抵抗素子が含まれるが、ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、抵抗素子の抵抗値が１００Ω〜１００ｋΩまで変化しうる。また、発振回路は、電源、ＭＩＴ素子及び抵抗素子のうち、少なくとも一つに直列または並列に連結されるか、または直列及び並列に連結されたキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを含むことができる。そのような発振回路は、発振特性が要求される装置またはシステムに利用することができる。例えば、本装置は、ＭＩＴ電池、ＭＩＴセンサ、ＭＩＴ ２端子スイッチング素子、ＭＩＴ ３端子スイッチング素子（トランジスタ）、ＭＩＴメモリ、ＭＩＴ振動子、及びＭＩＴ ＲＦ素子のうち、少なくとも一つに利用することができる。さらに、例えば、本装置は、ＤＣ電圧及びＤＣ電流を交流電圧及び交流電流に変換することができる。
【００１４】
さらに本発明は、上記の技術的課題を達成するために、光源を介して赤外線を照射するか、または短パルス電圧を印加する電源を介して短パルス電圧を印加することによって、発振回路で発振特性を示させるＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法を提供する。
【００１５】
本発明において、発振特性が赤外線照射を介してなされる場合、ＭＩＴ素子に一定の直流定電圧が印加された状態で、ＭＩＴ素子に照射される赤外線の強度を調節し、ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節することによって、発振特性を生じさせることができる。
【００１６】
また、発振特性が電源を介した短パルス電圧の印加を介してなされる場合、短パルス電圧のピーク値をＭＩＴ発生電圧以上として、短パルス電圧のパルス幅をＭＩＴ素子から発生するジュール熱が最小になる大きさに設定して印加することによって、発振回路内に発振特性を生じさせることができる。
【００１７】
本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子への赤外線照射または短パルス電圧の印加を介して、簡単に赤外線強度または印加電圧の大きさを調節して不連続ＭＩＴ現象を発生及び消滅させることによって、発振現象を生じさせられる。それによって、直流電圧及び電流を交流電圧及び電流に容易に変換させることができ、そのような機能は、オシレータ、サイリスタ、ＭＩＴ太陽電池、ＭＩＴ発光素子のような不連続ＭＩＴ現象を応用する様々な素子に直接適用することができる。
【００１８】
一方、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、抵抗素子一つだけ追加することによって発振特性を得ることができるという長所があるので、発振回路を非常に小型に簡単に製作でき、併せて発振周波数も数〜数百ｋＨｚの高い周波数を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路及びその発振回路の駆動方法において、該発振回路は、ＭＩＴ素子及び抵抗素子を利用して簡単に発振回路を構成することができる。すなわち、既存のサイリスタやオシレータを具現するために、増幅器または帰還回路など、他の様々な電子素子が必要であるが、本発明のＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子に直列連結される抵抗素子を一つだけ追加することによって、発振回路を構成できる。
【００２０】
また、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、赤外線の強度または印加電圧の大きさを調節することによって、発振現象を簡単に発生及び消滅させることができ、従来の有機物質を利用した発振素子に比べ、１００〜１０，０００倍以上増加した発振周波数を発生させることができる。
【００２１】
一方、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、直流電圧及び電流を交流電圧及び電流に変換することができる機能を行うために、そのような機能をサイリスタ、オシレータ、ＭＩＴ太陽電池及びＭＩＴ発光素子など、ＭＩＴ現象を応用する素子などに、直接有用に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
上記及びその他の本発明の特徴及び利点は添付の図面を参照してそれらの例示的な実施形態をより詳細に記載することによってより明らかになる。
【００２３】
【図１】垂直型ＭＩＴ素子を概略的に示す断面図である。
【図２Ａ】水平型ＭＩＴ素子を概略的に示す断面図である。
【図２Ｂ】水平型ＭＩＴ素子を概略的に示す平面図である。
【図３】ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴ発生及び消滅による電圧−電流ヒステリシス曲線で、ヒステリシス幅が最大通電電流に比例する特性を示すグラフである。
【図４】ＭＩＴ素子に赤外線を照射したとき、赤外線の強度によってＭＩＴ発生電圧が変化する特性を示すグラフである。
【図５】最大通電電流量を固定してＭＩＴ素子に赤外線を照射したとき、赤外線の強度によって、ＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス曲線が移動する特性を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のための赤外線光源を利用する回路図である。
【図７】図６の回路図を介してＭＩＴ素子から発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【図８】図７の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のために、短パルス電圧を利用する回路図である。
【図１０】図９の回路図を介してＭＩＴ素子から発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【図１１】図１０の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。以下の説明で、ある構成要素が他の構成要素の上部に存在すると記述されるとき、それは、他の構成要素のすぐ上に存在することもあり、その間に第三の構成要素が介在することもある。また、図面で、各構成要素の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張され、説明と関係のない部分は省略されている。図面上で同一符号は、同じ要素を指す。一方、使われる用語は、本発明を説明するための目的で使われただけであり、意味限定または特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態にかかる、垂直型構造を有する金属−絶縁体転移（ＭＩＴ：Metal-Insulator Transition）素子についての断面図である。
【００２６】
図１を参照すれば、垂直型構造を有するＭＩＴ素子は、基板１００、基板１００上に形成されたバッファ層２００及びバッファ層２００上に形成された第１電極薄膜４１０、ＭＩＴ薄膜３００及び第２電極薄膜４２０を備える。
【００２７】
バッファ層２００は、基板１００と第１電極薄膜４１０との間で格子不整合を緩和させる役割を担う。基板１００と第１電極薄膜４１０との間で格子不整合が非常に小さいときは、バッファ層２００を用いずに、第１電極薄膜４１０を基板１００上に形成できる。そのようなバッファ層２００は、ＳｉＯ2またはＳｉ3Ｎ4膜を含んで形成することができる。
【００２８】
ＭＩＴ薄膜３００は、低濃度の正孔が添加されたｐ型無機物半導体、ｐ型無機物絶縁体、ｐ型有機物半導体及びｐ型有機物絶縁体のうち、少なくとも一つを含むことができ、そのようなＭＩＴ薄膜物質は、酸素、炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、半導体化合物（III−Ｖ族、II−IV族）、遷移金属元素、希土類元素、及びランタン系元素のうちでも、少なくとも一つを含むことができる。例えば、ＭＩＴ薄膜３００は、ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）の化合物、Ｓｉ，Ｇｅのような半導体物質から形成することができる。一方、ＭＩＴ薄膜３００は、ｎ型であり、非常に大きい抵抗を有する半導体及び絶縁体を含んで形成することもできる。ここで、添加された正孔の濃度は、３×１０16ｃｍ-3ほどである。
【００２９】
具体的に、ＭＩＴ薄膜３００は、Ａｌ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＭｇＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＡｌxＴｉyＯ、ＺｎxＴｉyＯ、ＺｒxＴｉyＯ、ＴａxＴｉyＯ、ＶxＴｉyＯ、ＬａxＴｉyＯ、ＢａxＴｉyＯ及びＳｒxＴｉyＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）、Ｓｉ及びＧｅのうち、少なくとも一つが含まれた半導体物質とのうち、少なくとも１つの物質を含むことができる。
【００３０】
そのようなＭＩＴ薄膜３００は、スパッタリング方式、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、ＥＢ蒸着（Ｅ−Beam evaporation）、熱蒸着（thermal evaporation）、ＡＬＥ（Atomic Layer Epitaxy）、ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ゾル−ゲル法及びＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などの方法のうち、少なくとも１つの方法を介して形成することができる。
【００３１】
一方、電極薄膜４００は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＷ、ＷＮ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、poly−Ｓｉ及び酸化物電極のうち、少なくともいずれか一つを含んで形成することができる。ここで、酸化物電極は、ＩｒＯ、ＲｕＯ、ＩｎＳｎＯ（ＩｎＯ：Ｓｎ）またはＺｎＯなどを挙げることができる。
【００３２】
基板１００の場合、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＧａＡｓ、Ａｌ2Ｏ3、プラスチック、ガラス、Ｖ2Ｏ5、ＰｒＢａ2Ｃｕ3Ｏ7、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＮｂがドーピングされたＳｒＴｉＯ３及び絶縁薄膜上のシリコン（ＳＯＩ）のうち、少なくとも１つの物質を含んで形成することができる。
【００３３】
本発明に適用されるＭＩＴ素子は、印加される電圧によって電気的特性が急激に変わる。すなわち、ＭＩＴ発生電圧未満でＭＩＴ素子は、絶縁体の特性を示し、ＭＩＴ発生電圧以上で不連続ＭＩＴが発生し、金属性物質の性質を帯びることになる。
【００３４】
図２Ａは、水平型構造を有するＭＩＴ素子に係る断面図である。
【００３５】
