专利名称：一种电流振荡器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及振荡器技术领域，尤其涉及一种电流振荡器及其制备方法。
背景技术：
振荡器(oscillator)是用来产生重复电子信号(通常是正弦波、方波或三角波) 的电子元件。在许多电子系统中振荡器是重要的单元之一，例如微处理器的时钟产生电路和无线接收机中的本机振荡电路中均包括了振荡器。振荡器主要可以分成谐波振荡器 (harmonic oscillator)与弛张振荡器(relaxation oscillator)。谐波(正弦波)振荡器是指不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压(电流)的电子元件。谐波振荡器的基本原理是依靠电路自激振荡而产生正弦波输出，通常是把一个窄频滤波器的输出接到放大器，又把放大器的输出接回窄频滤波器的输入，当放大器的电源开始工作的瞬间，在放大器的输出端只有噪声，这些噪声传到窄频滤波器的输入端，使噪声中的特定部分的频率被滤波出来，出现在窄频滤波器的输出端，然后由放大器放大后再进入滤波电路滤波，如此反复直到输出信号是预期信号为止。正弦波振荡器被广泛用于各种电子设备中，还可用作高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。驰张振荡器是主要用来产生非正弦波输出信号，如方波或三角波的电子元件。驰张振荡器的工作原理是其内含有如电晶体之类的非线性元件，该非线性元件可以周期性地把储存于电容或电感中的能量释放出来，使得输出信号波形瞬间改变。通常产生方波的驰张振荡器用在序向逻辑电路，例如计时器或计数器中用于产生时脉信号。输出三角波或锯齿波的驰张振荡器用在以时间为基准的示波器或电视阴极射线管，以产生水平反射信号。
发明内容
本发明的技术目的是针对上述现有技术，提供一种新型的电流振荡器，具有结构简单、易于集成等优点。本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为一种电流振荡器，由第一电极，第二电极，以及设置在第一电极和第二电极之间的中间层组成，该中间层由过渡金属氧化物薄膜形成，并且过渡金属氧化物薄膜的厚度为50nm 200nm，在第一电极和第二电极上施加一定电压时电流呈周期性振荡输出。所述的中间层包括但不限于氧化锌(SiO)薄膜或铁酸铋(BiFeO3)薄膜。所述的第一电极和第二电极的材料可以采用金属、金属氮化物、透明导电氧化物、 掺杂的半导体、有机导体、导电高分子、有机高分子超导体中的一种或者两种以上的组合物。所述的金属、金属氮化物及掺杂的半导体包括但不限于钼(Pt)或铌(Nb)，透明导电氧化物包括但不限于氧化铟锡(ITO)。本发明一种电流振荡器的制备方法，包括以下步骤步骤1、在基底表面形成导电薄膜作为第一电极；
步骤2、在第一电极表面通过磁控溅射的方式制备过渡金属氧化物薄膜；步骤3、在过渡金属氧化物薄膜表面制备导电薄膜作为第二电极。所述步骤1中的基底包括但不限于普通硅片、石英玻璃、无机盐或者绝缘性能良好的聚合物薄膜。所述的聚合物包括但不限于聚酰亚胺、聚酯、聚醚砜、聚醚酮或聚醚醚酮。所述的步骤3中，采用溅射、热蒸发或者电子束蒸发的方法制备第二电极，第二电极采用掩膜板或者光刻的方法成型。上述制备方法还可以包括步骤4、采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀的方法在步骤3已获得的结构基础上制备出隔离的器件结构。与现有技术相比，本发明提供了一种新型的电流振荡器，该振荡器由第一电极、中间层和第二电极组成，中间层采用过渡金属氧化物薄膜，当第一电极和第二电极之间输入一定电压时，振荡器可以周期性输出振荡电流，从而实现直流交流信号的转换。本发明的电流振荡器结构简单，无需复杂的各级电路，尺寸小，能够进行大规模集成，并且与现有的 CMOS工艺兼容性良好，因此在频率响应器件领域具有潜在的应用价值。
