JP2009055570A - Voltage controlled oscillator - Google Patents
Voltage controlled oscillator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009055570A JP2009055570A JP2007222930A JP2007222930A JP2009055570A JP 2009055570 A JP2009055570 A JP 2009055570A JP 2007222930 A JP2007222930 A JP 2007222930A JP 2007222930 A JP2007222930 A JP 2007222930A JP 2009055570 A JP2009055570 A JP 2009055570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- switching element
- resistance
- resistance switching
- controlled oscillator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXSVTGQIXJXKJR-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Ti] Chemical compound [Mg].[Ti] SXSVTGQIXJXKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
【課題】構造が簡単で制御電源が不要な電圧制御発振器を提供する。
【解決手段】本発明の電圧制御発振器は、抵抗スイッチング素子１１と、抵抗スイッチング素子１１に直列接続された抵抗１２とを含む回路を備える。そして、その回路に直流電圧が印加される。抵抗スイッチング素子１１の好ましい一例は、二酸化バナジウム結晶の薄膜１１ｂを用いて構成された抵抗スイッチング素子である。二酸化バナジウム結晶の薄膜１１ｂの厚さは、たとえば２μｍ以下である。
【選択図】図２A voltage-controlled oscillator having a simple structure and requiring no control power supply is provided.
A voltage-controlled oscillator according to the present invention includes a circuit including a resistance switching element and a resistor connected in series to the resistance switching element. A DC voltage is applied to the circuit. A preferred example of the resistance switching element 11 is a resistance switching element configured using a thin film 11b of vanadium dioxide crystal. The thickness of the vanadium dioxide crystal thin film 11b is, for example, 2 μm or less.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、電圧制御発振器に関する。 The present invention relates to a voltage controlled oscillator.
制御電圧によって発振周波数を制御する電圧制御発振器（ＶＣＯ）は、従来から研究・提案されてきた（たとえば特許文献１）。これらは、すでに市販されており、マイクロ波送受信器などの無線装置など、様々な分野で利用されている。
しかし、従来から提案されている電圧制御発振器は、トランジスタやコンデンサなどの多数の素子を用いて構成されている。また、従来の電圧制御発振器では、駆動電源の他に、周波数を制御するための制御電源を必要としていた。 However, conventionally proposed voltage controlled oscillators are configured using a large number of elements such as transistors and capacitors. Further, the conventional voltage controlled oscillator requires a control power source for controlling the frequency in addition to the drive power source.
このような状況において、本発明は、構造が簡単で制御電源が不要な、新規な電圧制御発振器を提供することを目的の１つとする。 Under such circumstances, it is an object of the present invention to provide a novel voltage controlled oscillator that has a simple structure and does not require a control power supply.
上記目的を達成するために検討した結果、発明者らは、抵抗スイッチング素子を用いることによって電圧制御発振器を構成できることを見出した。本発明は、この新規な知見に基づく発明である。 As a result of studying to achieve the above object, the inventors have found that a voltage controlled oscillator can be configured by using a resistance switching element. The present invention is based on this novel finding.
すなわち、本発明の電圧制御発振器は、抵抗スイッチング素子と、前記抵抗スイッチング素子に直列接続された抵抗とを含む回路を備え、前記回路に直流電圧が印加される。 That is, the voltage controlled oscillator of the present invention includes a circuit including a resistance switching element and a resistor connected in series to the resistance switching element, and a DC voltage is applied to the circuit.
本発明の電圧制御発振器は、回路要素の数が少なく、また、駆動するための電源が１系統でよい。そのため、本発明の電圧制御発振器は、市販されている電圧制御発振器と比較して、構成が非常に簡単である。また、本発明の電圧制御発振器は、振動電圧の振幅を大きくすることが可能である。 The voltage controlled oscillator according to the present invention has a small number of circuit elements and a single power source for driving. Therefore, the voltage controlled oscillator of the present invention has a very simple configuration as compared with a commercially available voltage controlled oscillator. The voltage controlled oscillator of the present invention can increase the amplitude of the oscillating voltage.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態および実施例に限定されない。以下の説明では、特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to the following embodiments and examples. In the following description, specific numerical values and specific materials may be exemplified, but other numerical values and other materials may be applied as long as the effect of the present invention is obtained.
