Большое переходное сопротивление это: По электротехнической причине ппроиходит почти каждый пятый пожар — Новости — Госпожнадзор — Светодиодные светильники и корпуса для светильников купить оптом в Москве

Большое переходное сопротивление это: По электротехнической причине ппроиходит почти каждый пятый пожар — Новости — Госпожнадзор

Содержание

Зависимость величины переходного сопротивления в разборных электро контактах

Понятие переходного электрического сопротивления в электрических контактах

Переходным электрическим сопротивлением называется сопротивление, возникающее в местах перехода тока с одного провода на другой или с провода на какой-либо электрический аппарат, при наличии плохого контакта, например, в местах соединений и оконцеваний проводов, в контактах машин и аппаратов. При прохождении тока нагрузки в таких местах за единицу времени выделяется некоторое количество тепла, величина которого пропорциональна квадрату тока и сопротивлению места переходного контакта, которое может нагреваться до весьма высокой температуры. Если нагретые контакты соприкасаются с горючими материалами, то возможно их зажигание, а при наличии взрывчатой системы возможен взрыв. В этом и состоит пожарная опасность переходных контактных сопротивлений, которая усугубляется тем, что места с наличием переходного сопротивления трудно обнаружить, а защитные аппараты сетей и установок, даже правильно выбранные, не могут предупредить возникновение пожаров, так как ток в цепи не возрастает, а нагрев участка с переходным сопротивлением происходит только вследствие увеличения сопротивления.

От чего зависит величина переходного электрического сопротивления

Величина переходного сопротивления контактов зависит от материала, из которого они изготовлены, геометрической формы и размеров, степени обработки поверхностей контактов, силы нажатия контактов и степени окисления. Особенно интенсивное окисление происходит во влажной среде и с химически активными веществами, а также при нагреве контактов выше 70 — 75 С.

Величина переходного контактного сопротивления не должна превышать более чем на 20% величину сопротивления сплошного участка этой цепи примерно такой же длины.

Величина переходного электрического сопротивления контакта зависит от степени окисления соединяемых контактных поверхностей проводников. Металл контактов взаимодействует с окружающей средой, кислородом воздуха, агрессивными тазами и влагой и вступает с ними в химические реакции, вызывая химическую коррозию металла. Пленка окиси, образующаяся на поверхности металла (например, алюминия) от воздействия воздуха и окружающей среды, создается чрезвычайно быстро и обладает очень большим электрическим сопротивлением. Загрязненные или покрытые окислами контактные поверхности имеют более высокое переходное сопротивление, так как в этом случае в ряде точек нет непосредственного соприкосновения металлов. Окисление идет тем быстрее, чем выше температура контактных поверхностей и чем легче доступ воздуха к ним. Переходное сопротивление контактного соединения или контакта вследствие окисления может возрасти в десятки и сотни раз, так как окислы большинства металлов являются плохими проводниками. В результате реакции окисления проводящая конструкция постепенно разрушается. Если при этом она находится под нагрузкой, то уменьшение ее сечения приводит к дополнительному нагреву (закон Джоуля-Ленца), что в итоге может привести к ее расплавлению.

Величина переходного сопротивления контакта зависит от его конструкции, материала соприкасающихся частей и силы прижатия их друг к другу. Контактные поверхности всегда имеют микроскопические возвышения и впадины; поэтому соприкосновение происходит только в отдельных точках-небольших площадках. Действительная площадь касания увеличивается с ростом силы прижатия контактов друг к другу. Под влиянием силы прижатия металл в точках касания сминается и размеры площадок увеличиваются, возникает соприкосновение в новых точках. Это приводит к снижению переходного сопротивления.

Проверка расстояния. Величина переходного сопротивления контактов выключателей (на одну фазу) для масляных выключателей 200 а составляет не более 350 мком и для выключателей 1000 а-100 мком. Для всей цепи одной фазы воздушных выключателей сопротивление контактов должно быть не более 500 мком.

Величина переходных сопротивлений контактов выключателей зависит от их типа.

На величину переходного сопротивления контакта, как показывают опытные данные, оказывает влияние ряд причин. Оно зависит от материала контактного соединения, давления, испытываемого контактными элементами, величины поверхности их соприкосновения и ее состояния, а также температуры контакта.

Сопротивление зависит от материала контактного соединения, давления, испытываемого контактами, величины поверхности соприкосновения, состояния поверхности и температуры контакта.

Большое влияние на большие переходные сопротивления контактов оказывает их окисление. Контакты, помещенные в масло, подвергаются значительно меньшему окислению, чем работающие в воздухе.

Конструкция контактов должна быть такова, чтобы замыкание и размыкание контактов сопровождалось трением одной поверхности о другую, что способствует их очищению от оксидной пленки.

Когда не так важна величина переходного сопротивления контакта, как его постоянство (например, в измерительной аппаратуре), применяют гальваническое осаждение палладия, имеющего электропроводность в семь раз меньшую, чем у серебра, но весьма стойкого к химической коррозии и твердого.

При очень больших силах нажатия величина переходного сопротивления контактов меняется чрезвычайно не-значительно. Кроме того, слишком большие силы нажатия вызывают чрезмерные напряжения в материале контактных элементов, вследствие чего контакты утрачивают упругость и становятся менее прочными.

По виду касания различают размыкаемые контакты точечные, линейные и плоскостные. Поверхности контактов из-за шероховатости соприкасаются в ограниченном числе точек. Величина переходного сопротивления контакта зависит от силы сжатия контактов, пластичности их материала, качества обработки поверхности и ее состояния, а также от удельного сопротивления материала и вида касания.

Остались вопросы?
Проконсультируем по телефону

или пишите нам e-mail: [email protected]

Контакты, переходные сопротивления — Энциклопедия по машиностроению XXL

Подвижные контактные соединения могут разъединяться во время работы аппарата. По конструктивному исполнению они разделяются (рис, 89) на мос-тиковые, клиновые, скользящие линейные и точечные. Характерным для всех контактных соединений является наличие в месте контакта переходного сопротивления / п, которое зависит от материала контактов, силы нажат я, температуры и состояния контактных поверхностей. [c.108]
При нагревании контакта переходное сопротивление увеличивается Япв = П (0 — 20)],где а — температурный коэффициент материа- [c. 108]

Контакты, переходные сопротивления 263 Короткозамыкатели 276 Коррозионная активность атмосферы 17 [c.438]

При самом тщательном изготовлении контактов переходное сопротивление между ними всегда повышено, следовательно, появляются повышенные тепловые потери, нагревающие контакты.

[c.133]

В случае коррозии металла покрытия и образования на его поверхности окислов и других соединений переходное сопротивление в контактах должно возрастать. Поэтому цинковое покрытие без дополнительной антикоррозийной обработки непригодно для зажимных контактов электроустановочных изделий. Цинк легко подвергается коррозии во влажной атмосфере, покрываясь гидроокисью. Для стальных деталей непригодны также покрытия с менее электроотрицательными металлами (никель, олово, хром, медь и др.), если они имеют сквозные поры. В данном случае коррозии будет подвергаться сталь, образуя в порах покрытия ржавчину. При появлении ржавчины в местах контактов переходное сопротивление будет увеличиваться.

[c.178]

Для ртутных токосъемников характерны малые переходные сопротивления 0,001 Ом), для их привода необходимы небольшие мощности, однако при большой скорости вращения ртуть переходит во взвешенное состояние, что приводит к неустойчивости электрического контакта. Поэтому применение ртутных токосъемников обычно ограничено частотой вращения 50 Гц, хотя известны конструкции токосъемников, в которых частота вращения, достигала 583 Гц [3], но срок их надежной работы исчисляется несколькими десятками часов. Ртутные токосъемники имеют и другие недостатки после непродолжительного хранения происходит прихват дисков, сопровождающийся повреждением амальгамы, которой покрыты контактирующие поверхности. Это явление часто-выводит токосъемник из строя. Ядовитость паров ртути заставляет усложнять уплотняющие устройства и принимать специальные меры, гарантирующие безопасность обслуживающего персонала. Все это ограничивает применение таких токосъемников.

[c.312]

Электрическое переходное сопротивление зависит от толщины окисной пленки и слоя материала с измененной структурой, которые определяются материалами, из которых изготовлена контактная пара, и температурой в зоне контакта.

Изменение переходного сопротивления во времени имеет пиковый характер, а среднее. значение его может достигать десятков и даже сотен ом. [c.316]

Изменение переходного сопротивления приводит к перераспределению температуры в зоне контакта и изменению контактной ЭДС, имеющему пульсационный характер, причем с увеличением частоты вращения изменяется не только среднее значение контактной ЭДС, но и ее полярность. Контактная ЭДС может достигать 20-э30 мВ. [c.316]

Появление переходного сопротивления и контактной ЭДС связано главным образом с повыщением температуры в зоне контакта, которая в свою очередь определяется главным образом трением. Коэффициент трения в скользящих контактах зависит от материалов контактной пары, качества трущихся поверхностей, силы сжатия контактов, их температуры и т. д. и изменяется при изменении скорости скольжения и передаваемого электрического тока. [c.316]

Для уменьшения контактной ЭДС используют небольшие силы прижатия щеток (от 300 Па до 0,1—0,2 МПа) для уменьшения переходного сопротивления силу прижатия увеличивают до 0,5 МПа и более. Однако при большой силе прижатия увеличивается износ контактных поверхностей и уменьшается срок их службы. Для уменьшения износа в некоторых токосъемниках предусмотрена возможность вывода щеток из контакта и введение их в контакт с кольцами только в период измерения.

[c.317]

Токосъемники со скользящими контактами вносят дополнительные погрешности в измерительную цепь. При использовании в качестве датчиков термометров сопротивления и тензодатчиков основные погрешности обусловлены переходным сопротивлением. При непосредственном измерении термопарных токов существенные погрешности вносят переходные сопротивления и контактная ЭДС, а при компенсационном методе измерения — только контактная ЭДС.

[c.319]

Особенность измерения электрических сопротивлений на вращающихся объектах состоит в том, что точному измерению полезного сигнала здесь мешает переходное сопротивление в подвижных контактах и сопротивление достаточно длинных проводников связи, находящихся в неоднородных температурных условиях. [c.322]

При двухпроводной схеме соединения (через контакты к и измеренное сопротивление представляет собой сумму сопротивлений датчика д, переходного сопротивления Rh и сопротивлений соединяющих проводов (Г), га, г/ и г ). Сопротивление проводов обычно невелико, и им часто пренебрегают, а методика определения сопротивления была рассмотрена в предыдущем параграфе. Определение R дает основную погрешность при измерении сопротивления датчиков. Поэтому такая схема измерения пригодна только при достаточно больших сопротивлениях датчиков и достаточно малых переходных сопротивлениях токосъемников (ртутные и щеточные токосъемники).

[c.323]

Высокую точность измерения электрического сопротивления датчика обеспечивает потенциометрический метод, схема которого показана на рис. 16.4, б. Метод основан на сравнении падения напряжения на вращающемся датчике (с учетом переходного сопротивления щеточных контактов) и образцовом сопротивлении Jv, которое подключают к потенциометру также через щеточные контакты.

Для подключения питания к датчику и измерения падения сопротивления используют одну и ту же пару контактов, но возможна схема и с четырьмя контактными кольцами, из которых два используют для подвода питающего тока, а два других — для соединения контактов датчика с потенциометром. Возможны и другие схемы измерения электрических сопротивлений датчиков. [c.323]

В связи с тем что оксидная пленка обладает электроизоляционными свойствами, в месте контакта проводов создается достаточно большое переходное сопротивление, которое затрудняет пайку алюминия обычными методами. Для этой цели приходится использовать специальные припои и паяльники (ультразвуковые) либо применять холодную сварку, т.е. пластическое обжатие проводов в месте их контакта.

[c.121]

Золото имеет высокую электропроводность. Благодаря его коррозионной стойкости и устойчивости к потускнению оно сохраняет низкое переходное сопротивление контактов в течение неопределенного срока. Золото — металл чистый, мягкий и пластичный его твердость и, следовательно, сопротивление износу можно улучшить легированием. Золото и его сплавы в виде [c.116]

Содержание частиц второй фазы существенно влияет на механические свойства покрытия и практически мало влияет на электрические свойства (рис. 75). Так, при внедрении корунда до 1 % (масс.) удельное сопротивление покрытия увеличивается всего на 5—10%. Значения переходного сопротивления при нагрузке 1 Н оказались такими же, как при нагрузке 0,5 Н. Усилие сочленения электрических контактов, вначале равное 5Н, возрастает для чистых покрытий до 8,5 И, а для КЭП до 8—8,2Н. [c.193]

Рис. 10.149. Схема включения датчиков для измерения крутящего момента. Четыре датчика Д составляющие измерительный мостик, наклеены на измерительный вал, нагруженный крутящим моментом, под 45° к оси попарно на диаметрально противоположных сторонах.

Для уменьшения влияния переходного сопротивления скользящего контакта целесообразно предусмотреть пять токосъемных колец для подключения к усилителю балансировочных сопротивлений.