図２Ａを参照すれば、水平型構造を有するＭＩＴ素子は、基板１００、基板１００上に形成されたバッファ層２００、バッファ層２００上面の一部に形成されたＭＩＴ薄膜３００ａ、及びバッファ層２００上部に、ＭＩＴ薄膜３００ａの側面及び上面に互いに対向しつつ形成された第１の電極薄膜４１０ａ及び第２の電極薄膜４２０ａを備える。すなわち、第１の電極薄膜４１０ａ及び第２の電極薄膜４２０ａは、ＭＩＴ薄膜３００ａを挟んで互いに分離されている。
【００３６】
バッファ層２００は、ＭＩＴ薄膜３００ａと基板１００との間の格子不整合を緩和させる。基板１００とＭＩＴ薄膜３００ａとの間の格子不整合が非常に小さいときは、バッファ層２００を用いずに、ＭＩＴ薄膜３００ａを基板１００上に形成することができる。
【００３７】
バッファ層２００、ＭＩＴ薄膜３００ａ、電極薄膜４００ａ及び基板１００が、図１の説明で述べた材質から形成することができることはいうまでもない。一方、垂直型及び水平型ＭＩＴ素子は、μｍ単位の小型に作ることができ、経済的な側面でも非常に安価に製作可能である。
【００３８】
図２Ｂは、図２Ａで説明した水平型ＭＩＴ素子に係る平面図である。図２Ｂを参照すれば、ＭＩＴ素子のバッファ層２００、ＭＩＴ薄膜３００ａ、第１の電極薄膜４１０ａ及び第２の電極薄膜４２０ａが図示されている。前述の通り、ＭＩＴ素子は、ＭＩＴ発生電圧以上で不連続ＭＩＴを起こすが、そのようなＭＩＴ発生電圧は、素子の構造によって変わりうる。例えば、２つの電極薄膜４１０ａ，４２０ａ間の距離Ｄを変化することによって、または、ＭＩＴ薄膜３００ａの幅Ｗを変化することによって、ＭＩＴ発生電圧を変化させることができる。
【００３９】
図３は、ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴ発生及び消滅による電圧−電流ヒステリシス曲線でのヒステリシス幅が、最大通電電流に比例する特性を示すグラフである。図３から分かるように、ＭＩＴ発生電圧に対して一定のヒステリシス幅を有した電圧（以下、「ＭＩＴ消滅電圧」）でＭＩＴが消滅する。
【００４０】
一方、そのようなＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス曲線の特性を利用して、発振現象を発生させることができ、ＭＩＴ素子で発生する発振現象について図３を参照して簡単に説明する。ここで、ＭＩＴ素子には、所定抵抗値を有した抵抗素子が直列連結されている。
【００４１】
最初に、電源を介して印加される電圧のほとんどがＭＩＴ素子に印加されるが、これは、ＭＩＴ素子が絶縁体としての特性を有するためである。ＭＩＴ素子に印加される電圧がＭＩＴ発生電圧を超えれば、ＭＩＴ素子で急激な電流の増加、すなわち不連続電流ジャンプが発生する。これは、ＭＩＴ素子が金属の特性を有するようになり、急激に抵抗が低下するためである。また、印加された電圧はほとんど抵抗素子に印加され、ＭＩＴ素子には、微小な電圧しか印加されない。
【００４２】
従って、ＭＩＴ素子に印加された電圧は、ＭＩＴ消滅電圧より低い電圧になり、ＭＩＴ素子は再び絶縁体として行動し、急激に抵抗が増加する。すなわち、ＭＩＴ素子に流れる電流は急激に減少し、印加された電圧のほとんどは再びＭＩＴ素子に印加される。このように、ＭＩＴ素子に流れる電流が急激に減少して、印加された電圧のほとんどがＭＩＴ素子に印加されれば、再びＭＩＴ素子に印加された電圧がＭＩＴ発生電圧を超え、再び急激な電流の増加が発生する。また、そのような急激な電流増加によって、再びＭＩＴ素子にかかる電圧がＭＩＴ消滅電圧以下になり、ＭＩＴ素子の抵抗が増加して電流が急激に減少する。そのような過程の継続的な反復は、その結果、発振現象として現れることになる。
【００４３】
図３で、通電電流の大きさによって、ヒステリシス幅が変わることが分かる。すなわち、大きい通電電流Ｈ１の場合に大きいヒステリシス幅を示し、小さい通電電流Ｈ３の場合に小さいヒステリシス幅を示すことを確認することができる。そのような通電電流の大きさによってヒステリシス幅に差が現れる理由は、ヒステリシス幅がＭＩＴ素子に流れる電流によって発生するジュール熱に比例して大きくなるためである。すなわち、通電電流が大きいほど、ジュール熱の発生量が多くなり、素子のＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅も大きくなる。そのような電圧−電流のヒステリシス幅が大きくなれば、電流が急増した後にＭＩＴ素子に印加される電圧が、ＭＩＴ消滅電圧より小さくならない確率が高まる。すなわち、通電電流が不連続ＭＩＴ発生前の値に戻る確率が低くなり、それによって、ＭＩＴ素子で発振現象を観測し難くなる。
【００４４】
従って、円滑な発振現状の観測のためには、測定時に、ＭＩＴ素子の電圧−電流曲線でのヒステリシス幅が大きくならないように維持することが重要である。例えば、ＭＩＴ素子の発振条件を満たす適切な抵抗値を有する抵抗素子を連結し、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生電圧及び電源の印加電圧を適切に調節することによって、ＭＩＴ素子に印加された電圧に対する発振現象を観測できる。
【００４５】
一方、全体の発振回路の側面から見れば、印加電圧は直流電圧であるので、抵抗素子に印加された電圧にも相補的な電圧発振効果が発生する。また、回路の通電電流が印加された電圧と同位相であるので、回路に流れる通電電流にも発振効果が現れる。そのような発振現象に係る具体的な発振回路及びその発振回路での発振現象は、図６及び図９についての説明部分でさらに詳細に説明する。
【００４６】
図４は、本発明の実施形態にかかる、ＭＩＴ素子に照射される赤外線の強度によって、ＭＩＴ発生電圧が変化する特性を示すグラフであり、特に波長１．５５μｍである電磁波をＭＩＴ素子、すなわち、ＭＩＴ薄膜に照射して電流−電圧特性を測定したグラフである。
【００４７】
図４を参照すれば、加えられる電磁波の光パワーが増大するにつれて、ＭＩＴ発生電圧が低くなることを確認することができる。すなわち、−３０ｄＢｍの光パワーに比べて、２０ｄＢｍの光パワーで電磁波を照射したとき、ＭＩＴ発生電圧は、１２Ｖほどから７Ｖほどに減少することを確認することができる。ここで、ｄＢｍは、パワー単位のようなエネルギー単位である。その結果、電磁波によって、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生電圧を変化させることができる。また、そのような電磁波によって、ＭＩＴ発生電圧が変化しうるという概念は、赤外線熱線のような輻射波によって転移電圧を変化しうるという概念にも解釈できる。
【００４８】
図５は、最大通電電流量を固定して赤外線を照射したとき、赤外線の強度によって、電圧−電流ヒステリシス曲線が移動する特性を示すグラフであり、不連続ＭＩＴが発生した後でも、回路に流れる電流量が大きくならないように、最大通電電流量を制限することによって、ジュール熱の発生を最小としつつ、ＭＩＴ発振を起こすことができるように、ＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅を小さく維持したグラフである。
【００４９】
例えば、ジュール熱の発生を小さくするために、最大通電電流量は、１ｍＡに固定し、また、ＭＩＴ発生及び消滅電圧を調節するために、１．５５μｍ帯域の赤外線光源を使用する。一方、本グラフは、赤外線光の強度に変化を与えつつ、ＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス曲線を観測するが、グラフを介して確認することができるように、赤外線光の強度によってＭＩＴ発生及び消滅電圧が移動し、それによって、電圧−電流ヒステリシス曲線が移動する特性を観測できる。これは、図４で説明した通り、赤外線光の強度によってＭＩＴ発生電圧が移動する特性によって、当然のこととして予想される結果である。
【００５０】
従って、光源の赤外線光の強度を調節することによって、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生及び消滅電圧を調節でき、結果的に、赤外線光源をＭＩＴ素子の発振現状の駆動スイッチとして使用できることが分かる。ここで、左側のヒステリシス曲線Ｈ６が赤外線光の強度を強く照射した場合のグラフであり、右側のヒステリシス曲線Ｈ４は、赤外線光を弱く、または全く照射していない場合のヒステリシス曲線である。すなわち、赤外線光の強度が増加するほど、ヒステリシス曲線が左に移動することを確認することができる。
【００５１】
以下では、本発明の実施例を介して、具体的な発振回路、及びそれに係る発振現象を説明する。以下に記述される２つの方法の実施例は本発明の例示に属し、その範囲が限定されることを意味するものではない。従って、実施例で提示される図面に示される電圧、電流、抵抗、時間、周波数、光源の波長、光源の強度などは、本発明で提示するＭＩＴ素子基盤の発振回路での発振現象を説明するための例示のうちの一つであり、その範囲を限定するものではない。
【００５２】
本発明の実施例では、図２Ａで説明した基板上に形成されたＭＩＴ薄膜、及びＭＩＴ薄膜両端に形成された２個の電極薄膜を備えた水平型構造のＭＩＴ ２端子素子を利用する。一方、ここで使われたＭＩＴ薄膜は、ＶＯ2から形成され、幅Ｗは１０μｍほどであり、電極薄膜間の距離Ｄは３０μｍほどである。
【００５３】
図６は、本発明の一実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のための赤外線光源を利用する回路図である。
【００５４】
図６を参照すれば、本実施例のＭＩＴ素子基盤の発振回路は、前述の水平型構造のＭＩＴ素子８００、ＭＩＴ素子８００に直列に連結される抵抗素子７００、ＭＩＴ素子８００に最大通電電流を制限しつつ、直流定電圧を印加する電源６００、及びＭＩＴ素子８００に電磁波Ａを照射する光源９００を備える。一方、図示されていないが、本実施例のＭＩＴ発振回路は、必要によって、電源６００、ＭＩＴ素子８００または抵抗素子７００などに直列、並列または直並列に連結されるキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを備えることも可能である。
【００５５】
本実施例の発振回路に発振現象を起こす方法は、次の通りである。
【００５６】
まず、電源６００を介して、最大通電電流量を１ｍＡに制限した状態で、ＭＩＴが発生しないほどの直流定電圧を印加する。図５のヒステリシス曲線に適用する場合、電源６００を介して、１９Ｖほどの電圧を回路に印加する。すなわち、赤外線光が照射されていない状態で、ＭＩＴ発生電圧より若干低い電圧を回路に印加する。ここで、電流制限の意味は、通電電流量が１ｍＡ以上になる場合、電源６００が回路に印加する電圧を、通電電流量が１ｍＡ以下になるまで減らすことを意味する。
【００５７】
次に、ＭＩＴ素子８００、すなわちＭＩＴ薄膜に光源９００を適切な強度に調節し、赤外線光を集光して照射する。やはり、図５のヒステリシス曲線に適用する場合、真ん中のヒステリシス曲線Ｈ５になるほどの強度で赤外線光をＭＩＴ素子８００に照射する。このように、赤外線光をＭＩＴ素子８００に照射すれば、ＭＩＴ素子８００のＭＩＴ発生電圧がすでに印加された直流電圧、すなわち、１９Ｖより低くなりつつ、ＭＩＴ素子８００に不連続ＭＩＴが発生することになる。
【００５８】
その後、急激な電流の増加によって、ＭＩＴ素子８００に印加される電圧が急激に小さくなる。しかしながら、制限された最大通電電流量によって、素子のＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅が２Ｖ以内に小さく維持され、これはすなわち、通電電流をＭＩＴ発生以前の値に減少させる。すなわち、ＭＩＴ素子８００の抵抗が急増し、その後急増したＭＩＴ素子８００の抵抗のために、再び素子に印加された電圧が急増しつつ、素子に不連続ＭＩＴが再び発生して電流が急激に増加することになる。その後にも、上記の過程が同一に反復して進められることによって、ＭＩＴ素子８００に印加される電圧に発振現象が観測される。