［電圧制御発振器］
本発明の電圧制御発振器は、抵抗スイッチング素子と、抵抗スイッチング素子に直列接続された抵抗とを含む回路を備え、その回路に直流電圧が印加される。
[Voltage controlled oscillator]
The voltage controlled oscillator of the present invention includes a circuit including a resistance switching element and a resistor connected in series to the resistance switching element, and a DC voltage is applied to the circuit.
抵抗スイッチング素子は、電界（電圧）の印加によって相転移が生じ、それに伴って不連続な抵抗変化を示す素子である。抵抗スイッチング素子の抵抗変化の一例を、図１に模式的に示す。なお、本発明で用いられる抵抗スイッチング素子は、相転移によって抵抗変化が生じる素子である。抵抗ランダムアクセスメモリ（ＲＲＡＭ）などでは、抵抗スイッチング特性を示す素子として、酸化物薄膜の酸化／還元反応に由来する抵抗スイッチング特性を示す素子が用いられているが、本発明で用いられる抵抗スイッチング素子とは異なる。 The resistance switching element is an element that undergoes a phase transition due to application of an electric field (voltage) and exhibits a discontinuous resistance change along with the phase transition. An example of the resistance change of the resistance switching element is schematically shown in FIG. The resistance switching element used in the present invention is an element in which a resistance change occurs due to phase transition. In a resistance random access memory (RRAM) or the like, an element exhibiting resistance switching characteristics derived from an oxidation / reduction reaction of an oxide thin film is used as an element exhibiting resistance switching characteristics, but the resistance switching element used in the present invention is used. Is different.
抵抗スイッチング素子に電圧が印加されていない状態では、素子は高抵抗状態にある。その状態から印加電圧を上昇させて印加電圧の絶対値がＶHmaxに到達すると、素子の抵抗が不連続に変化し、素子は低抵抗状態になる。低抵抗状態には、印加電圧の下限値ＶLminが存在する。印加電圧の絶対値が下限値ＶLminよりも小さい場合、素子は高抵抗状態となる。 When no voltage is applied to the resistance switching element, the element is in a high resistance state. When the applied voltage is increased from that state and the absolute value of the applied voltage reaches V Hmax , the resistance of the element changes discontinuously and the element enters a low resistance state. In the low resistance state, there is a lower limit value V Lmin of the applied voltage. When the absolute value of the applied voltage is smaller than the lower limit value V Lmin , the element is in a high resistance state.
抵抗スイッチング素子は、電界誘起抵抗スイッチング特性を示す結晶に電極を接続することによって形成できる。そのような結晶としては、たとえば、二酸化バナジウム（ＶＯ2）、Ｐｒ0.5Ｃａ0.5ＭｎＯ3、チタンマグネリ相化合物ＴｉnＯ2n-1（ｎ＝２〜１０）といった結晶が挙げられる。 The resistance switching element can be formed by connecting an electrode to a crystal exhibiting electric field induced resistance switching characteristics. Examples of such crystals include crystals such as vanadium dioxide (VO 2 ), Pr 0.5 Ca 0.5 MnO 3 , and titanium magnesium phase compound Ti n O 2n-1 (n = 2 to 10).
抵抗スイッチング特性を示す結晶は、薄膜であることが好ましい。抵抗スイッチング特性を示す結晶では、相転移によってその抵抗が変化する。しかし、厚いバルク結晶では自由な相転移が阻害されるため、厚いバルク結晶は明確なスイッチング特性を示さない。そのため、抵抗スイッチング特性を示す結晶は、厚さが２μｍ以下の薄膜であることが好ましい。その薄膜の厚さは、１μｍ以下であってもよい。また、その厚さは、０．０１μｍ以上であってもよく、０．１μｍ以上であってもよい。その厚さは、一例では、０．１μｍ以上２μｍ以下である。 The crystal exhibiting resistance switching characteristics is preferably a thin film. In a crystal exhibiting resistance switching characteristics, its resistance changes due to phase transition. However, thick bulk crystals do not exhibit clear switching characteristics because free phase transitions are hindered. For this reason, the crystal exhibiting resistance switching characteristics is preferably a thin film having a thickness of 2 μm or less. The thickness of the thin film may be 1 μm or less. Further, the thickness may be 0.01 μm or more, or 0.1 μm or more. For example, the thickness is 0.1 μm or more and 2 μm or less.