В состав PG они непосредственно не входят, но без них невозможно осуществить съем сигнала с градуируемого изделия, установленного на вращающемся роторе. Через токосъемы также осуществляется питание подвижных двигателей дополнительных P и передача сигналов их датчиков обратной связи. Основным требованием к токосъему является минимальный уровень потерь и искажений сигнала градуируемого прибора во всем диапазоне параметров работы стенда. Весьма распространенные щеточные токосъемы мало пригодны для градуировочных центрифуг из-за большого и нестабильного переходного сопротивления в зоне контакта даже при специально подобранных материалах контактных пар. Наилучшим образом отвечают предъявленным вьпне требова- [c.151]

Скорость стола при новой конструкции кулачка записана на осциллограмме, представленной на рис. 4, б (высокочастотные процессы на осциллограмме обусловлены переходными сопротивлениями контактов щеток с ламелями ротора тахогенератора). [c.45]

Основной задачей теории контактирования является анализ статических и динамических процессов, происходящих на рабочей поверхности контактов. Сюда относятся вопросы определения переходного сопротивления и нагрева контактов, образования и разрушения пленок, электротермической эрозии и переноса материала, а также вопросы борьбы со слипанием и свариванием контактов. [c.271]

По величине и форме шероховатости (в зависимости от способов обработки поверхности) могут быть весьма разнообразны. Поэтому при выводе формулы переходного сопротивления приходится делать некоторые допущения. Например, площадки действительного соприкосновения приходится считать круглыми и одинаковыми по величине, а распределение линий тока в теле контакта — радиальным (рис. 2). При этих условиях линии тока распределяются аналогично линиям электростатического поля заряженной круглой пластинки. [c.271]

Для выведения формулы переходного сопротивления точечного контакта пользуются тем обстоятельством. [c.271]

Отсюда переходное сопротивление точечного контакта [c.272]

Опыт показывает, что % = к. Поэтому в общем случае формулу переходного сопротивления (в Ом) контактов можно представить в виде [c.273]

Пленки уменьшают слипание и трение между контактами, но увеличивают переходное сопротивление. При отсутствии электрических разрядов механизм образования пленок в общих чертах заключается в следующем. Молекулы окружающих газов и паров адсорбируются поверхностью контакта. Через некоторое время эти молекулы диссоциируют при одновременном электронном обмене с адсорбирующей средой (химическая адсорбция). Ионы металла освобождаются из пространственной решетки и вступают в соединения с химически адсорбированными ионами газа, образуя пленку, равномерно покрывающую поверхность контакта. [c.275]

При наличии электрических разрядов механизм образования пленок усложняется. Под влиянием высокой температуры разрядов возникают стекловидные смешанные окислы и нитриды, образующие неравномерные по толщине пленки, локализованные вблизи мест разрядов. Последующие разряды могут вызвать частичное разложение пленок и очищение контактной поверхности, но в большинстве случаев скорость образования пленок выше скорости очищения даже на контактах из благородных металлов. Наличие пленки существенно изменяет величину переходного сопротивления контактов. Ниже приведены значения удельного сопротивления некоторых окислов, часто образующихся на поверхности контактов. [c.275]

Стабилизация температуры в зоне контакта на оптимальном уровне в результате подогрева щеток (обычно при уменьшении силы сжатия щеток) является надежным средством уменьшения переходного сопротивления и его пульсаций. Термостабилизацию контактной пары осуществляют путем продувки контактной зоны подогретым воздухом, который удаляет из зоны контакта твердые частицы, появляющиеся в процессе износа контактной пары. [c.317]

Алюминий на воздухе активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет шпоминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и сильно затрудняет пайку алюминия обычными способами. Для пайки алюминия применяют специальные пасты — припои или используют ультразвуковые паяльники. [c.20]

Припои представляют собой специальные сплавы, применяемые при пайке. Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или с целью получения постоянного (не разрывного или скользящего) электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения и припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемые. металлы, то он плавится, в то время как основные металлы остаются твердыми. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твердого металла происходят сложные физико-химические процессы. Припой растекается по металлу и заполняет зазоры между соединяемыми деталями При этом припой диффундирует в основной металл, а основной металл растворястсх в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое. [c.41]

К неподвижным контактам относятся цельнометаллические (сварные или паяные) зажимные (болтовые, винтовые) соединения. Цельнометаллические соединения должны отличаться не только механической [фочностью, но и обеспечивать стабильный эл ктрический контакт с малым переходным сопротивлением. [c.129]

Палладиевые покрытия находят все большее применение благодаря своей относительно невысокой стоимости и тому, что палладий менее дефицитен из всех остальных платиновых металлов. За последние годы возросло применение палладия для покрытий электрических контактов в радиотехнйчёской аппаратуре, в аппаратуре связи палладием покрывают контакты.переилючрт лей, штепсельных разъемов печатных плат. Применяя палладий, надо,помнить, что он обладает большой каталитической активностью и появляющаяся пленка на поверхности слаботочных контактов может привести к заметному повышению переходного сопротивления, поэтому необходимо очень осторожно подходить к применению палладиевых покрытий в герметизированных системах. Необходимо также учитывать, что палладий легко адсорбирует водород, а это оказывает неблагоприятное действие на прочность сцепления покрытия с основой. Если же контакты. покры,тые палладием, работают при большой силе тока, то образовавшиеся на поверхности детали, пленки не оказывают влияния на электрические характеристики.. Широкому распространению палладия способствуют также новые разработанные технологические процессы получения достаточно толстых покрытий. Палладированный титан в нейтральных и щелочных средах может использоваться в качестве нерастворимых анодов. Толщина палладиевых осадков в зависимости от назначения может изменяться от 3—5 мкм до 20—50 мкм (для контактов и при защите от коррозии). На основе палладия могут быть получены многие сплавы, которые в ряде случаев могут заменять палладиевые покрытия. Такие сплавы, как палладий — никель, палладий— кобальт, палладий — индий, палладий — медь, палладий — олово с успехом могут применяться для покрытия электрических контактов. Свойства палладия во многом зависят от условий получения и состава электролита, из которого он получен. [c.55]

Коррозия. Помимо эрозии контакты подвергаются коррозии, т. е. химическим процессам окисления, образования стекловидных, а иногда оргаиичсских изоляционных пленок между контактами. Оксидные пленки на благородных металлах имеют малую толщину и высокую проводимость они разлагаются при сравнительно невысокой температуре (например, окись серебра — при 200° С). Оксидные пленки на неблагородных металлах толще, чем на благородных и поэтому для их пробоя требуется значительное напряжение. Кроме того, они не разлагаются, даже при высокой температуре. По этим причинам стремятся исключить возможность образования таких пленок, либо обеспечить их удаление при работе контактов, применяя большие контактные давления. При ударе или сжатии контактов пленка иа их поверхности может быть разрушена. Минимальное требуемое давление составляет для контактов из благородных металлов и их сплавов 15—25 Г, для контактов из неблагородных металлов (например, вольфрама) величину порядка 1000 Г. Величина давления между контактами обусловлена также стремлением уменьшить переходное сопротивление контактов. Стекловидная пленка на поверхности контакта может появиться в результате плавления окислов металлов, образова шнхся при окислении контактов. Органические изоляционные иленки иногда появляются в результате выделения газообразных продуктов из нагретых пластмассовых деталей. Металл контакта может оказывать каталитическое действие, ускоряя полимеризацию органической, изоляционной иленки иа поверхности металла. [c.293]

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением (см. 6-20). Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Для пайки алюмнния применяются специальные пасты-припои или используются ультразвуковые паяльники. В местах контакта алюминия и меди возможна гальваническая коррозия. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением ЭДС, причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны тщательно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подобными способами). [c.202]

Переходное сопротивление контактов появляется в результате уменьшения площади сечения трубок тока за счет их стягивания в местах действительного перехода тока с одного контакта на другой (рис. 1). При сближении плоских контактов сначала соприкасаются наиболее выступающие шероховатости, но по мере увеличения силы нажатия соприкоснувшиеся выступы сплющиваются. При этом увеличиваются размеры площадок действительного соприкосвовения и воз- [c.271]

Если увеличивать ток, а следовательно, и падение напряжения, то переходное сопротивление сначала возрастает в результате увеличения температуры соприкасающихся выступов, а затем, по достижении некоторого критического значения Д /кр> резко падает. Это объясняется размягчением материала выступов, вследствие чего резко увеличивается площадь действительного соприкосновения контактов. Опытом установлено, что критическая величина падения напряжения зависит только от материала контактов и не зависит от силы нажатия. Это дает возможность выбирать допустимую величину ДУдоп падения напряжения, при котором температура контактов не превышает заданную. Зависимость между ДУдоп и Д 7нр легко установить исходя из энергетического баланса Рц = Рф где Рн — мощность, затрачиваемая на нагрев Ро — мощность, отводимая путем охлаждения. [c.274]

В разряд основных причин пожаров входит и электротехника.

16 окт. 2014 г., 11:25

Пожарная опасность электрооборудования

Источником пожара может стать электрооборудование, то есть нарушение правил пожарной безопасности и требований завода изготовителя при эксплуатации электроприборов, когда имеет место: тёпловое воздействие нагревательных элементов на строительные конструкции жилого помещения, отделочные материалы и предметы домашнего обихода. Так же угрозу возникновения пожара несёт в себе электропроводка при неправильном монтаже, нарушениях требований пожарной безопасности при эксплуатации и игнорировании требований правил устройства электрооборудования. Может возникнуть аварийный режим: токовая перегрузка, короткое замыкание, большое переходное сопротивление.

Пользуйся правильно!
Нередко пожары возникают из-за неосторожного пользования бытовыми электрическими приборами, когда их оставляют включёнными в сеть на длительное время без присмотра, вблизи горючих материалов, а также от включённой в сеть аудио-, видеоаппаратуры, оставленной в «спящем режиме». Особенно опасно применение электронагревателей и электроплиток с открытыми спиралями. Если, к примеру, в случае небрежности или невнимательности на спираль упадёт газета, полотенце и т.п., они воспламенятся практически мгновенно. Пожарную опасность в себе несут и масляные электрообогреватели. Зачастую данные электрические приборы располагают в непосредственной близости от кроватей. Случайно попавшее на обогреватель одеяло спустя незначительный промежуток времени может загореться.
Включение в электрическую сеть большого количества электроприборов вызывает перегрузки в электросети, вследствие чего происходит нагрев токопроводящих жил с последующим оплавлением или возгоранием изоляционного слоя. Как показывает практика, даже при правильно выбранной защите (автоматы защиты, электропробки) не всегда происходит их автоматическое отключение, так как ток, возникающий в сети при перегрузке, может оказаться недостаточным для срабатывания защиты. Исход возникновения аварийного режима в электросети это короткое замыкание, при котором температура образующейся дуги на токопроводящих жилах в доли секунд достигает 1500–4000 градусов Цельсия. В месте возникновения короткого замыкания происходит электрический взрыв жидкой перемычки металла между двумя замкнувшимися проводниками, вследствие чего образуется большое количество раскалённых частиц, которые, в виде капель разлетаясь на различные расстояния, способны воспламенить практически любые горючие предметы домашнего имущества.
Аварийный режим работы в электросети может возникнуть и из-за неправильного монтажа электрооборудования вследствие возникновения большого переходного сопротивления. Большое переходное сопротивление в электропроводке часто происходит в скрутках проводов, в плохо зажатых винтовых контактах, в том числе в ламповых патронах, электрических розетках, выключателях, а также в местах соединения между собой медных и алюминиевых токопроводящих жил.
Электролампы накаливания тоже способны вызвать пожар, если они установлены вблизи горючих материалов. Так, если лампа мощностью 100 Вт расположена от сгораемых материалов на расстоянии 10 мм, они начинают тлеть через 25 минут с последующим возникновением открытого горения. Лампы накаливания представляют пожарную опасность не только из-за возможности возникновения пожара от теплового контакта колбы с горючим материалом, но и из-за попадания на окружающие предметы раскалённых элементов лампы, образующихся при её случайном или самопроизвольном разрушении. Температура разлетающихся в результате разрушения лампы частиц составляет около 1500 градусов Цельсия. И даже падая вертикально с высоты потолка, стены, они всё же сохраняют способность стать причиной пожара. Использование на осветительных приборах защитных плафонов исключит возникновение пожара по данной причине.
Уходя из домов, квартир, необходимо обесточить включённые в сеть электроприборы, выключить освещение. В случае искрения или нагрева электрических розеток и выключателей необходимо произвести их замену. Используйте только сертифицированные приборы и электрооборудование. В электрических пробках используйте только калиброванные плавкие вставки только заводского изготовления. Исключите использование так называемых «жучков». При эксплуатации электроприборов чётко придерживайтесь требований пожарной безопасности и требований завода изготовителя.

Андрей Львович КОСОВ:
«С начала года на территории Павлово-Посадского муниципального района произошло 150 пожаров, 41% из которых возникло по электротехническим причинам. Речь идёт об электрооборудовании бытового назначения, а точнее, его неправильном или неосторожном использовании. Также немало пожаров возникает из-за электропроводки: её неправильном монтаже, нарушениях эксплуатации и игнорировании требований правил устройства электрооборудования. Поэтому стоит помнить, что, соблюдая требования правил пожарной безопасности, вы убережёте своё жилище от пожаров, сохраните жизнь и здоровье себе и своим близким»

Помните, что последствия пожара не сопоставимы ни
с какими расходами на ремонт домашнего очага.
Пожар легче предупредить, чем потушить!

А.Л. КОСОВ, заместитель начальника отдела надзорной деятельности по Павлово-Посадскому району УНД ГУ МЧС России по Московской области подполковник внутренней службы

Источник: http://inpavposad.ru/novosti/bezopasnost/16-10-2014-11-25-48-v-razryad-osnovnykh-prichin-pozharov-vkhodit-i-ele

1.2 Разновидности аварийных режимов, приводящих к пожару. Разработка комплекса мер, направленных на исключение причин возникновения пожаров в зданиях общественного назначения

«Это военный переворот». Армия Судана арестовала переходное правительство, в городах начались уличные протесты

25 октября 2021

Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер

Подпись к видео,

Военный переворот в Судане

Суданские военные арестовали членов переходного гражданского правительства, в том числе премьер-министра, и объявили в стране чрезвычайное положение. Глава Суверенного совета Судана генерал Абдель Фаттах аль-Бурхан в телевизионном обращении заявил, что был вынужден пойти на такие действия из-за противостояния между различными политиками и призывов к насилию.

На улицы столицы страны Хартума вышли протестующие, поступают сообщения о стрельбе. Трое демонстрантов погибли, попав под пули военных.

Корреспондент Арабской службы Би-би-си Мохаммед Осман сообщает из Хартума, что большое количество демонстрантов требуют возвращения гражданского правительства и что протесты распространились на другие города, в том числе Атбару, Вад-Медани и Порт-Судан.

Политические партии и профсоюзы также призвали к протестам, и ожидается, что число демонстрантов увеличится, сообщает наш корреспондент.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

На улицы суданских городов выходит все больше демонстрантов

«Мы не уйдем с улиц до тех пор, пока не вернется гражданское правительство и пока не начнется передача власти», — сказа агентству Франс-пресс Савсан Башир, один из демонстрантов.

«Мы готовы отдать жизни за демократический переход власти в Судане», — сказал другой протестующий, Хайтам Мохаммед.

Обещания военных

Аль-Бурхан пообещал, что Судан будет оставаться верным международным соглашениям и через некоторое время страна может вернуться к гражданскому правлению, это может произойти после выборов, назначенных на июль 2023 года.

«Мы гарантируем приверженность вооруженных сил к завершению перехода к демократии, когда мы передадим власть избранному гражданскому правительству, — сказал Аль-Бурхан. — Происходящее со страной сейчас представляет настоящую угрозу для надежд молодежи, для надежд на построение нации, очертания которой уже начали возникать».