【００５９】
図７は、図６の回路図において、ＭＩＴ素子で発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【００６０】
図７を参照すれば、ＭＩＴ素子に印加された電圧に対する発振現象は、０．１４ｍｓほどの周期、すなわち、７．３ｋＨｚほどの周波数を有した発振波形を示していることが分かる。そのようなＭＩＴ素子の発振現象は、光源９００を介した赤外線光が照射される間だけ維持され、集光された赤外線光を遮断するようになれば、ＭＩＴ素子の発振現象は、消滅することになる。
【００６１】
一方、ＭＩＴ素子の保護及び適切な周波数の発振波形を得るために、ＭＩＴ素子に連結される抵抗素子の抵抗値は、ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、数百Ωから数十ｋΩまで変化させることができる。
【００６２】
図８は、図７の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【００６３】
図８を参照すれば、図７で概略的に計算した通り、図６の発振回路に赤外線光を照射してＭＩＴ発振を観測した場合、ＭＩＴ素子に印加された電圧の発振波形の基本周波数が７．３ｋＨｚほどであることを確認することができる。
【００６４】
図９は、本発明の他の実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のための短パルス電圧を利用する回路図である。
【００６５】
図９を参照すれば、本実施例のＭＩＴ素子基盤の発振回路は、水平型構造のＭＩＴ素子８００、ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源６００ａ、及びＭＩＴ素子８００に直列連結された抵抗素子７００を備える。本実施例のＭＩＴ発振回路も、必要によって、電源６００ａ、ＭＩＴ素子８００または抵抗素子７００などに直列、並列または直並列に連結されるキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを含むことができることはいうまでもない。
【００６６】
本実施例の発振回路は、通電電流が流れる時間を短くし、発生するジュール熱を最小化させるために、電気短パルス電圧を印加できる電源６００ａを利用する。このように電気短パルス電圧を利用する場合には、ＭＩＴ素子８００に急激なＭＩＴが発生した後にも、ＭＩＴ素子８００に大きい電流が流れる時間を、数十μｓ以下の短時間に制限でき、それによって、ＭＩＴ素子に発生するジュール熱を減少させ、ＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス幅を小さくし、ＭＩＴ素子の発振現象を容易に観測できるようにすることができる。このときに印加される短パルス電圧のピーク電圧値は、ＭＩＴ発生電圧以上でなければならない。
【００６７】
本実施例の発振回路で発振現象を起こす方法は、次の通りである。
【００６８】
まず、ＭＩＴ素子８００に、電源６００ａを介して、約２０μｓほどのパルス幅を有する短パルス電圧を印加する。そのような短パルス電圧が印加されれば、パルス電圧のピーク電圧値がＭＩＴ発生電圧を超える瞬間から、ＭＩＴ素子８００の抵抗減少によって電流が急増し、それによって、印加された電圧のほとんどが抵抗素子７００にかかり、ＭＩＴ素子８００にかかる電圧は、ＭＩＴ消滅電圧より低くなる。従って、再びＭＩＴ素子８００の抵抗が急激に増加して、通電電流は、ＭＩＴ発生以前の値に戻る。一方、このように、通電電流がＭＩＴ発生以前の値に戻る理由は、数十μｓ以下の短い電流通電時間によって、ジュール熱の発生が最小になり、それによって、素子のＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅が小さく維持されるためである。
【００６９】
次に、急増したＭＩＴ素子８００の抵抗のために、ＭＩＴ素子８００に印加された電圧は急増しつつＭＩＴ発生電圧を超えるようになり、再び不連続ＭＩＴが発生して電流が急激に増加する。その後、そのような過程が同一に反復され、その結果、ＭＩＴ素子８００の電圧に対する発振現象として現れることになる。
【００７０】
図１０は、図９の回路図を介してＭＩＴ素子から発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【００７１】
図１０を参照すれば、ＭＩＴ素子に印加された電圧に対する発振現象は、２．０５μｓほどの周期、すなわち、４８８ｋＨｚほどの周波数を有した発振波形を示していることが分かる。そのようなＭＩＴ素子の発振現象は、電源６００ａを介して印加された短パルス電圧のパルス幅、すなわち、２０μｓ間隔でのみ発生し、パルス電圧が消えれば、ＭＩＴ発振現象もまた消滅する。また、パルス電圧の大きさをＭＩＴ消滅電圧以下に減少させれば、発振現象を消滅させることができる。
【００７２】
一方、前述のように、ＭＩＴ素子の保護、及び適切な周波数の発振波形を得るために、ＭＩＴ素子に連結される抵抗素子の抵抗値は、ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、数百Ωから数十ｋΩまで変化させることができることはいうまでもない。
【００７３】
図１１は、図１０の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【００７４】
図１１を参照すれば、図１０で概略的に計算した通り、図９の発振回路に、２０μｓほどのパルス幅を有する短パルス電圧を印加してＭＩＴ発振を観測した場合、ＭＩＴ素子に印加された電圧の発振波形の基本周波数が、４８８ｋＨｚほどであることを確認することができる。
【００７５】
従来技術に言及された有機物を利用した発振と比較してみるとき、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子及び抵抗素子を利用して簡単に発振回路を構成でき、ＭＩＴ素子、すなわちＭＩＴ薄膜に直流定電圧を印加した後、電磁波光源を照射するか、または電気短パルス電圧を印加する方法を用いて、容易に発振特性を誘導することができる。また、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、発振波形が連続的な変化ではないランプ（rump）型に近い電圧増加形態、すなわち、発振波形が不連続に近い電圧降下を示すという側面で、有機物質を利用した発振と大きな差異点を有する。さらに、発振周波数の側面から見た発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、有機物質を使用した発振素子の場合に比べ、発振周波数を１００〜１０，０００倍以上増加させることができるという長所を有する。例えば、本実施例で発振周波数は、十〜数百ｋＨｚまで発生することを確認することができる。
【００７６】
一方、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路での発振現象は、赤外線の強度または印加電圧の大きさのみを簡単に調節することによって、発振現象を発生及び消滅させることができるために、直流電圧及び電流を交流電圧及び電流に変換することができる機能を有し、そのような機能はサイリスタ、オシレータ、ＭＩＴ電池、ＭＩＴ発光素子、ＭＩＴセンサ、ＭＩＴ ２端子スイッチング素子、ＭＩＴ ３端子スイッチング素子（トランジスタ）、ＭＩＴメモリ、ＭＩＴ振動子、及びＭＩＴ ＲＦ素子のような電子素子に有用に応用することができる。
【００７７】
上記のように、本発明及び発振回路の駆動方法にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路において、発振回路はＭＩＴ素子及び抵抗素子を用いて簡単に構成することができる。すなわち、従来のサイリスタまたはオシレータを具現するために、様々な電気素子、例えば増幅器、帰還回路などが要求される。しかしながら、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子と連続的に接続された抵抗素子を加えることだけによって構成することができる。
【００７８】
また、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、赤外線光の強度または適用する電圧の振幅を調節することによって、発振現象を簡単に発生したり消滅したりすることができ、有機物を用いる従来の発振素子の発振周波数よりも大きい１００〜１００００以上に増加した発振周波数を生成することができる。
【００７９】
一方、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、直流電圧及び直流電流を交流電圧及び交流電流に変換する機能を有するため、この機能はＭＩＴ現象が用いられる電気素子（例えばサイリスタ、オシレータ、ＭＩＴ太陽電池、ＭＩＴ発光素子）に効率的に用いられることができる。
【００８０】
本発明は、それらの例示的な実施形態を参照して特に示され、説明された一方で、以下の特許請求の範囲によって定められるように形式及び細部で様々な変更が本発明の概念及び範囲から逸脱せずになされることができることを当業者は理解されよう。
【００８１】
本発明は、金属−絶縁体転移（ＭＩＴ）に関し、より詳細には発振現象をＭＩＴ素子を用いて観察することができる回路に関する。本発明及び発振回路の駆動方法にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路において、発振回路はＭＩＴ素子及び抵抗素子を用いて簡単に構成することができる。すなわち、従来のサイリスタまたはオシレータを具現するために、様々な電気素子、例えば増幅器、帰還回路などが要求される。しかしながら、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子と連続的に接続された抵抗素子を加えることだけによって構成することができる。
【００８２】
以上、本発明について、図面に図示された実施例を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することが可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−絶縁体転移（ＭＩＴ：Metal-Insulator Transition）素子に係り、特に、ＭＩＴ素子を利用して発振現象を観測できる回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近まで、外部印加電圧によって抵抗の変化が発生する絶縁体についての研究が活発に行われてきた。特に、絶縁体から金属への急激な転移が発生する金属−絶縁体転移（ＭＩＴ）物質についても、最近その原因の究明が実験的になされている（Hyun-Tak Kimら、New Journal of Physics，vol．6，p 52，2004）。ＭＩＴ物質は、基板に形成された後で電極を形成し、２端子または３端子の素子に製作でき、そのように製作されたＭＩＴ素子は、様々な電子素子としての応用性を有する。例えば、ＭＩＴ物質を電界効果トランジスタ（field effect transistor）として活用できるという特許が報告された（ＵＳ ６６２４４６３ Ｂ２、米国特許登録、２００３年９月２３日、Hyun-Tak Kimら）。
【０００３】