抵抗スイッチング素子に直列接続される抵抗の抵抗値Ｒserを変化させることによって、発振周波数と、発振が開始する駆動電圧とを変化させることが可能である。そのため、抵抗値Ｒserは、抵抗スイッチング素子の特性、および望まれる発振器の特性に応じて選択される。抵抗には、市販の抵抗を用いてもよい。また、公知の半導体素子製造プロセスを用いて、抵抗スイッチング素子と同一基板上にモノリシックに抵抗素子を形成してもよい。 By changing the resistance value R ser of the resistor connected in series to the resistance switching element, it is possible to change the oscillation frequency and the drive voltage at which oscillation starts. Therefore, the resistance value R ser is selected according to the characteristics of the resistance switching element and the desired characteristics of the oscillator. A commercially available resistor may be used as the resistor. Alternatively, the resistance element may be formed monolithically on the same substrate as the resistance switching element by using a known semiconductor element manufacturing process.
本発明の電圧制御発振器では、抵抗スイッチング素子が、抵抗スイッチング特性を示す薄膜を含み、その薄膜が二酸化バナジウムの結晶からなることが好ましい。また、その薄膜の厚さが２μｍ以下であることが好ましい。二酸化バナジウムの結晶薄膜は、優れた抵抗スイッチング特性を示すため、それを用いることによって、優れた特性の電圧制御発振器が得られる。 In the voltage controlled oscillator of the present invention, it is preferable that the resistance switching element includes a thin film exhibiting a resistance switching characteristic, and the thin film is made of vanadium dioxide crystals. Moreover, it is preferable that the thickness of the thin film is 2 micrometers or less. Since the vanadium dioxide crystal thin film exhibits excellent resistance switching characteristics, a voltage-controlled oscillator having excellent characteristics can be obtained by using it.
二酸化バナジウム結晶の薄膜の厚さは、１μｍ以下であってもよい。また、その厚さは、０．０１μｍ以上であってもよく、０．１μｍ以上であってもよい。その厚さは、一例では、０．１μｍ以上２μｍ以下である。 The thickness of the thin film of vanadium dioxide crystal may be 1 μm or less. Further, the thickness may be 0.01 μm or more, or 0.1 μm or more. For example, the thickness is 0.1 μm or more and 2 μm or less.
抵抗スイッチング素子のサイズに特に限定はなく、たとえば１００μｍ角以下のサイズにすることが可能である。 The size of the resistance switching element is not particularly limited, and for example, it can be a size of 100 μm square or less.
過去において、二酸化バナジウムの単結晶に直列抵抗を接続した回路に、直流電圧を印加すると、二酸化バナジウムの電圧が振動することが報告されている（Ｙ．Ｔａｋｅｔａら、Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．、２７、ＰＰ．２１２〜２１４、１９７５年。および、Ｂ．Ｆｉｓｈｅｒ、Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．４９（１０）、ｐｐ．５３３９〜５３４１、１９７８年）。しかし、Ｙ．Ｔａｋｅｔａらの文献では、幅１ｍｍ、長さ２ｍｍ、厚さ１ｍｍのバルクの二酸化バナジウム単結晶が用いられた。また、Ｂ．Ｆｉｓｈｅｒの文献では、針状の二酸化バナジウム単結晶が用いられた。これらバルクの結晶は、電圧の印加によって抵抗が徐々に変化し、明確なスイッチング特性を示さない。それは、バルクの結晶では、自由な格子変形が阻害されるためであると考えられる。そのため、上記文献では、印加電圧に対する電圧振動の振幅が非常に小さかった。たとえば、Ｙ．Ｔａｋｅｔａらの文献では、１７ボルトの電源電圧に対し、電圧振動の振幅は約２ボルトであった。また、振動周波数も約０．９ｋＨｚと低かった。また、Ｂ．Ｆｉｓｈｅｒの文献では、５ボルトの電源電圧に対し、電圧振動の振幅は約０．４ボルトであり、振動周波数は約５ｋＨｚであった。 In the past, it has been reported that when a DC voltage is applied to a circuit in which a series resistor is connected to a single crystal of vanadium dioxide, the voltage of vanadium dioxide oscillates (Y. Taketa et al., Appl. Phys. Lett., 27 , PP.212-214, 1975. and B. Fisher, J. Appl.Phys.49 (10), pp.5339-5341, 1978). However, Y. In Taketa et al., A bulk vanadium dioxide single crystal having a width of 1 mm, a length of 2 mm, and a thickness of 1 mm was used. B. In the Fisher literature, needle-like vanadium dioxide single crystals were used. In these bulk crystals, the resistance gradually changes with the application of voltage, and does not exhibit clear switching characteristics. This is thought to be because free lattice deformation is hindered in bulk crystals. Therefore, in the above document, the amplitude of the voltage oscillation with respect to the applied voltage is very small. For example, Y.M. In Taketa et al., The amplitude of the voltage oscillation was about 2 volts for a power supply voltage of 17 volts. Further, the vibration frequency was as low as about 0.9 kHz. B. In the Fisher literature, for a power supply voltage of 5 volts, the amplitude of the voltage vibration was about 0.4 volts and the vibration frequency was about 5 kHz.