图1为本发明电流振荡器的基本结构示意图；图2是本发明实施例中振荡器电流随电压周期性变化曲线。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1所示，电流振荡器的基本结构包括基底，基底上设置厚度为200nm的第一电极，第一电极表面设置厚度约为IOOnm的氧化锌薄膜作为中间层，中间层的表面设置ITO作为第二电极，第二电极厚度约为200nm。上述电流振荡器的制备方法如下(1)利用石英玻璃或普通玻璃作为基底；(2)利用磁控溅射法在基底表面制备厚度为200nm的ITO作为第一电极；(3)利用磁控溅射法在ITO第一电极上制备厚度为IOOnm的氧化锌薄膜；(4)利用磁控溅射或脉冲激光沉积法结合掩膜板的方法在氧化锌薄膜上制备由 ITO制成的第二电极，第二电极厚度约为200nm;(5)采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀的方法在步骤4已获得的结构基础上制备出隔离的器件结构。如图2所示，利用半导体参数分析仪测试了上述方法制得的振荡器的电流-电压特性。扫描偏压加在第一电极和第二电极上，图2中箭头方向为电压扫描的方向。当扫描电压达到8V左右时，输出电流呈现突然的跳变，继续增大电压，则表现为周期性振荡的频率输出特性，其中电流振荡峰值之间的间隔为0. 42V，电流振荡的振幅为2. 6mA 3. 2mA。重复进行电压扫描，电流均表现出如图2所示的振荡特性，振荡峰尖和峰谷的电流比值可达6 倍以上。
权利要求
1.一种电流振荡器，其特征是由第一电极，第二电极，以及设置在第一电极和第二电极之间的中间层组成，所述的中间层由过渡金属氧化物薄膜形成，并且过渡金属氧化物薄膜的厚度为50nm 200nm，在第一电极和第二电极上施加一定电压时电流呈周期性振荡输出ο
2.根据权利要求1所述的电流振荡器，其特征是所述的中间层为氧化锌薄膜或者铁酸铋薄膜。
3.根据权利要求1或2所述的电流振荡器，其特征是所述的第一电极和第二电极的材料是金属、金属氮化物、透明导电氧化物中的一种或者两种以上的组合物。
4.根据权利要求1或2所述的电流振荡器的制备方法，其特征是包括以下步骤 步骤1、在基底表面形成导电薄膜作为第一电极；步骤2、在第一电极表面通过磁控溅射的方式制备过渡金属氧化物薄膜； 步骤3、在过渡金属氧化物薄膜表面制备导电薄膜作为第二电极。
5.根据权利要求4所述的电流振荡器的制备方法，其特征是所述的基底为普通硅片、 石英玻璃、无机盐或者聚合物薄膜。
6.根据权利要求4所述的电流振荡器的制备方法，其特征是所述的聚合物为聚酰亚胺、聚酯、聚醚砜、聚醚酮或者聚醚醚酮。
7.根据权利要求4所述的电流振荡器的制备方法，其特征是所述的步骤3中采用溅射、热蒸发或者电子束蒸发的方法制备第二电极。
8.根据权利要求4所述的电流振荡器的制备方法，其特征是还包括以下步骤4 步骤4、采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀的方法在步骤3已获得的结构基础上制备出隔离的器件结构。
全文摘要
本发明公开了一种新型的电流振荡器，该振荡器由第一电极，第二电极，以及设置在第一电极和第二电极之间的中间层组成，中间层采用过渡金属氧化物薄膜，并且过渡金属氧化物薄膜的厚度为50nm～200nm，在第一电极和第二电极输入一定电压时能够周期性输出振荡电流，实现直流交流信号的转换。与现有技术相比，本发明的电流振荡器结构简单，无需复杂的各级电路，尺寸小，能够进行大规模集成，并且与现有的CMOS工艺兼容性良好，因此在频率响应器件领域具有潜在的应用价值。
文档编号H03H9/15GK102315834SQ201110113939
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者朱小健, 李润伟, 苏文静, 诸葛飞 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所