合肥研究院研究發(fā)明極化二極管

二極管電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管)則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流”功能。二極管較為普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過，反向時(shí)阻斷。 　　

近期，中科院合肥研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心盛志高研究團(tuán)隊(duì)與中科院物理所、中科院寧波材料所科研人員合作，發(fā)明了一種新型電子元器件——“極化二極管”，可能成為未來電子器件的基礎(chǔ)元件。 　　

研究團(tuán)隊(duì)通過電疲勞的方法在介電材料鈦酸鍶(SrTiO3)中引入適量的氧空位。這些氧空位與其周圍的電子組成“極化子”，這些“極化子”在電場(chǎng)作用下可以形成電極化(P)。然后，通過制備金屬鈦與疲勞鈦酸鍶組成的異質(zhì)結(jié)，構(gòu)建出具有整流效應(yīng)的元器件。 　　

借助強(qiáng)磁場(chǎng)中心穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)超導(dǎo)磁體下超快光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)該元器件進(jìn)行了細(xì)致研究。研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)該元器件施加負(fù)電場(chǎng)(-V)時(shí)，界面形成了一個(gè)非常弱的極化P；對(duì)該元器件施加正電場(chǎng)(+V)時(shí)，界面形成了一個(gè)非常強(qiáng)的極化P。這一非對(duì)稱性P-V 關(guān)系表明該器件具有極化整流效應(yīng)，是一種極化二極管，可能成為未來電子器件的基礎(chǔ)元件。 　　

從遷移的角度來說，電子可以分成兩類：巡游電子和局域電子。對(duì)于以巡游電子為載體的電子元器件，電場(chǎng)作用下的電流(J)與電壓(V)關(guān)系有兩種。第一種是具有對(duì)稱 J-V 關(guān)系的電阻元件；第二種是具有非對(duì)稱性 J-V 關(guān)系(整流效應(yīng))的電流二極管。電流二極管被廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)、計(jì)算、通信、顯示等領(lǐng)域，已經(jīng)成為現(xiàn)代電子學(xué)中較為關(guān)鍵的基礎(chǔ)元器件。而對(duì)于以局域電子為載體的電子元器件來說，情況略有不同。 　　

另外，具有對(duì)稱性電極化(P)與電壓(V)關(guān)系的電容等元器件早已被發(fā)明。而對(duì)于具有非對(duì)稱性 P-V 關(guān)系(極化整流效應(yīng))的電子元器件至今未見報(bào)道。因此，如果能尋找到一種非對(duì)稱 P-V 關(guān)系，形成電極化的整流效應(yīng)，則可以制成極化二極管，將在整流器、儲(chǔ)存器及計(jì)算等領(lǐng)域有著非常重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。 　　

最后，小編了解到，二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關(guān)二極管、旋轉(zhuǎn)二極管等。 　　

按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個(gè)“PN結(jié)”。由于是點(diǎn)接觸，只允許通過較小的電流(不超過幾十毫安)，適用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流(幾安到幾十安)，主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。