На рассвете в понедельник военные задержали премьер-министра Абдаллу Хамдука и большинство членов кабинета министров. Телеканал Al Hadath ранее передавал, ссылаясь на неназванные источники, что Хамдук был помещен под домашний арест. Сообщается, что он отказался выступить с заявлением в поддержку действий военных. По данным канала, армия арестовала не только министров, но также одного гражданского члена правящего совета, нескольких губернаторов штатов и руководителей политических партий.

Автор фото, Getty Images

Министерство информации Судана, которое остается под контролем сторонников Хамдука, назвало происходящее военным переворотом и призвало оказывать сопротивление. Сам премьер, который был помещен под домашний арест, также заявил, что люди должны выйти на улицы, чтобы мирно защитить революцию, сообщает телекомпания «Аль-Арабия». Сопротивляться военному перевороту призывают и основные гражданские демократические группы в Судане.

«Мы будем защищать демократию до конца», — сказал агентству Рейтер один из демонстрантов, 21-летний Ахмед. «Бурхану нас обмануть не удастся. Это военный переворот», — говорит еще один участник акции протеста.

По данным министерства информации, на демонстрации против захвата власти военными вышли десятки тысяч людей. Около здания в суданской столице Хартуме, где базируется армейское руководство, была слышна стрельба. Медики сообщают, что во время столкновений были ранены по меньшей мере 12 человек, другие подробности пока неизвестны.

В Хартуме развернуты вооруженные силы и военизированные формирования, они ограничивают передвижение гражданских лиц, в то время как протестующие с национальными флагами жгут шины в разных частях города, сообщил Рейтер очевидец происходящего.

Очевидцы сообщают, что в Хартуме не работает интернет, поэтому поступление информации о происходящем в Судане затруднено. Согласно сообщениям, военные взяли штурмом главный телерадиоцентр в городе Омдурман и арестовали ряд сотрудников.

Как передает телеканал «Аль-Арабия», закрыт столичный аэропорт, подходы к нему перекрыты военными, международные рейсы приостановлены.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Жители столицы, поддерживающие гражданское правительство, вышли на улицы

США заявили о своей глубокой встревоженности сообщениями о военном перевороте в Судане. Специальный посланник США на Африканском Роге Джеффри Фелтман заявил в «Твиттере», что захват власти военным путем будет совершенно неприемлемым и поставит под угрозу гуманитарную помощь США Судану.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

На улицах Хартума, 25 октября

Лига арабских государств выразила озабоченность по поводу событий в Судане. Генеральный секретарь Лиги Ахмед Абул Гейт призвал суданские стороны соблюдать подписанные переходные договоренности. Судан — член Лиги арабских государств.

Кризис в Судане

Армия арестовала правительство Судана на фоне роста напряженности между военными и гражданскими переходными властями. Они совместно управляли страной после того, как в 2019 году президент Омар аль-Башир был свергнут в результате нескольких месяцев уличных протестов.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

На прошлой неделе тысячи людей выходили на демонстрацию в Хартуме в знак солидарности с переходным правительством

Башира приговорили к двум годам заключения по обвинениям в коррупции, незаконном получении подарков и хранении иностранной валюты. Политическая трансформация, согласованная после его отставки, должна была привести к выборам в конце 2023 года.

Кризис обострился в сентябре, когда была совершена попытка государственного переворота, приписываемая сторонникам аль-Башира.

В октябре противники демократических сил вышли на улицы Хартума, чтобы призвать армию взять страну под контроль, а в прошлый четверг в столице страны десятки тысяч людей провели демонстрацию, выражая поддержку гражданскому переходному правительству.

Поддержка временного правительства резко сократилась в последние месяцы, поскольку экономика Судана находится в тяжелом положении.

В этом году СМИ сообщали, что Судан заморозил действие соглашения о размещении на своей территории базы ВМФ России, заключенного еще во время правления аль-Башира. В Москве заявляли, что окончательно этот вопрос не решен, а заявления об отказе от ратификации соглашения не соответствуют действительности.

Автор фото, Getty Images

Тесты с ответами по теме «Пожарная профилактика», страница 2

25. Что такое короткое замыкание? всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание через очень малое сопротивление различных фаз между собой, а в системах с заземленной нейтралью, кроме того, замыкание одной или нескольких фаз на землю или нулевой провод. При возникновении короткого замыкания общее сопротивление электрической сети резке уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, снижению напряжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания, и быстрому выделение большого количества тепла.

26. Почему опасна перегрузка электрической сети? Тепловое действие электрического тока или возгорание (при двухкратной и более перегрузке)

27. На каких объектах применяют автоматические установки для тушения пожара? Современные промышленные предприятия в большинстве случаев

28. Почему большое переходное сопротивление может стать причиной пожара? Переходное сопротивление, возникающее в местах перехода тока с одного провода на другой или с провода на электрический аппарат, при наличии плохого контакта в местах соединений и оконцеваний проводов, в контактах машин и аппаратов. Контакты могут нагреваться до весьма высоких температур и, если они соприкасаются с горючими материалами, то возможно их зажигание, а при наличии взрывчатой смеси возможен взрыв. В этом состоит пожарная опасность переходных сопротивлений, которая усугубляется тем, что места с наличием переходного сопротивления трудно обнаружить, а защитные аппараты сетей и установок, даже правильно выбранные, не могут предупредить возникновение пожаров, так как ток в цепи не возрастает, а нагрев участка с переходным сопротивлением происходит только вследствие увеличения сопротивления

29. В каких случаях применяются провода с изоляцией из стекловолокна или фторопласта? При работе приборов в условиях повышенной температуры и влажности

30. Почему взрыв может совершать механическую работу? Взрыв — чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу

31. Сколько должно быть эвакуационных выходов из производственного помещения? не менее двух. Допускается проектировать один эвакуационный выход из помещений, расположенных на любом этаже, начиная с первого, если расстояние от наиболее удаленного рабочего места до этого выхода не превышает 25м, а количество работающих ограничено в зависимости от категории производства по пожарной опасности.

32. Какими средствами пожаротушения должны быть обеспечены помещения и установки для локализации и ликвидации больших возгораний? Автоматические установки водяного пожаротушения, Пенные автоматические установки пожаротушения, Установки газового и аэрозольного пожаротушения

33. В соответствии с принятым способом прекращения горения огнегасительные вещества подразделяют на: вода, углекислый газ, галоядированные углеводороды, химическая и воздушно-механическая пены, огнегасительные порошки

34. Какие виды огнетушителей вы знаете? пенные, углекислые, углекисло-броматиловые и порошковые

35. Определите порядок приведения в действие химически-пенного огнетушителя: Рукояткой, расположенной на верхней части огнетушителя , клапан открывается. Огнетушитель переворачивается, кислотная и щелочная части заряда смешиваются, образуется С0₂, создающий давление, ПОД которым заряд выбрасывается в виде химической пены.

36. Каким из перечисленных огнетушителей нельзя тушить электрооборудование под напряжением? водяными, пенными, углекислыми (свыше 300В)

37. Какие огнетушители применяются для тушения пожаров на электроустановках? углекислые (до 300В), углекисло-броматиловые и порошковые

38. Можно ли тушить горящие газы водой и пеной? нет.

39. Из чего состоит заряд химически-пенных огнетушителей? состоит из щелочной и кислотной частей

40. За счет чего образуется пена в воздушно-пенном огнетушителе? продавливания жидкости, смешанной с пенообразователем, через пенный насадок. Давление создается при открывании баллончика со сжатым воздухом

41. В каком виде находится углекислота в углекислотных огнетушителях? жидкости под давлением около 60 атм

42. Какое действие может оказывать вода для прекращения горения? может оказывать разбавляющее, охлаждающее и изолирующее действие. Попадая на горящую поверхность вещества, вода поглощает тепло за счет нагревания жидкой фазы до гашеная и за счет испарения. При этом образуется паровое облако, препятствующее доступу кислорода в зону горения, на пожарах воду используют в виде сплошных я распыленных струй

43. Какие основные огнегасительные вещества вы знаете? вода, углекислый газ, галоядированные углеводороды, химическая и воздушно-механическая пены, огнегасительные порошки

44. За счет чего вода оказывает охлаждающее действие? Попадая на горящую поверхность вещества, вода поглощает тепло за счет нагревания жидкой фазы до гашеная и за счет испарения

45. Почему нельзя тушить водой металлические калий и натрий?

46. Почему нельзя тушить водой ЛВЖ и ГЖ? так как они горят на поверхности воды

47. Почему нельзя тушить водой алюминий, магний и его сплавы, а также сплав «электрон»? так как их температура горения выше 2000°С, а вода разлагается при этой температуре на кислород и водород

48. Почему нельзя тушить водой титан и его сплавы? так как они реагируют с водой, выделяя большое количество тепла;

49. Почему нельзя тушить водой электрооборудование, не отключенное от сети? так как вода электропроводна

50. Почему углекислый газ тушит пожар? попадая в зону горения, вытесняет кислород и охлаждает горящие предметы

51. В чем состоит огнегасительное свойство пены? она, покрывая горящую поверхность, охлаждает ее, препятствует поступлению из горящего вещества горючих паров и газов к факелу горения и изолирует горящую поверхность от кислорода воздуха

52. За счет чего галлоидированные углеводороды прекращают горение? При испарении происходит охлаждение зоны горения. Образующийся пар тормозит химическую реакцию горения

53. Для чего предназначены пожарные извещатели? для получения информации о состоянии контролируемых признаков пожара на охраняемом объекте и делятся на ручные и автоматические

54. Как подразделяются пожарные извещатели по виду контролируемого признака пожара? на ручные и автоматические (тепловые, дымовые, световые, комбинированные, охранно-пожарные)

55. На какие три группы делятся автоматические извещатели по признаку срабатывания на изменение признака пожара? максимальные, максимально-дифференциальные и дифференциальные

56. Как срабатывают максимальные извещатели? срабатывают при достижении контролируемым параметром (дымом, температурой, излучением) определенной (пороговой) величины

57. На что реагируют дифференциальные извещатели? на скорость изменения контролируемого параметра

58. На что реагируют максимально-дифференциальные извещатели? как на достижение контролируемым параметром заданной величины, так и на скорость его изменения

59. Что является основными параметрами пожарных извещателей? порог срабатывания, инерционность, контролируемая зона, помехозащищенность, надежность и конструктивное исполнение

60. На чем основан принцип действия тепловых извещателей? на изменении свойств чувствительных элементов датчиков (извещателей) при изменении температуры

61. На чем основано действие дымовых извещателей? оптико-электронный и радиоизотопный. Частицы дыма поглощают и рассеивают свет, уменьшают электрическую проводимость искусственно ионизированного воздуха за счет поглощения части ионов

62. На чем основан принцип действия световых извещателей? Открытое пламя излучает свет в широком диапазоне спектра — от ультрафиолетового до инфракрасного

63. Какие типы приемных станций по способу включения извещателей вы знаете? лучевые и кольцевые

64. Чем определяется полное время обнаружения пожара? временем достижения контролируемым параметром порога обнаружения и инерционностью извещателя. Это время зависит как от характеристик извещателя (порога срабатывания и инерционности), и от скорости изменения контролируемого параметра в месте установки извещателя

Скрутку проводов — не применять!

Скрутка проводов, под запретом у профи!

Не так давно на одном объекте в Минске, увидел электриков, которые скручивали провода и вмазывали их в стены. На мое замечание, они оправдывались, что у них так все делают. Оказалось, что ребята приехали с региона, и для них такой метод соединения обычная практика – дешево и быстро. Для таких «мастеров» хочу напомнить, что скручивать провода, и так их оставлять – НЕЛЬЗЯ!

Согласно технических норм в РБ, обычная скрутка в электропроводке запрещена:

Действительно ПУЭ, не разрешает использовать скрутку для соединения проводов. Однако медная скрутка, если сделана профессиональным мастером, может спокойно держать нагрузку в 16 А, без каких либо негативных последствий. Если нагрузка больше то контакт будет ухудшаться, и со временем выгорит.

Тут еще один интересный парадокс: несмотря на то, что скрутку сильно ругают, все спаленные скрутки, которые мне приходилось видеть, были выполнены не профессионально. Большинство из них были алюминиевыми. Алюминий вообще очень капризный проводник, он плохо ведет себя в любых соединениях и требует особого внимания. Но даже такие скрутки, вполне справляются с бытовыми нагрузками в квартирах.

Однако, не смотря на это, скрутки это зло. Почему?

Во-первых, у них большое переходное сопротивление и во-вторых они очень чувствительны к импульсным токам. К тому же не все умеют делать скрутки правильно.

А какой должна быть скрутка? Правильная скрутка должна быть длиной 3-5см (зависит от сечения и количества жил — чем толще и больше, тем длиннее), закручена сильно но «без барашков».

Типичные ошибки при скрутках:

На фото я постарался сымитировать неправильные соединения проводов, которые приходилась встречать в квартирной электропроводке:

Вариант а) — недостаточная длина скрутки.
Варианты б) и д) — это вообще не скрутки, но одни из самых любимых соединений домашних «очумельцев».
Варианты в) и г) — не докрученная и плохо скрученная скрутки.

Еще одни из самых распространенных видов соединений это скрутка алюминиевой жилы с медной:

и соединение моно жилы и многожильного провода:

Все это,пример плохих соединений. Применять такие соединения в электропроводке — НЕЛЬЗЯ!

Где можно использовать СКРУТКУ ПРОВОДОВ?

Обычную скрутку проводов я использую только как временное соединение или как подготовительную операцию для других видов соединений (например, для сварки или пайки).

Резюме: Скрутка — это плохо! Используйте надежные виды соединений: сварку, опрессовку, сжимы 3М.

Огромное магнитосопротивление и сверхострый метамагнитный переход в поликристаллическом Sm0,5Ca0,25Sr0,25MnO3

Синтез и структурная характеристика

Высококачественный поликристаллический SCSMO был получен с помощью хорошо известной золь-гель-технологии (подробности см. В методах). Кристаллическая структура и однофазность образца были изучены с помощью рентгеновской дифрактометрии при комнатной температуре и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). На дифрактограмме (см. Рис. 1а) (анализ обсуждается в дополнительном разделе I (A)) и на дифрактограмме ПЭМ (см. Рис.1д) демонстрируют ромбическую кристаллографическую симметрию (Pnma) образца. Химический анализ при комнатной температуре с использованием измерения EDS (см. Дополнительный раздел I (C)) показывает, что элементы распределены однородно и стехиометрически.