これに対し、本件発明者は、二酸化バナジウムの結晶薄膜が非常に明確な抵抗スイッチング特性を示し、それを用いた電圧制御発振器が非常に良好な特性を示すことを見出した。その詳細については、実施例に示す。 On the other hand, the present inventors have found that a vanadium dioxide crystal thin film exhibits very clear resistance switching characteristics, and a voltage controlled oscillator using the same exhibits very good characteristics. Details thereof will be described in Examples.
抵抗スイッチング特性を示す結晶（たとえば、二酸化バナジウムの結晶）は、気相成膜法によって形成できる。気相成膜法の好ましい一例は、パルスレーザー堆積法である。なお、結晶を堆積させる基板には、少なくとも表面が絶縁性である基板が用いられる。基板の一例は、サファイア基板（Ａｌ2Ｏ3基板）である。 A crystal exhibiting resistance switching characteristics (for example, a vanadium dioxide crystal) can be formed by a vapor deposition method. A preferred example of the vapor deposition method is a pulse laser deposition method. Note that a substrate on which at least the surface is insulative is used as a substrate on which crystals are deposited. An example of the substrate is a sapphire substrate (Al 2 O 3 substrate).
本発明の電圧制御発振器では、通常、回路に印加される直流電圧の絶対値Ｖappl（Ｖ）が以下の式を満たす。 In the voltage controlled oscillator of the present invention, the absolute value V appl (V) of the DC voltage applied to the circuit normally satisfies the following equation.
直流電圧の絶対値Ｖappl（Ｖ）が上記式（１）の右辺に等しいとき、発振が開始される。 When the absolute value V appl (V) of the DC voltage is equal to the right side of the equation (1), oscillation starts.
［実施形態１］
本発明の電圧制御発振器の一例について、構成を図２に模式的に示す。図２の発振器１０は、抵抗スイッチング素子１１と、抵抗１２と、それらに電圧を印加する直流電源１３とを備える。抵抗スイッチング素子１１は、サファイア基板１１ａと、サファイア基板１１ａ上に形成された二酸化バナジウム結晶の薄膜１１ｂとを含む。薄膜１１ｂ上には２つの電極端子が形成されており、一方は直流電源１３に接続され、他方は抵抗１２に接続されている。なお、本発明の効果が得られる限り、本発明の電圧制御発振器は、他の回路素子を含んでもよい。
[Embodiment 1]
The configuration of an example of the voltage controlled oscillator of the present invention is schematically shown in FIG. The oscillator 10 of FIG. 2 includes a resistance switching element 11, a resistor 12, and a DC power source 13 that applies a voltage to them. The resistance switching element 11 includes a sapphire substrate 11a and a thin film 11b of vanadium dioxide crystal formed on the sapphire substrate 11a. Two electrode terminals are formed on the thin film 11 b, one connected to the DC power supply 13 and the other connected to the resistor 12. As long as the effect of the present invention is obtained, the voltage controlled oscillator of the present invention may include other circuit elements.
抵抗スイッチング素子１１は、サファイア基板１１ａ上に、薄膜１１ｂと２つの電極端子とを形成することによって作製できる。 The resistance switching element 11 can be manufactured by forming the thin film 11b and two electrode terminals on the sapphire substrate 11a.