ＭＩＴ素子は、ＭＩＴ素子に印加される電圧が特定電圧（以下、「ＭＩＴ発生電圧」とする）以上になれば、電流の不連続的な急増（または急激な抵抗減少）特性を示し、絶縁体状態から金属状態に転移が起きる特性を有する。そのようなＭＩＴ素子の電気的特性は、多様な応用性を有して様々な電気電子素子に利用することができるが、現在まで発振現象にＭＩＴ素子を利用した例はない。
【０００４】
現在まで、電圧と電流との発振特性を記述する研究が次の通り報告されている。すなわち、III−Ｖ族半導体では、Gunn効果と呼ばれる電圧及び電流の発振現象がかなり以前から報告され、その発振現象は、電荷の移動度変化によって発生すると説明されている（J．B．Gunn，Solid State Communications，vol．1，p 88，1963）。最近、有機物（organic material）でもそのような発振現象が報告されたが、外部印加電圧によって、抵抗値が大きく変わる導電性有機塩物質と薄膜抵抗素子とを直接接触させて回路を構成し、回路に外部電圧を特定値以上印加すれば、回路に流れる通電電流に発振特性が生じるということが報告された（F．Sawanoら，Nature，vol．437，p523，2005）。そのような導電性有機塩での抵抗変化は、電荷秩序の変化のために起こると解釈されている。III−Ｖ族物質と有機物とでの発振は、外部電圧を印加する方式でのみ発生し、発振波形は、連続的に変わる正弦波の形態を示す。また、有機物を利用した発振素子で発生した発振周波数は非常に低い。
【０００５】
一方、既存の発振素子、例えばサイリスタまたはオシレータを具現するために、増幅器と帰還回路（feedback loop）とを構成しなければならないが、かかる増幅器と帰還回路とを構成するためには、抵抗素子以外にトランジスタ、キャパシタ、インダクタなど、様々な電子素子が必須である。従って、既存の様々な電子素子を利用した発振素子は、小型化に限界があって製品の経済性面でも不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＭＩＴ素子を利用し、簡単でありつつも非常に高い発振周波数を発生しうるＭＩＴ素子基盤の発振回路及びその発振回路の駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題を達成するために、本発明は、ＭＩＴ薄膜と、ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧によって不連続ＭＩＴが起きるＭＩＴ素子と、ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、ＭＩＴ素子に最大通電電流を制限しつつ直流定電圧を印加する電源と、ＭＩＴ素子に電磁波を照射する光源とを備え、光源を介した電磁波照射によって、ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路を提供する。
【０００８】
本発明において、光源は赤外線光源であり、ＭＩＴ素子に照射される光源の赤外線強度が増加すれば、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生電圧が低くなる。従って、ＭＩＴ素子に一定の直流定電圧が印加された状態で赤外線の強度を調節し、ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節でき、そのような不連続ＭＩＴの発生または消滅を介して、発振回路で発振特性を生じさせられる。一方、発振回路の発振特性は、不連続ＭＩＴが発生しうる強度以上の赤外線を照射する間に発生しうる。
【０００９】
本発明はまた、上記の技術的課題を達成するために、ＭＩＴ薄膜と、ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが起きるＭＩＴ素子と、ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源とを備え、短パルス電圧の印加によって、ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路を提供する。
【００１０】
本発明において、電源から印加する短パルス電圧のピーク値は、ＭＩＴ発生電圧以上でなければならず、短パルス電圧のパルス幅は、ＭＩＴ素子から発生するジュール熱を最小にする大きさを有することが望ましい。例えば、短パルス電圧のパルス幅は、１００μｓ以下でありうる。一方、発振回路の発振特性は、短パルスのパルス幅内でのみ維持することができる。
【００１１】
本発明においてＭＩＴ素子は、水平型または垂直型に製作され、ＭＩＴ薄膜は、Ａｌ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＭｇＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＡｌxＴｉyＯ、ＺｎxＴｉyＯ、ＺｒxＴｉyＯ、ＴａxＴｉyＯ、ＶxＴｉyＯ、ＬａxＴｉyＯ、ＢａxＴｉyＯ及びＳｒxＴｉyＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）、Ｓｉ及びＧｅのうち、少なくとも一つが含まれた半導体物質とのうち、少なくとも１つの物質を含むことができる。
【００１２】
また、ＭＩＴ薄膜は、低濃度の正孔が加えられたｐ型無機物半導体、ｐ型無機物絶縁体、ｐ型有機物半導体及びｐ型有機物絶縁体のうち、少なくとも一つを含むことができ、そのようなＭＩＴ薄膜物質は、酸素、炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、半導体化合物（III−Ｖ族、II−IV族）、遷移金属元素、希土類元素、及びランタン系元素のうちでも、少なくとも一つを含むことができる。ここで、加えられた正孔の濃度は、３×１０16ｃｍ-3ほどである。一方、ＭＩＴ薄膜は、ｎ型半導体及び絶縁体を含むこともできる。
【００１３】
本発明において、発振回路には、ＭＩＴ素子に直列連結された抵抗素子が含まれるが、ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、抵抗素子の抵抗値が１００Ω〜１００ｋΩまで変化しうる。また、発振回路は、電源、ＭＩＴ素子及び抵抗素子のうち、少なくとも一つに直列または並列に連結されるか、または直列及び並列に連結されたキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを含むことができる。そのような発振回路は、発振特性が要求される装置またはシステムに利用することができる。例えば、本装置は、ＭＩＴ電池、ＭＩＴセンサ、ＭＩＴ ２端子スイッチング素子、ＭＩＴ ３端子スイッチング素子（トランジスタ）、ＭＩＴメモリ、ＭＩＴ振動子、及びＭＩＴ ＲＦ素子のうち、少なくとも一つに利用することができる。さらに、例えば、本装置は、ＤＣ電圧及びＤＣ電流を交流電圧及び交流電流に変換することができる。
【００１４】
さらに本発明は、上記の技術的課題を達成するために、光源を介して赤外線を照射するか、または短パルス電圧を印加する電源を介して短パルス電圧を印加することによって、発振回路で発振特性を示させるＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法を提供する。
【００１５】
本発明において、発振特性が赤外線照射を介してなされる場合、ＭＩＴ素子に一定の直流定電圧が印加された状態で、ＭＩＴ素子に照射される赤外線の強度を調節し、ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節することによって、発振特性を生じさせることができる。
【００１６】
また、発振特性が電源を介した短パルス電圧の印加を介してなされる場合、短パルス電圧のピーク値をＭＩＴ発生電圧以上として、短パルス電圧のパルス幅をＭＩＴ素子から発生するジュール熱が最小になる大きさに設定して印加することによって、発振回路内に発振特性を生じさせることができる。
【００１７】
本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子への赤外線照射または短パルス電圧の印加を介して、簡単に赤外線強度または印加電圧の大きさを調節して不連続ＭＩＴ現象を発生及び消滅させることによって、発振現象を生じさせられる。それによって、直流電圧及び電流を交流電圧及び電流に容易に変換させることができ、そのような機能は、オシレータ、サイリスタ、ＭＩＴ太陽電池、ＭＩＴ発光素子のような不連続ＭＩＴ現象を応用する様々な素子に直接適用することができる。
【００１８】
一方、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、抵抗素子一つだけ追加することによって発振特性を得ることができるという長所があるので、発振回路を非常に小型に簡単に製作でき、併せて発振周波数も数〜数百ｋＨｚの高い周波数を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路及びその発振回路の駆動方法において、該発振回路は、ＭＩＴ素子及び抵抗素子を利用して簡単に発振回路を構成することができる。すなわち、既存のサイリスタやオシレータを具現するために、増幅器または帰還回路など、他の様々な電子素子が必要であるが、本発明のＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子に直列連結される抵抗素子を一つだけ追加することによって、発振回路を構成できる。
【００２０】
また、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、赤外線の強度または印加電圧の大きさを調節することによって、発振現象を簡単に発生及び消滅させることができ、従来の有機物質を利用した発振素子に比べ、１００〜１０，０００倍以上増加した発振周波数を発生させることができる。
【００２１】
一方、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、直流電圧及び電流を交流電圧及び電流に変換することができる機能を行うために、そのような機能をサイリスタ、オシレータ、ＭＩＴ太陽電池及びＭＩＴ発光素子など、ＭＩＴ現象を応用する素子などに、直接有用に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
上記及びその他の本発明の特徴及び利点は添付の図面を参照してそれらの例示的な実施形態をより詳細に記載することによってより明らかになる。
【００２３】
【図１】垂直型ＭＩＴ素子を概略的に示す断面図である。
【図２Ａ】水平型ＭＩＴ素子を概略的に示す断面図である。
【図２Ｂ】水平型ＭＩＴ素子を概略的に示す平面図である。
【図３】ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴ発生及び消滅による電圧−電流ヒステリシス曲線で、ヒステリシス幅が最大通電電流に比例する特性を示すグラフである。
【図４】ＭＩＴ素子に赤外線を照射したとき、赤外線の強度によってＭＩＴ発生電圧が変化する特性を示すグラフである。
【図５】最大通電電流量を固定してＭＩＴ素子に赤外線を照射したとき、赤外線の強度によって、ＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス曲線が移動する特性を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のための赤外線光源を利用する回路図である。