Рис. 1: XRD- и TEM-анализ

a , b показывают подгонку профиля данных XRD при комнатной температуре (RT) и низкой температуре (15 K) с использованием Pnma и (Pnma + P21 / m) пространства. группы. На вставках a и b показано соответствие пиков при 2θ = 47.5 °, где при низкой температуре появляется новая моноклинная фаза (P21 / m). c отображает эволюцию нового пика пространственной группы P21 / m с температурой. d показывает изменение ширины линии XRD в присутствии нулевого магнитного поля и магнитного поля 70 кЭ и после удаления поля. e отображает типичные (100) диаграммы ED по оси зоны при комнатной температуре. Шаблон был проиндексирован с использованием ромбической структуры (Pnma). f демонстрирует изображение в светлом поле (001), записанное при 100 К во время измерений ПЭМ.Для HRTEM-анализа см. Дополнительный раздел I (B)

. Мы также представляем XRD-анализ при нескольких низких температурах на рис. 1b – d. При понижении температуры ниже T ≤ 120 K появляется другая кристаллографическая фаза с моноклинной симметрией P21 / m наряду с симметрией Pnma при комнатной температуре, т. Е. Комбинация Pnma и P21 / m. Развитие нового пика, соответствующего моноклинная пространственная группа P21 / m показана на рис. 1в. Этот рисунок показывает, что ниже 120 К новый пик появляется при 2θ = 47.5 °, и его интенсивность остается почти постоянной ниже 100 К. Это означает, что ниже 100 К фаза P21 / m оказывается захваченной в основной фазе Pnma, создавая деформацию решетки в основной фазе Pnma. Деформация также очевидна из анализа ПЭМ (см. Рис. 1е) при 100 К. Ранее было показано, что антиферромагнитный переход связан со структурным переходом из орторомбической в орторомбическую + моноклинную фазу при 135 К в Sm _0,5 Sr _0,5 MnO ₃ ^40,41.Следовательно, моноклинная структура благоприятствует антиферромагнитной фазе в Sm _0,5 Sr _0,5 MnO ₃. В нашем случае соединение SCSMO также претерпевает такой же структурный переход при 120 К. В следующем разделе мы покажем, что система также претерпевает антиферромагнитный переход при 120 К. Таким образом, моноклинная фаза P21 / m (показанная на рис. 1б, в) связана с фазой CE-AFM.

Влияние внешнего магнитного поля (70 кЭ) на уширение линии XRD при 2 К (см.рис.1d) указывает на уменьшение ширины линии (полная ширина на полувысоте) при 2θ = 47,5 ° с 0,58 ° до 0,46 °, которая затем остается на том же значении даже после удаления поля. Это показывает, что деформация уменьшается во внешнем магнитном поле, а затем остается неизменной даже после снятия поля.

Магнитные и магнитотранспортные измерения

Температурно-зависимые намагниченность и удельное сопротивление для различных приложенных магнитных полей показаны на рис. 2a, b. Интересно, что ниже 60 К намагниченность увеличивается, но доля ферромагнетика очень мала для магнитного поля 100 Э, что подтверждается измерениями термоостаточной намагниченности (обсуждаются в дополнительном разделе I (D)).В результате система без какого-либо магнитного поля остается изолирующей при низкой температуре, как показано на рис. 2b, но стабильность состояния CO-AFM снижается (обсуждается в следующем абзаце). В этом отличие от ранее исследованных нами наноструктур типа ядро-оболочка (ферромагнитное ядро и антиферромагнитная оболочка) ²², для которых сравнительно небольшое удельное сопротивление (~ 10 ² Ом-см) было получено при низких температурах. Ниже определенной температуры ( T, <10 K) значение сопротивления составляет R ~ 10 ¹³ Ом для SCSMO, что является предельным значением для наших измерительных приборов (подробности см. В разделе о методах).Температуры заказа ( T _CO и T _N) указаны на вставке к рис. 2a, b, и аналогичный T _CO также получается из измерения теплоемкости (см. Дополнительный раздел I (E)).

Рис. 2: Магнитотранспортные свойства

a Изменение намагниченности с температурой во внешних магнитных полях 100 и 30 кЭ. На вставке показана подпись упорядочения CO и AFM, указанная стрелками, из температурной производной данных M (T), взятых в протоколе нагрева с полевым охлаждением (FCW) в присутствии магнитного поля 100 Э. b Температурное сопротивление без (красный) и с (30 кЭ (синий), 50 кЭ (оливковый) и 90 кЭ (фиолетовый)) внешних магнитных полей. Пунктирные линии представляют данные удельного сопротивления, полученные во время цикла охлаждения в полевых условиях, а сплошные линии представляют собой цикл FCW. На вставке показано изменение энергии активации (E _A ∞ d [ln (ρ)] / dT ⁻¹) в зависимости от температуры, вычисленное из температурной зависимости данных удельного сопротивления в нулевом поле, и указаны температуры упорядочения. стрелками. c Зависимость MR от температуры магнитного поля для различных магнитных полей. d Зависимость намагниченности от магнитного поля и e сопротивления от магнитного поля при разных температурах. На вставке в d показана температурная зависимость H _CR и намагниченности с охлаждением в нулевом поле (ZFC) в магнитном поле 100 Э. f Магнитосопротивление, зависящее от магнитного поля при трех различных температурах. См. Раздел «Материалы и методы» для объяснения предела-I и предела-II, упомянутых в b и e , соответственно

Магнитное поле 30 кЭ индуцирует большую долю ферромагнетика, и в результате удельное сопротивление уменьшается. значительно (от 10 ¹³ Ом-см до ρ ~ 17.5 Ом-см при Тл = 2,5 К) при низких температурах (см. Рис. 2а, б). Это показывает не только то, что T _CO уменьшается, но также то, что устойчивость состояния CO-AFM снижается в SCSMO. Наблюдается огромный гистерезис между циклами полевого охлаждения и нагрева для 30 кЭ в диапазоне температур 50 K < T <100 K как на кривых намагничивания, так и на кривых сопротивления, что является признаком индуцированного полем электронного разделения фаз ⁴². При дальнейшем увеличении приложенного магнитного поля это сосуществование подавляется, и низкотемпературное сопротивление достигает 10 ⁻² Ом-см (для 90 кЭ).

Для количественной оценки изменения удельного сопротивления, вызванного полем, мы строим график зависимости MR (= ( ρ ( H) — ρ (0)) / ρ (H) × 100) от температуры при различных магнитных полях. на рис. 2в. MR составляет ~ 10% для 20 кЭ, но удивительно увеличивается до 10 ¹³% для внешнего магнитного поля 30 кЭ и до ~ 10 ¹⁵% при 10 К для магнитного поля 90 кЭ. Значение MR до 10 ¹⁵% в поликристаллическом стабильном соединении SCSMO является уникальным наблюдением.

Изотермическая намагниченность, измеренная в протоколе с охлаждением в нулевом поле (ZFC) при различных температурах (представленная на рис. 2d), показывает индуцированные полем метамагнитные переходы. Полученный экспериментально магнитный момент насыщения (3,82 мкм _B) при 30 К близок к расчетному магнитному моменту для полного насыщения ионов Mn ³⁺ / Mn ⁴⁺ и Sm ³⁺ (3,85 мкм _В). Это ясно указывает на то, что состояние CO-AFM полностью трансформируется при приложении магнитного поля через метамагнитный переход вблизи критического магнитного поля H _CR.Изменение температуры H _CR, измеренное по изотермам M (H), противоположно изменению намагниченности ZFC, как показано на вставке к рис. 2d. Компоненты FM, присутствующие в образце ZFC, действуют как центры зародышеобразования и растут за счет компонентов AFM во внешнем магнитном поле, что приводит к метамагнитному переходу на H _CR. По мере увеличения намагниченности ZFC от 2 K до 50 K повышенная тепловая энергия снижает H _CR с 47,8 кЭ при 2 K до 34,5 кЭ при 50 K.При T> 50 K H _CR увеличивается за счет уменьшения намагниченности ZFC. В отсутствие AFM-компонентов выше T _N индуцированный полем метамагнитный переход исчезает.

На рис. 2д показаны изотермы зависимости удельного сопротивления от магнитного поля, измеренные при различных температурах. Интересно, что на изотермах, измеренных при более низкой температуре (10 К), наблюдается исключительно резкий метамагнитный скачок. С повышением температуры площадь петли между увеличивающейся и убывающей разверткой поля уменьшается, а при 100 К она практически исчезает.Таким образом, мы полагаем, что индуцированное полем сосуществование фаз поддерживается до ~ 120 K, что является температурой антиферромагнитного упорядочения. Также следует отметить, что система остается в состоянии с низким удельным сопротивлением даже после снятия поля для Тл <50 К. Из-за ограничения измерения удельного сопротивления сопротивление ограничено 10 ¹⁰ Ом-см во внешнем магнитное поле, и, как результат, мы можем измерить MR только при температурах выше 25 K. MR равно 10 ¹²% (10 ⁴%) при 25 K (80 K) для магнитного поля 45 кЭ. , как показано на рис.2f, а при более низких температурах будет еще больше.

Ультрарезкий метамагнитный переход

Интересно, что изотермы зависимости удельного сопротивления (и намагниченности) от магнитного поля (см. Рис. 3а) при 2 К показывают исключительно резкие ступеньки шириной ~ 10 Э (наименьший шаг, используемый во время измерения, составляет 3 Э). Чтобы исследовать происхождение этого сверхострого метамагнитного перехода, мы теперь измеряем теплоемкость ( C ) с помощью магнитного поля. Во время цикла увеличения поля данные по теплоемкости показывают ступенчатое поведение при ~ 48 кЭ, как показано на рис.3б, что однозначно соответствует ступенчатому поведению, наблюдаемому на изотермах намагниченности и сопротивления. Это противоположно случаю, наблюдавшемуся в более ранних исследованиях, когда C резко уменьшалось с H в точке перехода, что было связано с повышением температуры системы из-за высвобождения энергии, которая способствовала резкому индуцированному полем переходу ^36,43. Резкое увеличение теплоемкости в магнитном поле 48 кЭ исключает возможность наблюдаемого в нашей системе экзотермического лавинно-метамагнитного перехода, вызванного температурой, и мы полагаем, что система изменяется мартенситно.

Рис. 3: Ультрарезкий метамагнитный переход

a Зависимость намагниченности (и удельного сопротивления) от магнитного поля при 2 К. См. Раздел «Материалы и методы» для объяснения ограничения-II. b Изменение теплоемкости с внешним магнитным полем при 2 К. Здесь красные и синие символы представляют данные C (H), полученные при увеличении и уменьшении полей, соответственно. c Влияние на изотермическую намагниченность различных полей охлаждения при 2 K

Чтобы установить мартенситную природу, мы также исследовали изотермическую намагниченность (при 2 K) для различных полей охлаждения 9 (см. Рис.3в). С увеличением охлаждающего поля увеличивается доля FM, и, как следствие, увеличивается межфазная упругая энергия. Благодаря этому критическое поле увеличивается с увеличением поля охлаждения. В то же время критическое поле немного уменьшается, когда мы увеличиваем скорость развертки с 10 Э / сек до 200 Э / сек для образца ZFC (подробности см. В дополнительном разделе I (F)). Это связано с тем, что решетка имеет достаточно времени, чтобы приспособиться к индуцированной межфазной деформации между AF- и FM-доменами при более низкой скорости развертки, а для преодоления энергетического барьера требуется большее магнитное поле.Оба этих сценария указывают на мартенситную природу перехода ^{43,44,45,46,47}. Наше исследование релаксации сопротивления (см. Дополнительный раздел I (G)) также подтверждает мартенситную природу метамагнитных переходов (рис. 2d, e) при более высоких температурах.

Теоретическое моделирование

В этом разделе мы обсуждаем физическое происхождение огромного МС, используя двухзонную модель двойного обмена, включая сверхобмен ( J ) и электрон-фононную связь ( λ ).Наш модельный гамильтониан ^{19,48,49,50,51} (подробности см. В дополнительном разделе II), эффективно представляющий собой решетку ионов Mn, качественно воспроизводит фазовую диаграмму манганитов. Для материалов типа SCMO (и SSMO), включающих два элемента A-типа ³⁰, обычно добавляют \ (\ mathop {\ sum} \ nolimits_i {\ varepsilon _in_i} \) так, чтобы \ (\ overline {\ varepsilon _i } = 0 \) для моделирования катионного беспорядка в A-сайте ^48,51. Учитывая тот факт, что ионы Sr ²⁺ случайным образом занимают A-позиции в поликристаллическом соединении SCSMO и имеют больший размер по сравнению с Sm ³⁺ и Ca ²⁺, создается химический беспорядок.Это также очевидно из изображений HRTEM при комнатной температуре, показанных в дополнительном разделе I (B) (рис. 1b, c). Поэтому для моделирования SCSMO мы пренебрегаем беспорядком между элементами Sm и Ca и включаем беспорядок Sr, добавляя \ (\ mathop {\ sum} \ nolimits_i {\ varepsilon _in_i} \) в каждый сайт Mn, выбранный из распределения \ (P \ left ({\ varepsilon _i} \ right) = \ frac {1} {4} \ delta \ left ({\ varepsilon _i — \ Delta} \ right) + \ frac {3} {4} \ delta \ left ( {\ varepsilon _i + \ Delta} \ right) \), где Δ — потенциал тушенного беспорядка.Мы добавляем член зеемановской связи — \ (\ mathop {\ sum} \ limits_i h \ cdot {\ boldsymbol {S}} _ i \) к гамильтониану во внешнем магнитном поле, где S _i — Mn t _2g спины, чтобы проанализировать MR. Мы измеряем Дж, , λ, Δ, ч и температуру ( T ) в единицах кинетического параметра прыжка t . Расчетное значение t в манганитах составляет 0,2 эВ ⁴⁸.

Спин-фермионный метод Монте-Карло, основанный на приближении бегущих кластеров ⁵², используется на двумерной решетке 24 × 24 (подробности см. В дополнительном разделе II).Мы используем J / t = 0,1 и λ / t = 1,65, что воспроизводит фазу CE-CO-OO-I ¹⁹ при электронной плотности n = 1 — x = 0,5. В наших расчетах электронная плотность — это количество перемещающихся e _g электронов на узел Mn. Система, как показано на рис. 4а, б, остается изолирующей при низких температурах для Δ / t = 0,3 и h = 0, а фактор ферромагнитной структуры S (0,0) составляет ~ 0.001 (схему расчетов удельного сопротивления и структурного магнитного фактора см. В дополнительном разделе II).