発振器１０における発振について、推測される過程を図３に示す。まず、直流電源１３を用いて所定の電圧を回路に印加することによって、抵抗スイッチング素子１１にＶHmaxを超える電圧が印加される（Ｓ１）。すると、抵抗スイッチング素子１１が、低抵抗状態に転移する（Ｓ２）。すると、抵抗１２に印加される電圧が、瞬間的に増大する（Ｓ３）。このとき抵抗１２には分極が発生している。抵抗１２の誘電率は低いので、回路を流れる電流が増加するよりも速く抵抗１２における分極が緩和し、抵抗１２に印加される電圧がＳ２の前段階における値に戻る（Ｓ４）。すると、抵抗スイッチング素子１１に印加される電圧が再び増大する（Ｓ５）。その結果、抵抗スイッチング素子１１にＶHmaxを超える電圧が印加される（Ｓ１）。このようにして、Ｓ１〜Ｓ５が繰り返されることによって発振が生じると考えられる。 FIG. 3 shows an estimated process for oscillation in the oscillator 10. First, a voltage exceeding V Hmax is applied to the resistance switching element 11 by applying a predetermined voltage to the circuit using the DC power supply 13 (S1). Then, the resistance switching element 11 changes to a low resistance state (S2). Then, the voltage applied to the resistor 12 increases instantaneously (S3). At this time, the resistor 12 is polarized. Since the resistor 12 has a low dielectric constant, the polarization in the resistor 12 relaxes faster than the current flowing through the circuit increases, and the voltage applied to the resistor 12 returns to the value in the previous stage of S2 (S4). Then, the voltage applied to the resistance switching element 11 increases again (S5). As a result, a voltage exceeding V Hmax is applied to the resistance switching element 11 (S1). In this way, it is considered that oscillation is caused by repeating S1 to S5.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
［抵抗スイッチング素子の作製および評価］
まず、サファイア単結晶基板の（０００１）面上に、二酸化バナジウム結晶の薄膜（厚さ：２２０ｎｍ）を形成した。二酸化バナジウム結晶の薄膜は、パルスレーザー堆積法によって形成した。具体的には、圧力２．６６Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）の酸素ガス雰囲気中、金属バナジウム多結晶のターゲットをＫｒＦエキシマレーザーでアブレーションし、５００℃に加熱した基板に堆積させることによって、二酸化バナジウム結晶の薄膜を形成した。
[Production and evaluation of resistance switching element]
First, a thin film (thickness: 220 nm) of vanadium dioxide crystal was formed on the (0001) plane of a sapphire single crystal substrate. A thin film of vanadium dioxide crystals was formed by pulsed laser deposition. Specifically, a vanadium dioxide crystal thin film is formed by ablating a metal vanadium polycrystal target with a KrF excimer laser in an oxygen gas atmosphere at a pressure of 2.66 Pa (20 mTorr) and depositing it on a substrate heated to 500 ° C. Formed.
次に、フォトリソ・エッチング工程によって、二酸化バナジウム薄膜を幅１０μｍで長さ４００μｍの形状に加工した。次に、二酸化バナジウム薄膜の長手方向に直交するように薄膜をまたぐ電極端子を２つ形成した。２つの電極端子の間隔は、１０μｍとした。このようにして、素子サイズが１０μｍ×１０μｍである抵抗スイッチング素子を作製した。 Next, the vanadium dioxide thin film was processed into a shape having a width of 10 μm and a length of 400 μm by a photolithographic etching process. Next, two electrode terminals straddling the thin film were formed so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the vanadium dioxide thin film. The distance between the two electrode terminals was 10 μm. In this manner, a resistance switching element having an element size of 10 μm × 10 μm was produced.
作製した抵抗スイッチング素子の電流−電圧特性を、大気中、室温において２端子法によって測定した。測定結果を図４に示す。図４に示すように、二酸化バナジウム結晶の薄膜を用いた抵抗スイッチング素子は、高抵抗状態と低抵抗状態との間で急峻なスイッチング特性を示した。 The current-voltage characteristics of the produced resistance switching element were measured by the two-terminal method in the atmosphere at room temperature. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, the resistance switching element using the thin film of vanadium dioxide crystal showed steep switching characteristics between the high resistance state and the low resistance state.