【図７】図６の回路図を介してＭＩＴ素子から発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【図８】図７の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のために、短パルス電圧を利用する回路図である。
【図１０】図９の回路図を介してＭＩＴ素子から発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【図１１】図１０の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。以下の説明で、ある構成要素が他の構成要素の上部に存在すると記述されるとき、それは、他の構成要素のすぐ上に存在することもあり、その間に第三の構成要素が介在することもある。また、図面で、各構成要素の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張され、説明と関係のない部分は省略されている。図面上で同一符号は、同じ要素を指す。一方、使われる用語は、本発明を説明するための目的で使われただけであり、意味限定または特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態にかかる、垂直型構造を有する金属−絶縁体転移（ＭＩＴ：Metal-Insulator Transition）素子についての断面図である。
【００２６】
図１を参照すれば、垂直型構造を有するＭＩＴ素子は、基板１００、基板１００上に形成されたバッファ層２００及びバッファ層２００上に形成された第１電極薄膜４１０、ＭＩＴ薄膜３００及び第２電極薄膜４２０を備える。
【００２７】
バッファ層２００は、基板１００と第１電極薄膜４１０との間で格子不整合を緩和させる役割を担う。基板１００と第１電極薄膜４１０との間で格子不整合が非常に小さいときは、バッファ層２００を用いずに、第１電極薄膜４１０を基板１００上に形成できる。そのようなバッファ層２００は、ＳｉＯ2またはＳｉ3Ｎ4膜を含んで形成することができる。
【００２８】
ＭＩＴ薄膜３００は、低濃度の正孔が添加されたｐ型無機物半導体、ｐ型無機物絶縁体、ｐ型有機物半導体及びｐ型有機物絶縁体のうち、少なくとも一つを含むことができ、そのようなＭＩＴ薄膜物質は、酸素、炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、半導体化合物（III−Ｖ族、II−IV族）、遷移金属元素、希土類元素、及びランタン系元素のうちでも、少なくとも一つを含むことができる。例えば、ＭＩＴ薄膜３００は、ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）の化合物、Ｓｉ，Ｇｅのような半導体物質から形成することができる。一方、ＭＩＴ薄膜３００は、ｎ型であり、非常に大きい抵抗を有する半導体及び絶縁体を含んで形成することもできる。ここで、添加された正孔の濃度は、３×１０16ｃｍ-3ほどである。
【００２９】
具体的に、ＭＩＴ薄膜３００は、Ａｌ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＭｇＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＡｌxＴｉyＯ、ＺｎxＴｉyＯ、ＺｒxＴｉyＯ、ＴａxＴｉyＯ、ＶxＴｉyＯ、ＬａxＴｉyＯ、ＢａxＴｉyＯ及びＳｒxＴｉyＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）、Ｓｉ及びＧｅのうち、少なくとも一つが含まれた半導体物質とのうち、少なくとも１つの物質を含むことができる。
【００３０】
そのようなＭＩＴ薄膜３００は、スパッタリング方式、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、ＥＢ蒸着（Ｅ−Beam evaporation）、熱蒸着（thermal evaporation）、ＡＬＥ（Atomic Layer Epitaxy）、ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ゾル−ゲル法及びＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などの方法のうち、少なくとも１つの方法を介して形成することができる。
【００３１】
一方、電極薄膜４００は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＷ、ＷＮ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、poly−Ｓｉ及び酸化物電極のうち、少なくともいずれか一つを含んで形成することができる。ここで、酸化物電極は、ＩｒＯ、ＲｕＯ、ＩｎＳｎＯ（ＩｎＯ：Ｓｎ）またはＺｎＯなどを挙げることができる。
【００３２】
基板１００の場合、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＧａＡｓ、Ａｌ2Ｏ3、プラスチック、ガラス、Ｖ2Ｏ5、ＰｒＢａ2Ｃｕ3Ｏ7、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＮｂがドーピングされたＳｒＴｉＯ３及び絶縁薄膜上のシリコン（ＳＯＩ）のうち、少なくとも１つの物質を含んで形成することができる。
【００３３】
本発明に適用されるＭＩＴ素子は、印加される電圧によって電気的特性が急激に変わる。すなわち、ＭＩＴ発生電圧未満でＭＩＴ素子は、絶縁体の特性を示し、ＭＩＴ発生電圧以上で不連続ＭＩＴが発生し、金属性物質の性質を帯びることになる。
【００３４】
図２Ａは、水平型構造を有するＭＩＴ素子に係る断面図である。
【００３５】
図２Ａを参照すれば、水平型構造を有するＭＩＴ素子は、基板１００、基板１００上に形成されたバッファ層２００、バッファ層２００上面の一部に形成されたＭＩＴ薄膜３００ａ、及びバッファ層２００上部に、ＭＩＴ薄膜３００ａの側面及び上面に互いに対向しつつ形成された第１の電極薄膜４１０ａ及び第２の電極薄膜４２０ａを備える。すなわち、第１の電極薄膜４１０ａ及び第２の電極薄膜４２０ａは、ＭＩＴ薄膜３００ａを挟んで互いに分離されている。
【００３６】
バッファ層２００は、ＭＩＴ薄膜３００ａと基板１００との間の格子不整合を緩和させる。基板１００とＭＩＴ薄膜３００ａとの間の格子不整合が非常に小さいときは、バッファ層２００を用いずに、ＭＩＴ薄膜３００ａを基板１００上に形成することができる。
【００３７】
バッファ層２００、ＭＩＴ薄膜３００ａ、電極薄膜４００ａ及び基板１００が、図１の説明で述べた材質から形成することができることはいうまでもない。一方、垂直型及び水平型ＭＩＴ素子は、μｍ単位の小型に作ることができ、経済的な側面でも非常に安価に製作可能である。
【００３８】
図２Ｂは、図２Ａで説明した水平型ＭＩＴ素子に係る平面図である。図２Ｂを参照すれば、ＭＩＴ素子のバッファ層２００、ＭＩＴ薄膜３００ａ、第１の電極薄膜４１０ａ及び第２の電極薄膜４２０ａが図示されている。前述の通り、ＭＩＴ素子は、ＭＩＴ発生電圧以上で不連続ＭＩＴを起こすが、そのようなＭＩＴ発生電圧は、素子の構造によって変わりうる。例えば、２つの電極薄膜４１０ａ，４２０ａ間の距離Ｄを変化することによって、または、ＭＩＴ薄膜３００ａの幅Ｗを変化することによって、ＭＩＴ発生電圧を変化させることができる。
【００３９】
図３は、ＭＩＴ素子の不連続ＭＩＴ発生及び消滅による電圧−電流ヒステリシス曲線でのヒステリシス幅が、最大通電電流に比例する特性を示すグラフである。図３から分かるように、ＭＩＴ発生電圧に対して一定のヒステリシス幅を有した電圧（以下、「ＭＩＴ消滅電圧」）でＭＩＴが消滅する。
【００４０】
一方、そのようなＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス曲線の特性を利用して、発振現象を発生させることができ、ＭＩＴ素子で発生する発振現象について図３を参照して簡単に説明する。ここで、ＭＩＴ素子には、所定抵抗値を有した抵抗素子が直列連結されている。
【００４１】
最初に、電源を介して印加される電圧のほとんどがＭＩＴ素子に印加されるが、これは、ＭＩＴ素子が絶縁体としての特性を有するためである。ＭＩＴ素子に印加される電圧がＭＩＴ発生電圧を超えれば、ＭＩＴ素子で急激な電流の増加、すなわち不連続電流ジャンプが発生する。これは、ＭＩＴ素子が金属の特性を有するようになり、急激に抵抗が低下するためである。また、印加された電圧はほとんど抵抗素子に印加され、ＭＩＴ素子には、微小な電圧しか印加されない。
【００４２】
従って、ＭＩＴ素子に印加された電圧は、ＭＩＴ消滅電圧より低い電圧になり、ＭＩＴ素子は再び絶縁体として行動し、急激に抵抗が増加する。すなわち、ＭＩＴ素子に流れる電流は急激に減少し、印加された電圧のほとんどは再びＭＩＴ素子に印加される。このように、ＭＩＴ素子に流れる電流が急激に減少して、印加された電圧のほとんどがＭＩＴ素子に印加されれば、再びＭＩＴ素子に印加された電圧がＭＩＴ発生電圧を超え、再び急激な電流の増加が発生する。また、そのような急激な電流増加によって、再びＭＩＴ素子にかかる電圧がＭＩＴ消滅電圧以下になり、ＭＩＴ素子の抵抗が増加して電流が急激に減少する。そのような過程の継続的な反復は、その結果、発振現象として現れることになる。
【００４３】
図３で、通電電流の大きさによって、ヒステリシス幅が変わることが分かる。すなわち、大きい通電電流Ｈ１の場合に大きいヒステリシス幅を示し、小さい通電電流Ｈ３の場合に小さいヒステリシス幅を示すことを確認することができる。そのような通電電流の大きさによってヒステリシス幅に差が現れる理由は、ヒステリシス幅がＭＩＴ素子に流れる電流によって発生するジュール熱に比例して大きくなるためである。すなわち、通電電流が大きいほど、ジュール熱の発生量が多くなり、素子のＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅も大きくなる。そのような電圧−電流のヒステリシス幅が大きくなれば、電流が急増した後にＭＩＴ素子に印加される電圧が、ＭＩＴ消滅電圧より小さくならない確率が高まる。すなわち、通電電流が不連続ＭＩＴ発生前の値に戻る確率が低くなり、それによって、ＭＩＴ素子で発振現象を観測し難くなる。
【００４４】
従って、円滑な発振現状の観測のためには、測定時に、ＭＩＴ素子の電圧−電流曲線でのヒステリシス幅が大きくならないように維持することが重要である。例えば、ＭＩＴ素子の発振条件を満たす適切な抵抗値を有する抵抗素子を連結し、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生電圧及び電源の印加電圧を適切に調節することによって、ＭＩＴ素子に印加された電圧に対する発振現象を観測できる。
【００４５】
一方、全体の発振回路の側面から見れば、印加電圧は直流電圧であるので、抵抗素子に印加された電圧にも相補的な電圧発振効果が発生する。また、回路の通電電流が印加された電圧と同位相であるので、回路に流れる通電電流にも発振効果が現れる。そのような発振現象に係る具体的な発振回路及びその発振回路での発振現象は、図６及び図９についての説明部分でさらに詳細に説明する。
【００４６】
図４は、本発明の実施形態にかかる、ＭＩＴ素子に照射される赤外線の強度によって、ＭＩＴ発生電圧が変化する特性を示すグラフであり、特に波長１．５５μｍである電磁波をＭＩＴ素子、すなわち、ＭＩＴ薄膜に照射して電流−電圧特性を測定したグラフである。
【００４７】