Рис.4: Результаты Монте-Карло

Температурная зависимость a удельного сопротивления ρ в единицах га / 2 _Π ² e ² и b структурный фактор FM S (0, 0) при различных значениях внешнего магнитного поля h / t для λ / t = 1,65, Дж / t = 0,1 и Δ / t = 0.3 (материалы типа SCSMO). Легенды в a , b такие же. На всех рисунках плотность электронов зафиксирована на уровне n = 0,5. c Температурная зависимость ρ для λ / t = 1,73, Дж / t = 0,105 и Δ / t = 0 (материалы типа SCMO). d Температурная зависимость структурного фактора FM S (0,0) (вставка: удельное сопротивление) для трех наборов параметров (имитирующих SCMO, SCSMO и SSMO) в очень малом магнитном поле h = 0.002. См. Подробности в тексте

Удельное сопротивление при низких температурах уменьшается с увеличением магнитного поля h (рис. 4a), аналогично нашим экспериментальным результатам. Это связано с увеличением корреляций ФМ при низких температурах (рис. 4б). С другой стороны, SCMO-подобные материалы (рис. 4в) остаются изоляционными при всех температурах, даже в течение ч = 0,03. Напомним, что SCSMO (SSMO) имеет меньшую (большую) пропускную способность, чем SCSMO. В наших модельных расчетах больший λ / t (и J / t ) соответствует меньшей ширине полосы или наоборот.Для наглядности мы используем Δ / t = 0 (из-за небольшого несоответствия между ионными радиусами Sm и Ca) и устанавливаем λ / t = 1,73 и Дж / t = 0,105 для SCMO- нравятся материалы. Для SSMO-подобных материалов мы устанавливаем бинарный беспорядок ^48,51 с Δ / t = 0,3 и используем λ / t = 1,57 и J / t = 0,095. Корреляции FM при низких температурах увеличиваются, а удельное сопротивление уменьшается от SCMO-подобных материалов до SCSMO-подобных материалов (рис.4г), что качественно аналогично результатам экспериментов ^30,31,32.

Теперь мы переходим к пониманию MR в SCSMO путем построения снимков Монте-Карло, полученных при T = 0,01. При h = 0,002 система остается изолирующей (см. Рис. 4d) благодаря корреляциям CE-типа без каких-либо значительных ферромагнитных зон с разупорядоченным зарядом (см. Рис. 5a, c) в системе. При h = 0,02 ферромагнитные кластеры сосуществуют с зигзагообразными ферромагнитными цепочками, а концентрация электронов примерно однородна (~ 0.65) внутри ферромагнитных кластеров (см. Рис. 5б, г). Более того, ферромагнитные кластеры в SCSMO соединяются друг с другом в достаточно больших магнитных полях, в отличие от материалов, подобных SCMO, для которых удельное сопротивление уменьшается при более низких температурах. Следовательно, в целом беспорядок из-за присутствующих в SCSMO ионов Sr ослабляет состояние SCMO-типа CE и зарождает ферромагнитные зарядово-разупорядоченные кластеры, но система остается изолирующей при низких температурах. Во внешнем магнитном поле ферромагнитные кластеры растут и соединяются, вызывая большое МС в образцах SCSMO.

Рис. 5

Снимки Монте-Карло a , b Компоненты z смоделированных спинов Mn (t _2g). c , d Электронная плотность для каждого узла на решетке 24 × 24 при T = 0,01 с использованием λ / t = 1,65, Дж / t = 0,1 и Δ / t = 0,3. В a , c h / t = 0,002, а в b , d h / t = 0.02.

Электрохимия Настройка перехода металлического изолятора и энергонезависимой резистивной коммутации в сверхпроводящих пленках

Abstract

Модуляция концентрации носителей в сильно коррелированных оксидах предлагает уникальная возможность индуцировать разные фазы в одном и том же материале, которые резко меняют свои физические свойства, обеспечивая новые концепции оксидных электронных устройств со специально разработанными функциями. В этой работе рассказывается об электрическом манипулировании сверхпроводящей к фазовому переходу диэлектрика в тонких пленках YBa ₂ Cu ₃ O _{7 − δ} путем электрохимического легирования кислородом.Сопротивление в нормальном состоянии и критическая температура сверхпроводимости можно обратимо манипулировать в ограниченных активных объемах пленки за счет перестраиваемой диффузии кислорода. Вертикальная и боковая подвижность кислорода может быть точно модулирован на микро- и наноуровне путем настройки приложенное напряжение смещения и рабочая температура, таким образом обеспечивая основа для создания однородных и гибких транзисторных устройств со сверхпроводящими каналами сток – исток без потерь. Мы анализируем экспериментальные результаты в свете теоретической модели, которая включает термически активируемая и электрически управляемая объемная диффузия кислорода.

Ключевые слова: электрохимическое легирование кислородом, сильно коррелированные оксиды, переход металл-изолятор, обратимое переключение, высокотемпературные сверхпроводники

1. Введение

Сильные электронные корреляции присутствуют в нескольких сложных оксидах переходных металлов. для необычных физических явлений, таких как изоляция Мотта, мультиферроичность, сверхпроводимость или колоссальное магнитосопротивление эффекты, которые они демонстрируют. ^1,2 Металл – изолятор переходы (MIT) между различными электронными фазами могут быть вызваны несколькими внешними возмущениями, такими как давление, температура, деформация или электрическое поле, ³⁻⁷, предоставляя уникальные возможности для манипулирования этими сложными оксидами для нескольких приложений электронного устройства.

Специально, ленточный Mott MIT с контролируемым наполнением в сильно коррелированных материалах может вызвать очень большие колебания сопротивления при небольшом изменении несущей концентрация, которая также может быть вызвана электрическим полем. ⁸⁻¹⁰ Таким образом, данные материалы продемонстрировали высокие эксплуатационные характеристики и надежность. резистивное переключение, индуцированное биполярным полем, ^11-13 делает их многообещающие кандидаты на энергонезависимую резистивную память нового поколения устройств. ^{8,9,12,14−16} Эксплуатация электронных устройств Mott MIT, известный как «Mottronics», может открыть новые возможности и функциональные возможности для быстрой и энергоэффективной электроники будущего.¹⁷⁻¹⁹ Особенно интересны сильно коррелированные высокотемпературные сверхпроводящие купраты, в которых помимо энергонезависимых резистивных поведение переключения в нормальном состоянии, ^13,20-22 может быть индуцирован переход сверхпроводящий-изолирующий (СИП) дырочным легированием их плоскостей CuO ₂. Недопированные исходные соединения являются антиферромагнитными изоляторами и становятся сверхпроводниками при оптимальные уровни легирования с температурой перехода ( T _c) после сверхпроводящего купола с примерно параболической зависимость, ²³, как схематично показано на a.Следовательно, купраты предлагают уникальную возможность локально включать и выключать свои выдающиеся сверхпроводящее состояние макроскопической квантовой когерентности благодаря оптимальному модуляция их концентрации носителей.

(а) Фазовая диаграмма высокотемпературные сверхпроводящие купраты с указанием MIT и SIT. (b) Схематическое изображение многоэлектродного устройства YBCO. Врезка показывает оптическое изображение узорчатого устройства с различным серебром электроды (ложный цвет). (c, d) Схематическое изображение вертикального и боковые транзисторные устройства.

В этом контексте возможность обратимой настройки критического температура ( T _c) в высокотемпературных сверхпроводниках, с помощью электрического поля в качестве внешнего управляющего параметра очевидно, что это активная область исследований в области физики конденсированного состояния. ^10,24 Большой прогресс был достигнут в индукции электростатического легирования через сегнетоэлектрическая поляризация или с помощью диэлектрика или электролита стробирование. ²⁵⁻³¹ Однако сверхтонкие сверхпроводящие слои и большие электрические поля должны использоваться для наблюдения значительной модуляции несущей.Помимо чистого электростатические эффекты легирования, было замечено, что электролит стробирование может также вызвать кислородные вакансии, которые могут увеличиваться дольше расстояния (∼10–30 нм). ^5,30,32,57 Таким образом, электрохимический легирование посредством диффузии кислорода представляет собой интересную альтернативу манипулировать плотностью носителя этих материалов, если это может управляться электрическим полем. Подробные механизмы, лежащие в основе генерация электрохимического MIT в оксидах металлов все еще неясно, хотя это было связано с локальной миграцией кислорода вакансии, обычно создаваемые ограниченными нитями или однородно эффекты распределенного интерфейса.^11,16 В случае металлического тонкие пленки оксида перовскита, объемные фазовые резистивные эффекты переключения наблюдались, вызывая гомогенные фазовые переходы изолирующего металла охватывающая всю толщину пленки около 10 нм. ^13,33

Здесь мы предлагаем оригинальную систему на основе обратимой модуляция объема нелетучий сверхпроводник – изолятор фазовый переход за счет диффузии кислорода, который предлагает несколько технологических и научные открытия по сравнению со сверхпроводящими устройствами на основе чистого электростатического легирования.Переход, достигнутый с помощью Предлагаемый подход не ограничивается только границей раздела между сверхпроводником и затвором, но допускает энергонезависимую однородную объемная модуляция плотности несущих в настраиваемых затвором активных объемах. Объемный реверсивный SIT, который может приводиться в действие непосредственно от сверхпроводящее состояние, оказывается очень привлекательным механизмом для конструкция однородного и надежного сверхпроводящего транзистора устройств. Кроме того, полностью обратимые фазовые переходы могут настраиваться напрямую с помощью металлического затвора без необходимости электростатический или сегнетоэлектрический слой, что значительно упрощает конструкция устройства.

Проведены эксперименты по переносу и микро-Раманову в специально разработанных многотерминальных устройствах показывают, что боковые и вертикальное движение кислорода можно точно модулировать в микро- и наномасштабе, обеспечение основы для систем управления воротами с гибкими конфигурациями для реконфигурируемых логических приложений и нейроморфных вычислений. Систематический анализ был проведен для количественной оценки и различить эффекты переключения, локализованные на интерфейсе, из те, которые изменяют электрические свойства массы.Основываясь на этом, мы разработали теоретическое моделирование динамики объемного кислорода, помимо актуальные теоретические исследования, основанные на формировании проводящих филаментов или модуляция обедненного слоя Шоттки, ^34-39, что дает хорошее согласие с экспериментами по переносу и микро-комбинационному рассеиванию света. Сверхпроводящие транзисторы и устройства памяти, работающие без потерь канал может быть произведен, совместим с другими сверхпроводящими компонентами для высокопроизводительного криогенного суперкомпьютера, который в силу присущих им энергоэффективность, предлагают отличную возможность преодолеть кремний аналоги с радикальным снижением энергопотребления и улучшенными выступления.⁴⁰ Причем возможность нанотехнологии сверхпроводящий параметр порядка пленок YBa ₂ Cu ₃ O _{7 − δ} (YBCO) предлагает возможность исследовать новые функции устройств Fluxtronics основанный на управляемом движении квантов потока. ^29,41,42

2. Методы

2.1. Изготовление устройства

Монокристаллический эпитаксиальный (001) ориентированные пленки YBCO различной толщины (50–250 нм). выращены путем химического осаждения из раствора и импульсного лазерного осаждения на монокристаллических подложках размером 5 мм × 5 мм (001) -LaAlO ₃.Получены качественные образцы с критической температурой T _c ≈ 90–92 K и критической температурой собственного поля. плотность тока Дж _c ^sf (77 K) = 4–5 МА см ^–2. ^43,44 Большие серебряные контакты толщиной 250 нм для четырехточечных измерения сопротивления (500 мкм × 500 мкм) были выращены поверх пленок YBCO путем напыления и последующего отжига при 450 ° C в кислородной атмосфере для обеспечения хорошего контактного сопротивления (∼μΩ см ²). Затем на пленках был нанесен узор с использованием стандартной фотолитографии. в мостиках длиной 1000 мкм, шириной 10–30 мкм, что позволяет для различных четырехточечных контактных транспортных измерений.В течение процесса формирования рисунка может произойти деградация образца, что снижает начальная критическая температура до T _c ≈ 82–85 К. Тем не менее, в приборах с тщательно подобранным рисунком параметры T _c значения ∼90 K были сохранились. После нанесения рисунка контактные площадки толщиной 100 нм, использованные в качестве затвора. электроды выращивались методом напыления. Эквивалентные коммутационные характеристики были получены с использованием серебряных, золотых или серебряно-хромовых электродов, Таким образом, исключается влияние диффузии серебра на поведение переключения.

b показывает схематическое изображение многотерминальных устройств с рисунком, специально предназначен для измерения объемного сопротивления моста в четырехточечная транспортная конфигурация при подаче импульсов напряжения от дополнительных электродов затвора. Для четырехточечных контактных измерений мы использовали контакты A , приложив небольшой ток между A ₁ и A ₂ и считывая A ₃ — A ₄ или A ₅ — A ₆ напряжений.Эффект переключения в устройствах YBCO был вызван в двухконтактной геометрии, с использованием электродов затвора в верхней части конфигурация [розовые электроды ( C ₁, C ₂ и B ₁) в b]. Два разных Были рассмотрены транзисторные структуры, названные устройствами VERT-gate (c) и LAT-gate (d). Имя выбран таким образом, потому что, как будет сказано, в первом В этом случае мы рассмотрим вертикальную диффузию кислорода через пленку. (по оси YBCO c -), а во втором случае конфигурация будет использоваться для обнаружения в основном бокового движения кислорода по самолетам YBCO a — b .В частности, мы будем использовать следующие структуры:

2.1.1. VERT-Gate Transistor-like Devices

Объемное сопротивление между стоком и истоком модулируется путем подачи импульсов напряжения в затвор ( B ₁), используя внешний контакт ( А ₁). Мы оцениваем регулируемую громкость расположен под воротами, R ^vol, измерено в четырехточечной конфигурации.