［電圧制御発振器の作製および評価］
次に、作製した抵抗スイッチング素子を用いて、図２に示した構成の電圧制御発振器を作製した。抵抗１２には、３．５ｋΩの抵抗を用いた。直流電源１３の出力電圧（電源電圧）を、９Ｖ、９．４Ｖおよび９．８Ｖに変化させたときの、抵抗スイッチング素子の両端の電圧変化を図５に示す。なお、図５（ａ）では、波形を見やすくするために、波形をなぞる白線を付している。
[Production and evaluation of voltage controlled oscillator]
Next, a voltage controlled oscillator having the configuration shown in FIG. 2 was fabricated using the fabricated resistive switching element. The resistor 12 was a 3.5 kΩ resistor. FIG. 5 shows voltage changes at both ends of the resistance switching element when the output voltage (power supply voltage) of the DC power supply 13 is changed to 9V, 9.4V, and 9.8V. In FIG. 5A, a white line that traces the waveform is attached to make the waveform easier to see.
図５に示すように、抵抗スイッチング素子の両端では、電圧の発振が観察された。電圧振動の発振周波数は、電源電圧によって変化した。また、電圧は、約０．７Ｖと約６．７Ｖとの間で振動した。これらの電圧は、コンピュータの論理演算の”０”と”１”とに直接対応させることが可能な電圧であり、応用に有利である。なお、作製した発振器の電圧振動の振幅は約６Ｖであったが、振幅は、抵抗スイッチング素子のサイズを変化させることによって制御できると考えられる。 As shown in FIG. 5, voltage oscillation was observed at both ends of the resistance switching element. The oscillation frequency of the voltage oscillation changed with the power supply voltage. The voltage oscillated between about 0.7V and about 6.7V. These voltages are voltages that can directly correspond to “0” and “1” of the logical operation of the computer, and are advantageous for application. Although the amplitude of the voltage oscillation of the manufactured oscillator was about 6 V, it is considered that the amplitude can be controlled by changing the size of the resistance switching element.
次に、直流電源の出力電圧を変化させて、電源電圧と発振周波数との関係について測定した。測定結果を図６に示す。図６に示すように、電源電圧が大きくなるにつれて、発振周波数は、１３０ｋＨｚから４００ｋＨｚに変化した。発振周波数は、１００ｋＨｚ以上と非常に高かった。 Next, the output voltage of the DC power supply was changed, and the relationship between the power supply voltage and the oscillation frequency was measured. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, the oscillation frequency changed from 130 kHz to 400 kHz as the power supply voltage increased. The oscillation frequency was as high as 100 kHz or higher.
次に、電源電圧と抵抗１２の抵抗値とを変化させて、抵抗１２の抵抗値と、発振が開始する電源電圧との関係について測定を行った。また、抵抗１２の抵抗値と、発振が消滅する電源電圧との関係について測定を行った。測定結果を図７に示す。図７に示すように、発振が開始する電源電圧が抵抗１２の抵抗値の一次関数であるような結果が得られた。同様に、発振が消滅する電源電圧が抵抗１２の抵抗値の一次関数であるような結果が得られた。なお、図７では、発振領域にハッチングを付して示す。 Next, the relationship between the resistance value of the resistor 12 and the power supply voltage at which oscillation starts was measured by changing the power supply voltage and the resistance value of the resistor 12. Further, the relationship between the resistance value of the resistor 12 and the power supply voltage at which the oscillation disappears was measured. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 7, a result is obtained in which the power supply voltage at which oscillation starts is a linear function of the resistance value of the resistor 12. Similarly, a result was obtained in which the power supply voltage at which the oscillation disappeared was a linear function of the resistance value of the resistor 12. In FIG. 7, the oscillation region is shown with hatching.
発振が開始する発振開始電圧は、上記式（１）の右辺で表される。発振開始電圧の計算値は、図７に示すように実験結果とよい一致を示した。 The oscillation start voltage at which oscillation starts is expressed by the right side of the above equation (1). The calculated value of the oscillation start voltage was in good agreement with the experimental result as shown in FIG.
以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態および実施例の説明に限定されず、本発明の技術的思想に基づいて他の実施形態に適用できる。 The embodiments of the present invention have been described above with examples. However, the present invention is not limited to the descriptions of the above-described embodiments and examples, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.