図４を参照すれば、加えられる電磁波の光パワーが増大するにつれて、ＭＩＴ発生電圧が低くなることを確認することができる。すなわち、−３０ｄＢｍの光パワーに比べて、２０ｄＢｍの光パワーで電磁波を照射したとき、ＭＩＴ発生電圧は、１２Ｖほどから７Ｖほどに減少することを確認することができる。ここで、ｄＢｍは、パワー単位のようなエネルギー単位である。その結果、電磁波によって、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生電圧を変化させることができる。また、そのような電磁波によって、ＭＩＴ発生電圧が変化しうるという概念は、赤外線熱線のような輻射波によって転移電圧を変化しうるという概念にも解釈できる。
【００４８】
図５は、最大通電電流量を固定して赤外線を照射したとき、赤外線の強度によって、電圧−電流ヒステリシス曲線が移動する特性を示すグラフであり、不連続ＭＩＴが発生した後でも、回路に流れる電流量が大きくならないように、最大通電電流量を制限することによって、ジュール熱の発生を最小としつつ、ＭＩＴ発振を起こすことができるように、ＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅を小さく維持したグラフである。
【００４９】
例えば、ジュール熱の発生を小さくするために、最大通電電流量は、１ｍＡに固定し、また、ＭＩＴ発生及び消滅電圧を調節するために、１．５５μｍ帯域の赤外線光源を使用する。一方、本グラフは、赤外線光の強度に変化を与えつつ、ＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス曲線を観測するが、グラフを介して確認することができるように、赤外線光の強度によってＭＩＴ発生及び消滅電圧が移動し、それによって、電圧−電流ヒステリシス曲線が移動する特性を観測できる。これは、図４で説明した通り、赤外線光の強度によってＭＩＴ発生電圧が移動する特性によって、当然のこととして予想される結果である。
【００５０】
従って、光源の赤外線光の強度を調節することによって、ＭＩＴ素子のＭＩＴ発生及び消滅電圧を調節でき、結果的に、赤外線光源をＭＩＴ素子の発振現状の駆動スイッチとして使用できることが分かる。ここで、左側のヒステリシス曲線Ｈ６が赤外線光の強度を強く照射した場合のグラフであり、右側のヒステリシス曲線Ｈ４は、赤外線光を弱く、または全く照射していない場合のヒステリシス曲線である。すなわち、赤外線光の強度が増加するほど、ヒステリシス曲線が左に移動することを確認することができる。
【００５１】
以下では、本発明の実施例を介して、具体的な発振回路、及びそれに係る発振現象を説明する。以下に記述される２つの方法の実施例は本発明の例示に属し、その範囲が限定されることを意味するものではない。従って、実施例で提示される図面に示される電圧、電流、抵抗、時間、周波数、光源の波長、光源の強度などは、本発明で提示するＭＩＴ素子基盤の発振回路での発振現象を説明するための例示のうちの一つであり、その範囲を限定するものではない。
【００５２】
本発明の実施例では、図２Ａで説明した基板上に形成されたＭＩＴ薄膜、及びＭＩＴ薄膜両端に形成された２個の電極薄膜を備えた水平型構造のＭＩＴ ２端子素子を利用する。一方、ここで使われたＭＩＴ薄膜は、ＶＯ2から形成され、幅Ｗは１０μｍほどであり、電極薄膜間の距離Ｄは３０μｍほどである。
【００５３】
図６は、本発明の一実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のための赤外線光源を利用する回路図である。
【００５４】
図６を参照すれば、本実施例のＭＩＴ素子基盤の発振回路は、前述の水平型構造のＭＩＴ素子８００、ＭＩＴ素子８００に直列に連結される抵抗素子７００、ＭＩＴ素子８００に最大通電電流を制限しつつ、直流定電圧を印加する電源６００、及びＭＩＴ素子８００に電磁波Ａを照射する光源９００を備える。一方、図示されていないが、本実施例のＭＩＴ発振回路は、必要によって、電源６００、ＭＩＴ素子８００または抵抗素子７００などに直列、並列または直並列に連結されるキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを備えることも可能である。
【００５５】
本実施例の発振回路に発振現象を起こす方法は、次の通りである。
【００５６】
まず、電源６００を介して、最大通電電流量を１ｍＡに制限した状態で、ＭＩＴが発生しないほどの直流定電圧を印加する。図５のヒステリシス曲線に適用する場合、電源６００を介して、１９Ｖほどの電圧を回路に印加する。すなわち、赤外線光が照射されていない状態で、ＭＩＴ発生電圧より若干低い電圧を回路に印加する。ここで、電流制限の意味は、通電電流量が１ｍＡ以上になる場合、電源６００が回路に印加する電圧を、通電電流量が１ｍＡ以下になるまで減らすことを意味する。
【００５７】
次に、ＭＩＴ素子８００、すなわちＭＩＴ薄膜に光源９００を適切な強度に調節し、赤外線光を集光して照射する。やはり、図５のヒステリシス曲線に適用する場合、真ん中のヒステリシス曲線Ｈ５になるほどの強度で赤外線光をＭＩＴ素子８００に照射する。このように、赤外線光をＭＩＴ素子８００に照射すれば、ＭＩＴ素子８００のＭＩＴ発生電圧がすでに印加された直流電圧、すなわち、１９Ｖより低くなりつつ、ＭＩＴ素子８００に不連続ＭＩＴが発生することになる。
【００５８】
その後、急激な電流の増加によって、ＭＩＴ素子８００に印加される電圧が急激に小さくなる。しかしながら、制限された最大通電電流量によって、素子のＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅が２Ｖ以内に小さく維持され、これはすなわち、通電電流をＭＩＴ発生以前の値に減少させる。すなわち、ＭＩＴ素子８００の抵抗が急増し、その後急増したＭＩＴ素子８００の抵抗のために、再び素子に印加された電圧が急増しつつ、素子に不連続ＭＩＴが再び発生して電流が急激に増加することになる。その後にも、上記の過程が同一に反復して進められることによって、ＭＩＴ素子８００に印加される電圧に発振現象が観測される。
【００５９】
図７は、図６の回路図において、ＭＩＴ素子で発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【００６０】
図７を参照すれば、ＭＩＴ素子に印加された電圧に対する発振現象は、０．１４ｍｓほどの周期、すなわち、７．３ｋＨｚほどの周波数を有した発振波形を示していることが分かる。そのようなＭＩＴ素子の発振現象は、光源９００を介した赤外線光が照射される間だけ維持され、集光された赤外線光を遮断するようになれば、ＭＩＴ素子の発振現象は、消滅することになる。
【００６１】
一方、ＭＩＴ素子の保護及び適切な周波数の発振波形を得るために、ＭＩＴ素子に連結される抵抗素子の抵抗値は、ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、数百Ωから数十ｋΩまで変化させることができる。
【００６２】
図８は、図７の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【００６３】
図８を参照すれば、図７で概略的に計算した通り、図６の発振回路に赤外線光を照射してＭＩＴ発振を観測した場合、ＭＩＴ素子に印加された電圧の発振波形の基本周波数が７．３ｋＨｚほどであることを確認することができる。
【００６４】
図９は、本発明の他の実施例によるＭＩＴ素子での発振現象観測のための短パルス電圧を利用する回路図である。
【００６５】
図９を参照すれば、本実施例のＭＩＴ素子基盤の発振回路は、水平型構造のＭＩＴ素子８００、ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源６００ａ、及びＭＩＴ素子８００に直列連結された抵抗素子７００を備える。本実施例のＭＩＴ発振回路も、必要によって、電源６００ａ、ＭＩＴ素子８００または抵抗素子７００などに直列、並列または直並列に連結されるキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを含むことができることはいうまでもない。
【００６６】
本実施例の発振回路は、通電電流が流れる時間を短くし、発生するジュール熱を最小化させるために、電気短パルス電圧を印加できる電源６００ａを利用する。このように電気短パルス電圧を利用する場合には、ＭＩＴ素子８００に急激なＭＩＴが発生した後にも、ＭＩＴ素子８００に大きい電流が流れる時間を、数十μｓ以下の短時間に制限でき、それによって、ＭＩＴ素子に発生するジュール熱を減少させ、ＭＩＴ素子の電圧−電流ヒステリシス幅を小さくし、ＭＩＴ素子の発振現象を容易に観測できるようにすることができる。このときに印加される短パルス電圧のピーク電圧値は、ＭＩＴ発生電圧以上でなければならない。
【００６７】
本実施例の発振回路で発振現象を起こす方法は、次の通りである。
【００６８】
まず、ＭＩＴ素子８００に、電源６００ａを介して、約２０μｓほどのパルス幅を有する短パルス電圧を印加する。そのような短パルス電圧が印加されれば、パルス電圧のピーク電圧値がＭＩＴ発生電圧を超える瞬間から、ＭＩＴ素子８００の抵抗減少によって電流が急増し、それによって、印加された電圧のほとんどが抵抗素子７００にかかり、ＭＩＴ素子８００にかかる電圧は、ＭＩＴ消滅電圧より低くなる。従って、再びＭＩＴ素子８００の抵抗が急激に増加して、通電電流は、ＭＩＴ発生以前の値に戻る。一方、このように、通電電流がＭＩＴ発生以前の値に戻る理由は、数十μｓ以下の短い電流通電時間によって、ジュール熱の発生が最小になり、それによって、素子のＭＩＴ電圧−電流ヒステリシス幅が小さく維持されるためである。
【００６９】
次に、急増したＭＩＴ素子８００の抵抗のために、ＭＩＴ素子８００に印加された電圧は急増しつつＭＩＴ発生電圧を超えるようになり、再び不連続ＭＩＴが発生して電流が急激に増加する。その後、そのような過程が同一に反復され、その結果、ＭＩＴ素子８００の電圧に対する発振現象として現れることになる。
【００７０】
図１０は、図９の回路図を介してＭＩＴ素子から発生した電圧発振現象を測定したデータに係るグラフである。
【００７１】
図１０を参照すれば、ＭＩＴ素子に印加された電圧に対する発振現象は、２．０５μｓほどの周期、すなわち、４８８ｋＨｚほどの周波数を有した発振波形を示していることが分かる。そのようなＭＩＴ素子の発振現象は、電源６００ａを介して印加された短パルス電圧のパルス幅、すなわち、２０μｓ間隔でのみ発生し、パルス電圧が消えれば、ＭＩＴ発振現象もまた消滅する。また、パルス電圧の大きさをＭＩＴ消滅電圧以下に減少させれば、発振現象を消滅させることができる。
【００７２】
一方、前述のように、ＭＩＴ素子の保護、及び適切な周波数の発振波形を得るために、ＭＩＴ素子に連結される抵抗素子の抵抗値は、ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、数百Ωから数十ｋΩまで変化させることができることはいうまでもない。
【００７３】
図１１は、図１０の電圧発振波形を高速フーリエ変換させた結果を示すグラフである。
【００７４】
図１１を参照すれば、図１０で概略的に計算した通り、図９の発振回路に、２０μｓほどのパルス幅を有する短パルス電圧を印加してＭＩＴ発振を観測した場合、ＭＩＴ素子に印加された電圧の発振波形の基本周波数が、４８８ｋＨｚほどであることを確認することができる。
【００７５】