2.1.2. LAT-Gate Транзисторные устройства

Объемное сопротивление между стоком и источник модулируется путем подачи импульсов напряжения между двумя боковыми электроды затвора ( C ₁ — C ₂).Мы оцениваем громкость с настройкой гейта, расположенную между ворота, R ^vol, измеряется в четырех точках конфигурация. Устройства, измеренные в этой конфигурации, были покрыты с буферным слоем CeO ₂ толщиной 10 нм, выращенным методом атомно-слоистого осаждения поверх YBCO, ²² действует как защитный слой и делает ненужным любой кислородный обмен с атмосферой. ⁴⁵

2.2. Характеристика устройства

I — Кривые V и R ( T ) были измерены с использованием двухточечной конфигурации с блоком измерения внешнего источника (Keithley 2604B).Во-первых В этом случае используются импульсы напряжения длительностью 10 с с током податливости 0,1 A. Двухполюсные измерения сопротивления в зависимости от температуры были выполнены. при постоянном токе 0,01 мА. Объемное сопротивление, зависящее от температуры, R ^vol ( T ), были измерены в четырехточечная конфигурация, при подаче переменного тока 0,01 мА в система измерения физических свойств Quantum Design с переменным температурный диапазон (5–400 К). Измерения микро-комбинационного рассеяния света были проведено с использованием линии 5145 Å аргон-ионного лазера в помещении. температура с прикрепленным рамановским спектрометром Jobin-Yvon T-64000 к микроскопу Olympus и оснащен охлаждаемым жидким азотом детектор устройств с зарядовой связью.Плотность мощности лазера на образце поддерживалась ниже 10 кВт / см ², чтобы избежать деградации или чрезмерное нагревание.

2.3. Теоретический подход

Моделирование процесса диффузии кислорода было смоделировано с помощью с помощью программы решения уравнений в частных производных, разработанной COMSOL. Модель была задумана просто за счет использования двух приводных силы, основанные на двух различных взаимодействиях: с одной стороны, обычное диффузия одной частицы (кислорода) в поле вакансий в термически активированный каркас, что отражается на зависимости диффузионного коэффициент с температурой и, с другой стороны, электрический природа ионов кислорода, движущихся по материалу, позволяет электрически управляемая ионная диффузия на основе электрического поля, создаваемого приложение внешнего напряжения смещения и локального электродинамического свойства материала.Металлическое поведение или система позволяет локальный баланс расходов, который должен быть достигнут смешанными состояниями, таким образом обеспечение нейтральности заряда в системе.

Проведено моделирование в двоякой прямоугольной области шириной x (параллельная к плоскостям a — b ) и толщиной y (параллельно оси c ), составляя ( x ∈ [0,520] мкм и y ∈ [0,10] мкм). Два верхних контакта длиной 40 мкм располагались на 35 мкм с обоих концов для поляризации образца.Правильный контакт был заземлен, а на левый было приложено напряжение смещения. В область моделирования не включает электродную область. Параболический была рассмотрена распределенная контактная поверхностная проводимость (см. Таблицу 1) для смягчения контакта нарушение сплошности по краям колодки.

Таблица 1

Параметры, используемые в Моделирование

906 906 _x = 10 ^–7 м ² / с

эффективное изменение концентрации кислорода	c = 0–6,26 × 10 ²⁷ ион / м ³
начальный концентрация кислорода	c ₀ = 3.6 × 10 ²⁷ ионов / м ³
электронная проводимость	σ _x = 10 ² См / м; c <3,01 × 10 ²⁷ ионов / м ³
	σ _x = 1,54 × 10 ^–22 ( c — 3,01 × 10 ²⁷) + 10 ² См / м; (3,01 < c <6,26) × 10 ²⁷ ионов / м ³
	σ _x = 10σ _y
Diffusion Tensor2116
	D _y = 10 ^–13 м ² / с
проводимость контактной поверхности	10 ⁷ / [( x — x ₀) ² + 10] См / м; x ₀ = контакт-центр

Основные допущения Рассмотренные в модели перечислены ниже.

i.
Мы предполагаем распространение уравнение в приближении сплошной среды. Коэффициент диффузии считается анизотропным, с соотношением D _x/ D _y = 10 ⁶ (см. Таблицу 1), ⁴⁶ что качественно описывает экспериментально наблюдаемую анизотропию диффузии кислорода вдоль плоскостей CuO ₂ и поперек них, независимо от механизм диффузии.
ii.
Концентрация ионов кислорода в условиях диффузии имеет установлено с учетом максимальной и минимальной стехиометрии кислорода YBCO, 7 и 6, где δ ∈ [0,1]. Значения концентраций были оценивается объемом предельных структур, ромбической и тетрагональной, составляя 4,03 × 10 ²⁸ и 3,41 × 10 ²⁸ ионов / м ³ соответственно. Тогда, предполагая, что только кислород в избытке к тетрагональному составу может способствовать диффузии кислорода, эффективное изменение переносчика кислорода концентрация должна быть между c = 0 и c = 6.26 × 10 ²⁷ ионов / м ³. В первоначальное состояние считалось однородным по образцу с концентрация c ₀ = 3,6 × 10 ²⁷ ионов / м ³.
iii.
Мы предполагаем перераспределение кислородных вакансий внутри системы, без внешнего кислородного обмена.
iv.
Материал считается электронным проводником. с удельным электрическим сопротивлением, которое напрямую коррелирует с локальным кислородным концентрация.Локальная проводимость была определена как кислородная зависимая линейная функция, феноменологически описывающая проводимость переход между оптимально легированным и недолегированным состояниями (см. Таблицу 1). ^47,48
в.
Электрическое поле определяется согласно материальному уравнению Ома как функция локальной плотности тока, Дж, , и электронной проводимость σ без учета ионной проводимости. Концентрация электронных носителей распределяется таким образом, чтобы поддерживать местная компенсация сборов.
vi.
И электронная проводимость, σ, и коэффициент диффузии, D , считались анизотропными с более высокими значениями вдоль плоскости a — b (ось x ) (см. таблицу 1).

Уравнение 1 показывает изменение концентрации кислорода во времени. в каждой точке области

, где ċ — производная концентрации по времени, D — тензор диффузии, z — зарядовое число ионов кислорода, u — Нернста – Эйнштейна соотношение ( u = D / RT ), а F — это число Фарадея.Электрический потенциал выводится из материального и заряда уравнения сохранения как

, где J — плотность электрического тока, σ — электронная проводимость, и q — плотность электронного заряда.

3. Результаты и обсуждение

a показывает типичные кривые I — V в полулогарифмической шкале тока, полученные для мост толщиной 250 нм и шириной 30 мкм с использованием электрода затвора VERT конфигурация.Петли гистерезиса измерялись изменением напряжения. между ± 5 В при 100 и 400 К. Энергонезависимый биполярный резистивный переключение обнаруживается в обоих случаях, когда направление переключения зависит от от полярности приложенного поля. Начиная с первозданного минимума состояние сопротивления (LRS), переход в состояние высокого сопротивления (HRS) возникает при подаче отрицательного напряжения (1). Энергонезависимая HRS поддерживается снижением напряжения смещения до 0 В (2). Система переключается обратно на LRS при последующей развертке положительного напряжения (3) и поддерживается на этом уровне LRS, снова уменьшая напряжение смещения. до 0 В (4).В любом случае мы проверили, что положительная развертка смещения в чистый, оптимально легированный LRS не вызывает гистерезиса переключения потому что в структуру больше нельзя вводить кислород.

(a) Semilog I — V Характеристики измерены в устройство YBCO VERT-gate толщиной 250 нм и шириной 30 мкм с использованием электрода B ₁, при 100 и 400 K. Стрелки и числа показывают направление развертки напряжения. (b) Отношение высокого и низкого сопротивления, R ^H/ R ^L, определено при разных температурах в зависимости от напряжения смещения.Вставка показывает петлю гистерезиса сопротивления, измеренную при 300 К.

Общий вид полученных петель гистерезиса при разных температурах проявляет схожие характеристики, с большим сопротивлением изменения, вызванные использованием умеренных напряжений затвора. Тем не менее сопротивление гистерезис явно увеличен и изменение резистивного состояния более резкий при низких температурах. Хотя данные показывают общие тенденция снижения коммутируемого напряжения за счет повышения температуры (см. б), в согласуются с более высокой подвижностью кислорода, мы обнаружили значительные вариации этого параметра при низкой температуре, где очень резкий ток изменение наблюдается.При всех температурах мы находим асимметричный поведение, при котором напряжение, необходимое для управления системой от HRS до LRS всегда ниже, чем требуется для перехода от LRS в HRS. Эта асимметрия коммутируемых напряжений встречается во всех протестированных устройств (а также наблюдаемых на кривых I — V , показанных на b), можно объяснить с помощью наших теоретических модель, о которой будет подробно рассказано ниже. Зависимость от напряжения значений сопротивления, полученных при 300 К в HRS и LRS ( R ^H и R ^L), на вставке b, где найдено очень большое отношение почти на 2 порядка величины при низких напряжениях.Механизм проводимости через металл – оксид интерфейс в двух состояниях сопротивления был оценен путем анализа d (ln ( I )) / d (ln ( V )) по сравнению с V ^1/2 (см. вспомогательную информацию S1). Член производной показывает постоянное значение, равное 1 что соответствует омической проводимости для ЛРП с малым отклонение при высоких напряжениях при 100 К. Однако HRS показывает сложную поведение, которое невозможно описать ни одним электродом, ни массой, ограниченный механизм.^49,50 Улучшение R ^H/ R ^L, полученное уменьшением температура объясняется рассмотрением температурной зависимости из R ^H и R ^L, как показано на. LRS показывает поведение металла, ожидаемое при оптимальном легированная пленка YBCO со сверхпроводящим переходом при 90 К. Сопротивление значения были получены путем подачи тока 0,01 мА в двухточечный конфигурация.Таким образом, сопротивление, измеренное ниже T _c, соответствует контактному сопротивлению. В переключение переводит систему в полупроводниковое состояние через MIT, демонстрирует повышение сопротивления при 300 К более чем на 2 порядка величины по отношению к оптимально легированному состоянию (обозначено со стрелкой в а). Это изменение удельного сопротивления в нормальном состоянии соответствует YBCO с высоким кислородным дефицитом, находящийся в недолегированном режиме с δ > 0,65. ^47,48 Таким образом, разная температура зависимость сопротивления (уменьшение / увеличение сопротивления с температурой в HRS / LRS соответственно) полностью определяет экспериментально наблюдаемая температурная зависимость петель гистерезиса I — V и тока и полученные значения сопротивления.Согласно этому, для устройства показано в, коэффициент сопротивления снижается до менее чем 2 порядков при повышении температуры до 400 K, хотя поведение переключения поддерживается. Тем не менее, как мы увидим ниже, для практические применения, требующие таких высоких температур, это соотношение может быть улучшен за счет уменьшения размера электрода затвора. а показаны кривые R — V , полученные для нескольких устройства с разным размером верхнего контакта B ₁, где четко видно, что гистерезис сильно увеличивается за счет уменьшения площади электродов.Как общая тенденция коммутируемое напряжение снижается в устройствах с малой площадью контакта, отображая много резких изменений состояний сопротивления. Врезка шоу что значения HRS и LRS уменьшаются с увеличением площади. Зависимость от площади значения сопротивления согласуются с эффектом переключения однородно распределены под электродом, исключая, таким образом, локальную нитевидную механизм переключения. Кроме того, состояния промежуточного сопротивления, с различным кислородным легированием, может быть получен с многоотводным незначительные петли гистерезиса, наблюдаемые в других оксидных перовскитах (см. дополнительную информацию S2), ^33,45,51,52 устойчивые нелетучие могут быть получены несколько состояний сопротивления (см. показанные данные удержания в вспомогательной информации S3), ведущий к многоуровневой производительности памяти, что дает большие надежды на высокую плотность хранение данных в устройствах памяти и потенциальные приложения в нейроморфных вычисления.

(a) Температурная зависимость R ^H и R ^L, полученная для того же устройства, показанного на. (б) Схематическое изображение образования кислородных вакансий, V _{O ^—}, в устройстве VERT-gate после приведения в действие верхнего контакта B ₁ в HRS. (c) Импульсы напряжения при разных температуры и R ^об. эволюция. (г) Эффективная толщина, т ′, однородное переключение ниже электрода затвора B ₁ при разных температуры.

(a) Типичный полулогарифмический R — V Характеристики, измеренные в Устройство VERT-затвора, при 300 K с изменением площади электрода затвора B ₁, A _{B 1} = 10 ⁴, 2 × 10 ³ и 25 мкм ² , оранжевые звезды, зеленые открытые кружки и фиолетовые замкнутые кружки, соответственно. На вставке показана эволюция HRS и LRS, полученных на 0,1 В в зависимости от площади контакта. (б) Гистерезис сопротивления петли, полученные при 100 и 80 К для толщины 250 нм и ширины 100 мкм Устройство VERT-gate.На вставке показана температурная зависимость HRS и LRS, полученная с помощью MIT при 100 K (закрытые символы) и SIT при 80 K (открытые символы) указаны.

(a) Схематическое изображение боковой диффузии кислорода в устройстве с LAT-затвором после переключения электрода затвора C ₁ в HRS. (b) Semilog I — В (вверху) и характеристики двухполюсного сопротивления (внизу) пленки YBCO, измеренной для LAT-затвора толщиной 100 нм и шириной 30 мкм устройство, при 300 K, с симметричными импульсами напряжения, вызывающими переключение обоих электродов затвора C ₁ и C ₂.Закрытые и открытые символы показывают выполненные зачистки. увеличивая и уменьшая напряжение соответственно. Сплошные стрелки а числа показывают значения напряжения, вызывающие дополнительные переходы. из HRS в LRS, V ^{H → L} (точки 1, 3) и из LRS в HRS, V ^{L → H} (точки 2 и 4). На вставке показаны те же измерения, выполненные с асимметричным импульсы напряжения для переключения только одного из электродов затвора. (c) Температура зависимость R ^об. в исходном состоянии (звезды) и после положительного (открытые символы) и отрицательного (закрытые символы) импульсы напряжения 15 В.На вставке показано измеренное двухточечное сопротивление. ниже C ₁ и C ₂ после положительного (открытые символы) и отрицательного (закрытые символы) напряжения импульсы.