本発明は、電圧制御発振器に利用できる。この電圧制御発振器は、携帯端末のクロックや、様々な周波数を同時に出力する集積型発振器など、様々な分野に応用できる。 The present invention can be used for a voltage controlled oscillator. This voltage controlled oscillator can be applied to various fields such as a clock of a portable terminal and an integrated oscillator that outputs various frequencies simultaneously.
１０ 発振器
１１ 抵抗スイッチング素子
１１ａ サファイア基板
１１ｂ 薄膜
１２ 抵抗
１３ 直流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Oscillator 11 Resistance switching element 11a Sapphire substrate 11b Thin film 12 Resistance 13 DC power supply
Claims (4)
前記回路に直流電圧が印加される電圧制御発振器。 A circuit including a resistance switching element and a resistor connected in series to the resistance switching element;
A voltage controlled oscillator in which a DC voltage is applied to the circuit.
前記薄膜が二酸化バナジウムの結晶からなり、
前記薄膜の厚さが２μｍ以下である請求項１に記載の電圧制御発振器。 The resistance switching element includes a thin film exhibiting resistance switching characteristics,
The thin film is made of vanadium dioxide crystals,
The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the thin film has a thickness of 2 μm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007222930A JP2009055570A (en) | 2007-08-29 | 2007-08-29 | Voltage controlled oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007222930A JP2009055570A (en) | 2007-08-29 | 2007-08-29 | Voltage controlled oscillator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009055570A true JP2009055570A (en) | 2009-03-12 |
Family
ID=40506184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007222930A Pending JP2009055570A (en) | 2007-08-29 | 2007-08-29 | Voltage controlled oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009055570A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2228796A2 (en) | 2009-03-09 | 2010-09-15 | Sony Corporation | Recording and reproducing apparatus and recording and reproducing method |
-
2007
- 2007-08-29 JP JP2007222930A patent/JP2009055570A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2228796A2 (en) | 2009-03-09 | 2010-09-15 | Sony Corporation | Recording and reproducing apparatus and recording and reproducing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6747529B2 (en) | Piezoelectric thin film resonator and frequency variable resonator using the resonator | |
| US20120293271A1 (en) | Voltage tunable oscillator using bilayer graphene and a lead zirconate titanate capacitor | |
| JP2005533443A (en) | Frequency stabilized ring oscillator | |
| JP2009212167A (en) | Varactor and method of controlling the same, electronic device, and communication mobile device | |
| JP6356486B2 (en) | Resistance change memory and method of manufacturing resistance change memory | |
| US8773213B2 (en) | Resistance-capacitance oscillation circuit | |
| US10181554B2 (en) | Piezoelectric thin film and piezoelectric thin film device | |
| JP6258241B2 (en) | Piezoelectric actuator | |
| JP2009055570A (en) | Voltage controlled oscillator | |
| US7994687B2 (en) | Piezoelectric actuator and method for driving the same | |
| JP6395191B2 (en) | Integrated MOS type varicap and voltage controlled oscillator and filter having the same | |
| WO2010095296A1 (en) | Resistive memory element and use thereof | |
| JP5034772B2 (en) | Temperature compensated piezoelectric oscillator | |
| JP6335743B2 (en) | Functional element, vanadium dioxide thin film manufacturing method | |
| JP6429184B2 (en) | Functional element, vanadium dioxide thin film manufacturing method | |
| CN111082802B (en) | Crystal oscillator driving circuit | |
| CN100428520C (en) | Electric switch and memory element using same | |
| US8031022B2 (en) | Oscillation circuit including MIT device and method of adjusting oscillation frequency of the oscillation circuit | |
| US8773212B2 (en) | Resistance-capacitance oscillation circuit | |
| CN104285374B (en) | Crystal or the clock generator of ceramic resonator and its filtration system | |
| JP6244865B2 (en) | Vibration mirror element | |
| TWI638452B (en) | Room temperature oscillator | |
| Yajima et al. | Functional passive material VO 2 for analogue signal processing with high-speed, low power, and robust performance | |
| JP5482021B2 (en) | Resistance switch element and resistance switch memory element | |
| JP4374892B2 (en) | Variable capacitance circuit |