従来技術に言及された有機物を利用した発振と比較してみるとき、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子及び抵抗素子を利用して簡単に発振回路を構成でき、ＭＩＴ素子、すなわちＭＩＴ薄膜に直流定電圧を印加した後、電磁波光源を照射するか、または電気短パルス電圧を印加する方法を用いて、容易に発振特性を誘導することができる。また、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、発振波形が連続的な変化ではないランプ（rump）型に近い電圧増加形態、すなわち、発振波形が不連続に近い電圧降下を示すという側面で、有機物質を利用した発振と大きな差異点を有する。さらに、発振周波数の側面から見た発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、有機物質を使用した発振素子の場合に比べ、発振周波数を１００〜１０，０００倍以上増加させることができるという長所を有する。例えば、本実施例で発振周波数は、十〜数百ｋＨｚまで発生することを確認することができる。
【００７６】
一方、本発明によるＭＩＴ素子基盤の発振回路での発振現象は、赤外線の強度または印加電圧の大きさのみを簡単に調節することによって、発振現象を発生及び消滅させることができるために、直流電圧及び電流を交流電圧及び電流に変換することができる機能を有し、そのような機能はサイリスタ、オシレータ、ＭＩＴ電池、ＭＩＴ発光素子、ＭＩＴセンサ、ＭＩＴ ２端子スイッチング素子、ＭＩＴ ３端子スイッチング素子（トランジスタ）、ＭＩＴメモリ、ＭＩＴ振動子、及びＭＩＴ ＲＦ素子のような電子素子に有用に応用することができる。
【００７７】
上記のように、本発明及び発振回路の駆動方法にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路において、発振回路はＭＩＴ素子及び抵抗素子を用いて簡単に構成することができる。すなわち、従来のサイリスタまたはオシレータを具現するために、様々な電気素子、例えば増幅器、帰還回路などが要求される。しかしながら、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子と連続的に接続された抵抗素子を加えることだけによって構成することができる。
【００７８】
また、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、赤外線光の強度または適用する電圧の振幅を調節することによって、発振現象を簡単に発生したり消滅したりすることができ、有機物を用いる従来の発振素子の発振周波数よりも大きい１００〜１００００以上に増加した発振周波数を生成することができる。
【００７９】
一方、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、直流電圧及び直流電流を交流電圧及び交流電流に変換する機能を有するため、この機能はＭＩＴ現象が用いられる電気素子（例えばサイリスタ、オシレータ、ＭＩＴ太陽電池、ＭＩＴ発光素子）に効率的に用いられることができる。
【００８０】
本発明は、それらの例示的な実施形態を参照して特に示され、説明された一方で、以下の特許請求の範囲によって定められるように形式及び細部で様々な変更が本発明の概念及び範囲から逸脱せずになされることができることを当業者は理解されよう。
【００８１】
本発明は、金属−絶縁体転移（ＭＩＴ）に関し、より詳細には発振現象をＭＩＴ素子を用いて観察することができる回路に関する。本発明及び発振回路の駆動方法にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路において、発振回路はＭＩＴ素子及び抵抗素子を用いて簡単に構成することができる。すなわち、従来のサイリスタまたはオシレータを具現するために、様々な電気素子、例えば増幅器、帰還回路などが要求される。しかしながら、本発明にかかるＭＩＴ素子基盤の発振回路は、ＭＩＴ素子と連続的に接続された抵抗素子を加えることだけによって構成することができる。
【００８２】
以上、本発明について、図面に図示された実施例を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することが可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属−絶縁体転移（metal-insulator transition：ＭＩＴ）薄膜と、前記ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが発生するＭＩＴ素子と、
前記ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、
前記ＭＩＴ素子に最大通電電流を制限しつつ直流定電圧を印加する電源と、
前記ＭＩＴ素子に電磁波を照射する光源とを備え、
前記光源を介した電磁波照射によって、前記ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２】
前記光源は赤外線光源であり、
前記ＭＩＴ素子に照射される前記光源の赤外線強度が増加すれば、前記ＭＩＴ素子の前記ＭＩＴ発生電圧が低くなることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項３】
前記赤外線強度を調節し、前記ＭＩＴ素子の前記不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節することを特徴とする請求項２に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項４】
前記不連続ＭＩＴの発生または消滅を介して、前記発振特性が生じることを特徴とする請求項３に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項５】
前記発振回路の発振特性は、前記不連続ＭＩＴが発生する強度以上の赤外線を照射する間に発生することを特徴とする請求項３に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項６】
ＭＩＴ薄膜と、前記ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが発生するＭＩＴ素子と、
前記ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、
前記ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源とを備え、
前記短パルス電圧の印加によって、前記ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項７】
前記電源から印加する短パルス電圧のピーク値は、前記ＭＩＴ発生電圧以上であることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項８】
前記短パルス電圧のパルス幅は、前記ＭＩＴ素子から発生するジュール熱を最小にする大きさを有することを特徴とする請求項７に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項９】
前記発振回路の発振特性は、前記短パルス電圧のパルス幅内で維持されることを特徴とする請求項７に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１０】
前記ＭＩＴ素子は、
基板と、
前記基板上に形成された第１の電極薄膜と、
前記第１電極薄膜の上部に形成され、低濃度の正孔を含むＭＩＴ薄膜と、
前記ＭＩＴ薄膜の上部に形成された第２の電極薄膜とを備える垂直型構造を有することを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１１】
前記ＭＩＴ素子は、
基板と、
前記基板上部の一部に形成された低濃度の正孔を含むＭＩＴ薄膜と、
前記基板上部に、ＭＩＴ薄膜の一側面及び上面の一部に形成された第１の電極薄膜と、
前記基板上部に、ＭＩＴ薄膜の前記一側面に対向する他側面及び上面の一部に形成された第２の電極薄膜とを備える水平型構造を有することを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１２】
前記ＭＩＴ薄膜は、
Ａｌ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＭｇＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、
ＡｌxＴｉyＯ、ＺｎxＴｉyＯ、ＺｒxＴｉyＯ、ＴａxＴｉyＯ、ＶxＴｉyＯ、ＬａxＴｉyＯ、ＢａxＴｉyＯ及びＳｒxＴｉyＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、
ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）、Ｓｉ及びＧｅのうち、少なくとも一つが含まれた半導体物質とのうちから、少なくとも１つの物質を含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１３】
前記ＭＩＴ薄膜は、
低濃度の正孔が添加されたｐ型無機物半導体、ｐ型無機物絶縁体、ｐ型有機物半導体及びｐ型有機物絶縁体のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１４】
前記ＭＩＴ薄膜は、
酸素、炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、半導体化合物（III−Ｖ族、II−IV族）、遷移金属元素、希土類元素、及びランタン系元素のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１５】
前記ＭＩＴ薄膜は、
ｎ型半導体及び絶縁体を含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１６】
前記電極薄膜は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＷ、ＷＮ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、poly−Ｓｉ、ＩｒＯ、ＲｕＯ、ＩｎＳｎＯ（ＩｎＯ：Ｓｎ）及びＺｎＯのうち、少なくとも一つを含む物質から形成されたことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１７】
前記抵抗素子は、前記ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、抵抗値が１００Ω〜１００ｋΩまですることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１８】
前記発振回路は、前記電源、ＭＩＴ素子及び抵抗素子のうち、少なくとも一つに直列または並列に連結されるか、または直列及び並列に連結されたキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１９】
前記発振回路は、発振特性が要求される装置またはシステムに利用されることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２０】
前記装置は、直流電圧及び直流電流を交流電圧及び交流電流に変換させる装置であることを特徴とする請求項１９に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２１】