Далее мы оценим распределение кислорода внутри устройств, и мы покажем, что индуцированный MIT представляет собой эффект не ограничивается окрестностями границы металл – оксид, достижение активного объема устройства. Размер активной области который был переключен ниже электрода затвора B ₁ был оценен с использованием конфигурации, подобной транзистору (схематично показано в c), в котором мы измеряем локальное регулируемое затвором объемное сопротивление под контактом, R ^vol, применив ток через канал сток – исток.Это важно обратите внимание, что мы намеренно выбрали эту четырехточечную конфигурацию, чтобы оценить вертикальную диффузию кислорода через пленку, хотя может быть вызвано как боковое, так и вертикальное движение кислорода из-за вектор электрического поля генерируется. b схематически показывает ожидаемый кислородный диффузия, вызванная после приложения отрицательного напряжения смещения на B ₁. Ионы кислорода мигрируют от электрода таким образом генерируя кислородные вакансии, V _{O ^—}, которые управляли бы активным объемом, изображенным розовым цветом на HRS.Пунктирные линии ограничивают объем, учитываемый при измерении R ^vol, определяемый путем подачи тока 0,01 мА в четырехточечной конфигурации. c показывает поведение, подобное транзистору, оценивается путем измерения изменения R ^об., после серия отрицательных и положительных импульсов ± 5 В, приложенных к B ₁, при различных температурах. Большой двусторонний найдено изменение R ^vol, указывающее что мы сильно изменяем электрические свойства объема за счет объемное электрохимическое легирование кислородом.Предполагая, что однородный переключение ниже затвора и учитывая, что удельное сопротивление HRS намного выше, чем у LRS (как видно на рисунке a), соотношение объема Сопротивление моста можно определить как

, где R ^объем (HRS) и R ^объем (LRS) — сопротивление моста, измеренное в HRS. и LRS и t и t ′ являются толщина моста и преобразованная толщина ниже контакт соответственно (см. б).Для этого конкретного устройства с t = 250 нм, полученная активная коммутируемая толщина t ‘как функция температуры показана на d. Стоит отметить, что объем массы, перешедшей в HRS, увеличивается с температурой в соответствии с более высокой подвижностью кислорода, которая увеличивает индуцированное полем миграция кислорода на большие расстояния. Проведены аналогичные измерения в устройстве YBCO с VERT-затвором толщиной 50 нм показало соотношение R ^объем (HRS) / R ^объем (LRS) ≈ 10 ² при 300 K (см. Вспомогательную информацию S3), что указывает на то, что вся толщина моста была преобразована до высокого недолегированного изолирующего состояния.Таким образом, с правильным устройством конструкции, мы можем однородно и обратимо настраивать сверхпроводящий канал или его часть, ВКЛ и ВЫКЛ, с помощью электрического поля, как параметр внешнего управления.

Помимо больших колебаний сопротивления индуцированный выше T _c [управление системой от металлический в изолирующее состояние (MIT)], резистивные эффекты переключения могут быть даже индуцированы непосредственно в сверхпроводящем (СП) состоянии за счет средства прямого SIT, генерируемого ниже T _c (см. вставку b).Петли гистерезиса сопротивления, измеренные чуть выше и ниже T _c (100 и 80 K) для толщины 250 нм, 100 мкм Широкое устройство VERT-gate YBCO показано на b. Заметим, что в обоих случаях обратимый переход от LRS к HRS может быть вызван, хотя кривые R ( V ) ниже T _c демонстрируют довольно сложное поведение с дополнительным усилением из R ^H/ R ^L спасибо к переходу СК ЛРП.В данном случае значение R ^L соответствует контактному сопротивлению.

С целью расширить огромный потенциал купратов в устройствах на основе электрохимического легирования кислородом мы исследовали возможность к боковой диффузии кислорода, индуцированной полем. Ключевым моментом является использование собственная анизотропная кислородная подвижность купратов в вершине-вершине конфигурация ворот, чтобы способствовать боковому движению кислорода, как показано в. Как известно, в YBCO диффузия кислорода Коэффициент вдоль плоскостей CuO ₂ ( a — b плоскостей) намного больше, чем поперек них ( c, -ось), с соотношением D _ab/ D _c ≈ 10 ⁶.⁴⁶ Проведены эксперименты по переключению в устройстве с LAT-затвором толщиной 100 нм и шириной 30 мкм путем подачи напряжения импульсы между боковыми контактами ( C ₁ — C ₂ в d и a). b показывает характеристики I — V и R — V , полученные при приложении симметричного напряжения. импульсы ± 15 В. Наблюдается дополнительное переключение в котором происходят обратимые переходы обоих активных электродов затвора, ^34,53, то есть для данной полярности один из электродов приводится в HRS, а другой — LRS.Сложная форма петель гистерезиса хорошо описывается, если учесть, что при приложение импульса напряжения с положительной полярностью, контакт с отрицательным смещением переключается на LRS (точка 1), тогда как другой, при положительном смещении переключитесь на HRS (точка 2). Поведение поменялось местами с импульсом противоположной полярности (точки 3 и 4). Резистивный состояние под каждым контактом было проверено путем измерения двухточечного сопротивление через A ₁ — C ₁ и A ₂ — C ₂, после применения положительной и отрицательной полярности затвора.Вставка c показывает, что, безусловно, один контакт находится в LRS, а другой — в Состояние HRS после подачи импульса заданной полярности, в то время как их поведение переключается с противоположной полярностью. Во всех устройствах При тестировании переход на LRS происходил при более низких напряжениях, чем что для HRS ( V ^{HRS → LRS} ≈ 4 В и В ^{LRS → HRS} ≈ 12 В для устройства, показанного в). Эта асимметрия коммутируемых напряжений также наблюдается в кривых I — V , показанных в a, можно понять в рамках предложенной теоретической модели, которая будет подробно обсуждается ниже.Таким образом, за счет уменьшения максимального приложенного напряжения в одной из полярностей до значения ниже В ^{LRS → HRS}, мы можем ограничить эффект переключения всего один из двух контактов. На вставках показаны второстепенные петли, исполняемые в аппарате. с максимальным приложенным положительным напряжением В < В ^{LRS → HRS} предотвращая переход в HRS контакта с положительным смещением, который всегда остается на LRS. Транзистороподобное поведение структуры было оценено. путем измерения температурной зависимости R ^vol в объеме, показанном пунктирными линиями в a, при разном сопротивлении состояния; в исходном состоянии и после подачи ± 15 В на электроды затвора (c).Обратимый наблюдается изменение критической температуры перехода ( T _c) более чем на 40 K, что указывает на то, что кислород имеет обратимо рассеянный, сотни микрон далеко от точки переключения контакты. Важно отметить, что как боковые, так и вертикальные диффузия кислорода оценивается в этих устройствах и, таким образом, модуляция R ^vol будет сильно зависеть от объема рассматриваемого канала сток – исток. В этом случае HRS показывает частичный переход и плечо при ∼80 K, которое показывает что не весь тестируемый объем был однородно доведен до HRS.а показывает несколько R ^vol ( T ) кривые, измеренные в области, близкой к одному из электродов переключения затвора, для устройства с LAT-затвором толщиной 100 нм и шириной 30 мкм. Различные переходы может быть индуцировано в зависимости от приложенного импульса напряжения затвора. В целом случаях наблюдается первый переход при ∼90 K, что также указывает на что есть еще часть тома, которая не была полностью переключился на HRS, с вкладом, который уменьшается по мере того, как напряжение увеличена.

(а) Температурная зависимость R ^vol после подачи различных импульсов напряжения (указаны как метки) в устройстве LAT-gate.(б) Частота рамановской моды O (4) A _g YBCO, полученная в различных точках на длине волны 50 мкм. длинные однородные дорожки шириной 50 мкм, сформированные в пленке YBCO, выращенной на подложке LaAlO ₃, в исходном состоянии (сплошные символы) и после переключения левого контакта на HRS (открытые символы). Вставка показывает схематическое изображение диффузии кислорода в дорожке. Частоты фононов, соответствующие максимальному и минимальному значениям δ определенные обозначены прямыми линиями.

Дальнейшее подтверждение бокового движения кислорода в фильмы происходят из экспериментов микро-Рамана.В YBCO линейная зависимость содержания кислорода с апикальной кислородной (O (4)) растягивающей связью вдоль частоты фононной моды c -осной может быть установлена ω _{O (4)}. ^54,55 b приведены значения фононной частоты измерения в разных точках вдоль единого канала YBCO двумя боковые контакты, в исходном состоянии и после переключения левых связаться с HRS (вставка b). Значения рамановского сдвига уменьшаются вблизи переключают контакт, подтверждая образование кислородных вакансий.В Значения δ, изображенные на рисунке, были определены с использованием уравнения 4, которое является простым эмпирическим закон, рассчитанный в (54) с использованием экспериментальных данных, приведенных разными авторами для Рамановская спектроскопия образцов YBCO с дефицитом кислорода при возбуждении Ar-лазером свет (λ = 488 и 514 нм) в геометрии рассеяния вне плоскости. Учитывая это уравнение, получаем значение δ ≈ 0,35 в области с меньшим содержанием кислорода.

Для получения более подробной информации понимание роли динамики кислорода в резистивном переключении процесса, мы провели численное моделирование, учитывая как термически активированная диффузия и индуцированный электрическим полем кислород подвижность в пленке YBCO (см. Теоретический Подъездной участок).а показывает схематическое изображение моделирования область, с верхними электрическими контактами по бокам и граничными условиями указано. b показывает изменение концентрации кислорода, c , полученное путем приложения напряжения смещения на левом контакте с правый заземлен. Мы изображаем девять этапов, выполняемых каждые 2,5 мс, цикл переключения, который состоит из смещения образца с синусоидальным управляющее напряжение ± 2,5 В при частоте 50 Гц. Изображение №1 показывает начальная стабильная конфигурация при 0 В, в которой правый контакт находится у LRS, а левый у HRS.Поляризуя левую контакт с положительным напряжением (1,76 В на изображении # 2), мы наблюдаем явное повышение концентрации кислорода внизу слева контактные и кислородные вакансии, которые генерируются справа. Стоит отметить, что из-за анизотропии материала, обусловленной тензоры проводимости и диффузии, σ и D , и особенно из-за большого аспектного отношения домена, ионные носители движутся анизотропно, создавая боковую диффузию кислорода в сотни в микронах от контактов, как наблюдали экспериментально.К дальнейшее увеличение напряжения до 2,5 В (изображение # 3), HRS и Области LRS, созданные рядом с контактами, увеличиваются. Эти области сохраняются за счет уменьшения напряжения до нуля (изображения №4 и №5) что указывает на энергонезависимый характер процесса. Инвертируя полярность напряжения (изображение №6), слева создаются кислородные вакансии контакт, тогда как концентрация кислорода увеличивается в правом. Последующие изображения (№ 7 и № 8) показывают изменение концентрации кислорода. с отрицательным импульсом напряжения до восстановления исходного положения при 0 В (изображение №9).Повышение / снижение концентрации кислорода вблизи контактов происходит за счет генерации / аннигиляции кислорода вакансии в ближайшем регионе. Чистое изменение концентрации кислорода в заданном объеме, расположенном вдоль перемычки (вдали от контактов) будет сильно зависеть от начальных условий нашей системы (обращайтесь сопротивление, исходное легирование кислородом, а также поперечные и вертикальные размеры), предлагая высокую степень свободы в дизайне устройства. c показывает эволюцию среднее значение сопротивления под каждым контактом, определенное с учетом отрезок 20 мкм, расположенный на 1 мкм ниже контакта (красный пунктирные линии в а).Среднее сопротивление было рассчитано с использованием диагонали значения тензора проводимости, определенные по кислородному концентрация в каждой точке (см. Теоретический подход). Кривые гистерезиса соответствуют стабильным характеристикам переключения, достигается после нескольких циклов, начиная с начального однородного концентрация кислорода (см. дополнительную информацию S5a). Получается дополнительный переключатель сопротивления, то есть для данной полярности (положительного напряжения) среднее сопротивление изменяется к HRS под правым контактом (нижняя петля) и к LRS под левый (верхняя петля).Поведение меняется на импульс противоположной полярности. Моделирование также показывает, что переход от HRS к LRS происходит при более низком напряжении, чем от LRS к HRS, что согласуется с экспериментальными результатами. Эта асимметрия в коммутируемое напряжение, наблюдаемое на всех измеряемых устройствах, объясняется из-за быстрого движения кислорода в областях с низкой проводимостью, где индуцируются чрезвычайно большие значения электрического поля (см. дополнительную информацию S5b). d показывает смоделированные общие характеристики системы I — V , определяется с учетом всего сечения домена (синий пунктирная линия в а).е показывает экспериментальные кривые I — V измеренные для устройства, описанного в, которые хорошо согласуются с результатами моделирования.

(а) Схема представление области моделирования и граничных условий. J _n — электрический ток, нормальный к поверхности. Красные пунктирные линии показывают длину выбранного отрезка интегрирования. для расчета петель гистерезиса, изображенных на (b). Синяя пунктирная линия показывает поперечное сечение, используемое для расчета характеристик I — V , изображенных на (d).(б) Концентрация кислорода на разных этапах процесса переключения, после подачи заявки синусоидального импульса напряжения амплитудой 2,5 В с частотой 50 Гц на левом контакте с заземленным правым (см. текст). Изображения собираются каждые 2,5 мс. Цвета в контактных точках обозначают приложенное напряжение смещения (красный положительный и синий отрицательный). Цвета в полосе показывают концентрацию кислорода (превышение по сравнению с тетрагональной фаза с δ = 1) изображена на шкале. (c) Эволюция сопротивление в сегменте ниже левого (вверху) и правого (внизу) контактов (см. текст).Цифрами обозначены различные показанные этапы переключения. в (б). (d) I — В гистерезис поведение смоделировано с учетом всего сечения домена. красный синим цветом показаны кривые, полученные при увеличении и уменьшении напряжения, соответственно. (e) I — В гистерезис характеристики показаны на б в линейном масштабе. Закрытые красные и открытые синие символы показать развертки, выполняемые путем увеличения и уменьшения напряжения, соответственно.

