VO2 射频器件的电开关动力学与宽带微波特性
材料科学
2013-06-04 v1
摘要
二氧化钒 (VO2) 是一种关联电子系统，其在室温以上具有金属 - 绝缘体相变 (MIT) 特性，因此在高速开关器件中备受关注。在此，我们将 VO2 集成到两端共面波导中，并证明了在电驱动（即通过偏置电压，称为 E-MIT）和热驱动（T-MIT）的相变中，均能实现相同量级 (>10^3) 的大电阻调制。我们研究了 E-MIT 的瞬态开关特性，并观察到两个可区分的时间尺度。我们发现电导率存在突变，上升时间约为 10 ns，随后是振荡阻尼至稳态，时间尺度为几 {\mu}s。我们表征了开启状态下的射频功率响应，发现高射频输入功率驱动 VO2 进一步进入金属相，表明相变的电磁辐射开关是可能的。我们测量了高达 13.5 GHz 的 S 参数射频特性。在开启状态下，插入损耗在整个频率范围内显著平坦，为 2.95 dB，而在关闭状态下观察到超过 25 dB 的充分隔离度。我们能够使用集总元件模型和 3D 电磁模型准确模拟射频响应。对我们结果的外推表明，优化器件几何结构可以进一步降低插入损耗，并保持高达 40 GHz 的宽带平坦度。
引用
@article{arxiv.1306.0292,
title = {Electrical switching dynamics and broadband microwave characteristics of VO2 RF devices},
author = {Sieu D. Ha and You Zhou and Christopher J. Fisher and Shriram Ramanathan and Jacob P. Treadway},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.0292},
year = {2013}
}