前記装置やシステムは、ＭＩＴ電池、ＭＩＴ発光素子、ＭＩＴセンサ、ＭＩＴ ２端子スイッチング素子、ＭＩＴ ３端子スイッチング素子（トランジスタ）、ＭＩＴメモリ、ＭＩＴ振動子、及びＭＩＴ ＲＦ素子のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１９に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２２】
前記光源を介して赤外線を照射することによって、前記発振回路で発振特性を駆動することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項２３】
前記発振特性は、前記赤外線照射を介してなされ、
前記ＭＩＴ素子に照射される前記赤外線の強度を調節し、前記ＭＩＴ素子の前記不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節することによって、前記発振特性を生じさせることを特徴とする請求項２２に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項２４】
前記短パルス電圧を印加する電源を介して短パルス電圧を印加することによって、前記発振回路で発振特性を駆動することを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項２５】
前記発振特性は、前記電源を介した短パルス電圧の印加を介してなされ、
前記短パルス電圧のピーク値を前記ＭＩＴ発生電圧以上として、
前記短パルス電圧のパルス幅を前記ＭＩＴ素子から発生するジュール熱が最小になる大きさに設定して印加することによって、前記発振特性を生じさせることを特徴とする請求項２４に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項１】
金属−絶縁体転移（metal-insulator transition：ＭＩＴ）薄膜と、前記ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが発生するＭＩＴ素子と、
前記ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、
前記ＭＩＴ素子に最大通電電流を制限しつつ直流定電圧を印加する電源と、
前記ＭＩＴ素子に電磁波を照射する光源とを備え、
前記光源を介した電磁波照射によって、前記ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２】
前記光源は赤外線光源であり、
前記ＭＩＴ素子に照射される前記光源の赤外線強度が増加すれば、前記ＭＩＴ素子の前記ＭＩＴ発生電圧が低くなることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項３】
前記赤外線強度を調節し、前記ＭＩＴ素子の前記不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節することを特徴とする請求項２に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項４】
前記不連続ＭＩＴの発生または消滅を介して、前記発振特性が生じることを特徴とする請求項３に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項５】
前記発振回路の発振特性は、前記不連続ＭＩＴが発生する強度以上の赤外線を照射する間に発生することを特徴とする請求項３に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項６】
ＭＩＴ薄膜と、前記ＭＩＴ薄膜に接続される電極薄膜とを具備し、ＭＩＴ発生電圧で不連続ＭＩＴが発生するＭＩＴ素子と、
前記ＭＩＴ素子に直列に連結される抵抗素子と、
前記ＭＩＴ素子に短パルス電圧を印加する電源とを備え、
前記短パルス電圧の印加によって、前記ＭＩＴ素子で発振特性が生じるＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項７】
前記電源から印加する短パルス電圧のピーク値は、前記ＭＩＴ発生電圧以上であることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項８】
前記短パルス電圧のパルス幅は、前記ＭＩＴ素子から発生するジュール熱を最小にする大きさを有することを特徴とする請求項７に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項９】
前記発振回路の発振特性は、前記短パルス電圧のパルス幅内で維持されることを特徴とする請求項７に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１０】
前記ＭＩＴ素子は、
基板と、
前記基板上に形成された第１の電極薄膜と、
前記第１電極薄膜の上部に形成され、低濃度の正孔を含むＭＩＴ薄膜と、
前記ＭＩＴ薄膜の上部に形成された第２の電極薄膜とを備える垂直型構造を有することを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１１】
前記ＭＩＴ素子は、
基板と、
前記基板上部の一部に形成された低濃度の正孔を含むＭＩＴ薄膜と、
前記基板上部に、ＭＩＴ薄膜の一側面及び上面の一部に形成された第１の電極薄膜と、
前記基板上部に、ＭＩＴ薄膜の前記一側面に対向する他側面及び上面の一部に形成された第２の電極薄膜とを備える水平型構造を有することを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１２】
前記ＭＩＴ薄膜は、
Ａｌ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＭｇＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、
ＡｌxＴｉyＯ、ＺｎxＴｉyＯ、ＺｒxＴｉyＯ、ＴａxＴｉyＯ、ＶxＴｉyＯ、ＬａxＴｉyＯ、ＢａxＴｉyＯ及びＳｒxＴｉyＯのうち、少なくとも一つが含まれた酸化膜物質と、
ＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）、Ｓｉ及びＧｅのうち、少なくとも一つが含まれた半導体物質とのうちから、少なくとも１つの物質を含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１３】
前記ＭＩＴ薄膜は、
低濃度の正孔が添加されたｐ型無機物半導体、ｐ型無機物絶縁体、ｐ型有機物半導体及びｐ型有機物絶縁体のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１４】
前記ＭＩＴ薄膜は、
酸素、炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、半導体化合物（III−Ｖ族、II−IV族）、遷移金属元素、希土類元素、及びランタン系元素のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１５】
前記ＭＩＴ薄膜は、
ｎ型半導体及び絶縁体を含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１６】
前記電極薄膜は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＷ、ＷＮ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、poly−Ｓｉ、ＩｒＯ、ＲｕＯ、ＩｎＳｎＯ（ＩｎＯ：Ｓｎ）及びＺｎＯのうち、少なくとも一つを含む物質から形成されたことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１７】
前記抵抗素子は、前記ＭＩＴ素子の電圧−電流特性によって、抵抗値が１００Ω〜１００ｋΩまですることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１８】
前記発振回路は、前記電源、ＭＩＴ素子及び抵抗素子のうち、少なくとも一つに直列または並列に連結されるか、または直列及び並列に連結されたキャパシタ及びインダクタのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項１９】
前記発振回路は、発振特性が要求される装置またはシステムに利用されることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２０】
前記装置は、直流電圧及び直流電流を交流電圧及び交流電流に変換させる装置であることを特徴とする請求項１９に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２１】
前記装置やシステムは、ＭＩＴ電池、ＭＩＴ発光素子、ＭＩＴセンサ、ＭＩＴ ２端子スイッチング素子、ＭＩＴ ３端子スイッチング素子（トランジスタ）、ＭＩＴメモリ、ＭＩＴ振動子、及びＭＩＴ ＲＦ素子のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１９に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路。
【請求項２２】
前記光源を介して赤外線を照射することによって、前記発振回路で発振特性を駆動することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項２３】
前記発振特性は、前記赤外線照射を介してなされ、
前記ＭＩＴ素子に照射される前記赤外線の強度を調節し、前記ＭＩＴ素子の前記不連続ＭＩＴが発生または消滅するように調節することによって、前記発振特性を生じさせることを特徴とする請求項２２に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項２４】
前記短パルス電圧を印加する電源を介して短パルス電圧を印加することによって、前記発振回路で発振特性を駆動することを特徴とする請求項６に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【請求項２５】
前記発振特性は、前記電源を介した短パルス電圧の印加を介してなされ、
前記短パルス電圧のピーク値を前記ＭＩＴ発生電圧以上として、
前記短パルス電圧のパルス幅を前記ＭＩＴ素子から発生するジュール熱が最小になる大きさに設定して印加することによって、前記発振特性を生じさせることを特徴とする請求項２４に記載のＭＩＴ素子基盤の発振回路の駆動方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１０−５１０７４６（Ｐ２０１０−５１０７４６Ａ）
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３８３１０（Ｐ２００９−５３８３１０）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００５４７６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６２９５６
【国際公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００５４７６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６２９５６
【国際公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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