Количественная оценка бокового расстояния диффузии кислорода в наших устройствах с LAT-затвором был выполнен путем обратимого переключения одного из контактов ( C ₁) с использованием минимальных доступных скоростей развертки напряжения в нашей экспериментальной системе (τ ≈ 100 мс) и проверка что объемное сопротивление центрального моста (расположенного на расстоянии d = 300 мкм от C ₁) обратимо изменяется.Этими значениями мы определяем меньшую предел эффективного коэффициента диффузии кислорода D _ab ^*, стимулированный наличием электрического поля, D _ab ^* ≈ d ² / τ ≈ 10 ^–2 см ² / с при комнатной температуре. Это значение на 10 порядков выше заявленного. значения для термически активированной диффузии кислорода в монокристаллах YBCO.⁵⁶ Столь высокое значение можно понять, учитывая чрезвычайно большие градиенты электрического поля ( E > 10 ⁵ В м ^–1), возникающие между Регионы HRS и LRS (см. Дополнительную информацию S5b). Если принять полученное нижнее предельное значение электрического диффузия кислорода, индуцированная полем, расчетная скорость переключения кислородных вакансий вдоль плоскостей a — b в устройстве на сотни нанометров будет ∼10 нс, что находится в диапазоне, необходимом для высокой производительности, высокоскоростные запоминающие устройства.

Большие деньги стимулируют переходный период перед лицом старого сопротивления

Это самая горячая тема в энергетике за все время. Энергетический переход, начавшийся более 25 лет назад, теперь занимает центральное место в битве за сдерживание и обращение вспять безудержного изменения климата в течение 30 лет.

Никто не может избежать ударов. Крупные экологические катастрофы происходят все чаще.

Глобальное потепление, деградация экосистем, загрязнение воздуха и возможность возникновения таких пандемий, как Covid-19, представляют собой тесно взаимосвязанные проблемы.

Более того, масштабы убытков, вызванных этими глобальными кризисами, подсчитываются все чаще, что особенно заметно на фондовых рынках и во все более обеспокоенном секторе страхования.

Цена климатического риска продвигается вверх по повестке дня финансового мира, особенно это обнаруживают компании, торгующие ископаемым топливом, при нарастании давления со стороны акционеров.

Это уже доказывает свою эффективность, когда принимаются важные меры. Действительно, рекомендации Целевой группы по раскрытию финансовой информации, связанной с климатом (TCFD), оптимизируют отчетность по энергии и выбросам углерода и предоставляют прозрачную рыночную информацию о финансовых рисках, связанных с климатом.

И риск огромен.

Сторонники TCFD контролируют активы стоимостью 138 триллионов долларов.

Это означает, что риски, связанные с изменением климата, будут все больше оцениваться, а инновации в области климата будут вознаграждаться, что ускорит экологическую, социальную и управленческую тенденцию (ESG). По сути, большие деньги приводят к позитивным изменениям, возможно, неожиданным, но еще не признанным образом.

Covid-19 и рекордно низкие цены на ископаемое топливо делают акцент на рисках переходного периода, и экологические стимулы после кризиса могут еще больше ускорить эту тенденцию.И все же пакеты стимулов, связанные с Covid 19, «могут благоприятствовать существующим секторам из-за их нынешнего экономического значения и сохранения рабочих мест».

Вызывает тревогу то, что нынешние темпы декарбонизации не соответствуют цели Парижского соглашения COP 21.

DNV GL делает это заявление в своем недавно опубликованном Energy Transition Outlook 2020, как и страны «большой двадцатки» совместно с Международным энергетическим агентством.

B20 представляет мировое бизнес-сообщество во всех странах-членах G20.

18 сентября B20 и МЭА опубликовали совместное заявление, в котором явно критиковались усилия, предпринимаемые G20.

Они заявили: «Совокупные определяемые на национальном уровне вклады, представленные членами G20, не соответствуют Парижскому соглашению и другим международным целям в области климата».

Они предупредили, что члены G20 должны ускорить внедрение существующих технологий с низким уровнем выбросов и нейтральными выбросами и стимулировать инновации в важнейших технологических областях, включая водород, аккумуляторы, а также утилизацию и хранение углерода.

Было подсчитано, что 40% необходимых сокращений связано с технологиями, которые еще не были коммерчески развернуты в массовом масштабе, что указывает на огромные производственные возможности в ближайшие десятилетия.

Все более широко признается, что статус-кво не может продолжаться. По мнению DNV GL, мало возможностей для принятия промежуточных мер, особенно для варианта использования природного газа в качестве промежуточного топлива.

DNV GL заявляет: «Хотя предполагается, что это недорогое решение для обезуглероживания тепла в зданиях, а также на производстве, поскольку оно позволяет повторно использовать существующую инфраструктуру, в настоящее время мы не прогнозируем, что газ станет более жизнеспособным долгосрочным решением. по сравнению с увеличением объемов возобновляемой электроэнергии.”

Биометан в настоящее время популярен как углеродно-нейтральное топливо, и многие города по всему миру требуют, чтобы значительная часть их автобусов работала на таком топливе.

Но DNV GL заявляет, что стоимость производства биометана в два-три раза выше, чем у природного газа, и предполагает лишь скромное потребление.

Помимо газа, когда речь идет о топливе для выработки электроэнергии для бытового и промышленного потребления, а также на транспорте, упор будет сделан на фотоэлектрическую энергию (PV) и ветер.

Согласно DNV GL, до 2050 года электрификация увеличится более чем вдвое, что, в свою очередь, приведет к повышению общей эффективности энергосистемы.

Некоторое повышение эффективности конечного использования будет скромным, например, переход с газового на электрическое приготовление пищи.

Другие улучшения, связанные с электрификацией, будут кардинальными, например, переход на тепловые насосы для отопления или установка электрических трансмиссий на дорожных транспортных средствах.

DNV GL прогнозирует, что к 2050 году почти все новые автомобили будут электромобили.

Еще одна огромная победа заключается в том, что потери тепла при производстве электроэнергии, в основном на ископаемом топливе, будут сокращены.

Хотя возобновляемые источники энергии преобразуют лишь небольшую часть солнечной или ветровой энергии, попадающей на панели и турбины, в электричество, предполагается, что они имеют 100% эффективность, поскольку не потребляют никаких других энергоносителей.

DNV GL говорит, что это означает огромный скачок в эффективности выработки электроэнергии по сравнению со средним значением 40% для электростанций, работающих на ископаемом топливе. Как показано ниже, выработка электроэнергии более чем удваивается, а потери сокращаются в абсолютном выражении.

Эффективность энергетических систем имеет ключевое значение.

«Эффективность — это наш самый большой ресурс. Это должно быть главным приоритетом для властей и других заинтересованных сторон в отрасли », — говорит DNV GL.

Тем не менее, есть некоторые довольно большие гаечные ключи, инструменты, которые политики и другие заинтересованные лица, кажется, слишком готовы использовать.

Для начала возьмем непредсказуемость политики. Действительно, хрупкость, возможно, является девизом, и модель возникающего риска, описанная DNV GL, идеально подходит для Великобритании.

Питер Рэфтери, руководитель отдела технического и коммерческого управления активами Blackrock, выступил на презентации отчета DNV GL о переходе на 2020 год, выразив обеспокоенность по поводу воздействия рисков, которые плохо изучены, но, как ожидается, будут значительно расти.

«Возникающий риск — очень важный фактор, и мы твердо верим в низкие, но надежные цены на производство возобновляемых источников энергии», — сказал Рэфтери.

«Мы считаем, что многие механизмы проведения тендеров, особенно в Европе, являются отличным способом не только для снижения затрат, но и для обеспечения стабильности.

«Второй ключевой риск, как и всегда, — это стабильность регулирования и правительства. Крупные инвесторы испытывают большие трудности с изменениями, и особенно ретроспективными изменениями, в политике, и поэтому это очень важно для нас ».

Хотя экологически чистые энергетические технологии становятся все менее зависимыми от государственной поддержки, очевидно, что проекты декарбонизации сталкиваются с продолжающимися рисками перехода, связанными с разработкой политики и ее реализацией.

Только Новая Зеландия, Швеция, Франция, Великобритания в целом и сама Шотландия имеют климатические законы о нулевых чистых выбросах к середине века.Однако, как регулярно свидетельствуют заголовки, нынешнее правительство явно угрожает прогрессу Великобритании.

Следующая большая угроза — это те в промышленности, которые не хотят изменений и готовы лоббировать правительства, чтобы они хотя бы замедлили неизбежный переход. Крупная нефть — классический пример.

«Действующие отрасли вынуждают политиков сдерживать изменения, избегать выбытия нерентабельных активов и предотвращать появление новых участников», — говорит DNV GL.

Forbes сообщает, что пять крупнейших в мире государственных нефтегазовых компаний тратят около 200 миллионов долларов в год на лоббирование, чтобы контролировать, откладывать или блокировать политику, основанную на климате, особенно в США.

Интересы связаны с огромными инвестициями в прошлое, и инвесторы в области ископаемого топлива не собираются благосклонно относиться к навязанным изменениям.

У них тоже есть преимущество. Они владеют активами, такими как трубопроводы, которые необходимы для обеспечения более быстрого и менее затратного перехода на энергоносители, чем это было бы возможно в противном случае.

Энергетический переход зависит от адекватной инфраструктуры, такой как использование существующих сетей для вывода возобновляемой электроэнергии за пределы местного использования, а также от использования инфраструктуры газопроводов для транспортировки водорода.

Кроме того, инерция усиливается корыстными интересами, как промышленными, так и объединенными в профсоюзы рабочими, которые предпочитают статус-кво.

Политика и экономика на местах отражают масштабы и наследие технологических систем, например, досрочное списание нежелательно для долгосрочных активов.

Не следует забывать, что сегодняшняя магистральная инфраструктура была спроектирована для другой эпохи и до некоторой степени это продолжается, например, как тепловые электростанции.

«Жесткость процессов подачи заявок на природный газ и отсутствие совместной оптимизации электроэнергетических и газовых сетей способствуют негибкости в текущих рыночных конструкциях и подрывают преимущества генерации, следующей за нагрузкой», — говорит DNV GL.

«Необходимы новые рыночные конструкции с нестабильными ценами для управления нестабильностью предложения, интеграции гибких ресурсов, увеличения доли переменных возобновляемых источников энергии в структуре электроэнергетики и поощрения объединения секторов».

Улавливание, использование и хранение углерода также создают угрозы и возможности. Как известно многим в нефтегазовой отрасли Северного моря, лидерство Великобритании в области CCS / CCUS было упущено, в основном по вине правительства.

И все же, наряду с ветровой, солнечной, водородной, энергоэффективностью и другими вариантами снижения выбросов углерода / углерода, CCUS в настоящее время преподносится как критически важный для достижения целей Парижского соглашения.

В своем отчете об улавливании углерода, опубликованном 24 сентября, МЭА утверждает: «CCUS — единственная группа технологий, которая способствует как прямому сокращению выбросов в ключевых секторах, так и удалению углекислого газа из атмосферы, чтобы сбалансировать выбросы, которые труднее всего предотвратить. — критически важная часть достижения целей нулевых выбросов, которые все большее число правительств и компаний ставят перед собой.

Исполнительный директор МЭА Фатиф Бирол сказал на презентации отчета: «Улавливание углерода имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы наш переход к чистой энергии был безопасным и устойчивым.

«Действия правительств будут иметь важное значение для создания устойчивого и жизнеспособного рынка CCUS.

«Но промышленность также должна воспользоваться этой возможностью. Переход на чистую энергию не затронет ни один сектор — а для некоторых, включая тяжелую промышленность, ценность CCUS неизбежна ».

Но для достижения значительного сокращения выбросов в тяжелой промышленности необходимы инновации в текущих технологических процессах, и МЭА заявляет, что CCUS и водород являются двумя критически важными технологическими семействами для достижения значительных сокращений выбросов.

Однако их применение в тяжелой промышленности, например, в сталелитейной и цементной промышленности, еще не коммерчески доступно.

Хотя агентство перечисляет 30 проектов CCUS, разбросанных по всему миру, прогресс пока идет медленно и дорого. Сравните это с аккумуляторными технологиями.

В период с 2005 по 2018 год, согласно новому совместному исследованию, только что опубликованному МЭА с Европейское патентное ведомство.

Совместное исследование показывает, что Япония и Корея заняли лидирующие позиции в области аккумуляторных технологий в мире и что технический прогресс и массовое производство во все более зрелой отрасли привели к значительному падению цен на аккумуляторы в последние годы.

С 2010 года цены упали почти на 90% в случае литий-ионных аккумуляторов для электромобилей и примерно на две трети за тот же период для стационарных приложений, включая управление электросетью.

И все же ЕПВ / МЭА предупреждают, что разработка более совершенных и дешевых аккумуляторов электроэнергии является серьезной задачей на будущее.

Чтобы мир достиг целей в области климата и устойчивой энергетики, к 2040 году во всем мире потребуется около 10 000 гигаватт-часов батарей и других форм хранения энергии, что в 50 раз превышает размер нынешнего рынка.

Бироль добавил: «Прогнозы МЭА ясно показывают, что в ближайшие десятилетия накопители энергии должны будут расти в геометрической прогрессии, чтобы мир смог достичь международных целей в области климата и устойчивой энергетики. Ускоренные инновации будут иметь важное значение для достижения этого роста.”

В целом, это будет долгий путь.

Зарегистрируйтесь бесплатно, чтобы присоединиться к саммиту виртуальной энергетической биржи (ETIDEX) Energy Voice 19 ноября по адресу www.etidex.co.uk

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

зависящих от мощности и низкого сопротивления, биполярных переходов с переключением сброса в резистивную оперативную память на основе SiN | Письма о наномасштабных исследованиях

Пировано А., Шуеграф К. (2010) Память растет. Nature Nanotech 5: 177–8

Статья Google ученый

Zhu CX, Xu ZG, Huo ZL, Yang R, Zheng ZW, Cui YX, Liu J, Wang YM, Shi DX, Zhang GY, Li FH, Liu M (2011) Исследование ловушки заряда, связанной с интерфейсом и характеристики потерь улавливающих структур на основе высоких k с помощью электростатической силовой микроскопии. Appl Phys Lett 99: 223504

Статья Google ученый

Джо Ш, Кумар Т., Нараянан С., Лу В.Д., Назарян Х (2014) Трехмерная резистивная память с перекрестной перемычкой, основанная на селекторе сверхлинейного порога с полевой поддержкой (FAST). В: Тех. Dig.-Int. Встреча электронных устройств. (IEDM)., Стр 160

Google ученый

Liu T-Y, Yan TH, Scheuerlein R, Chen Y, Lee JKY, Balakrishnan G et al (2014) Двухслойное запоминающее устройство ReRAM 32 Гбайт площадью 130,7 мм2 по 24-нм технологии. IEEE J Solid-State Circuits 49: 140–53

Статья Google ученый

Waser R, Dittmann R, Staikov G, Szot K (2009) Резистивная коммутационная память на основе окислительно-восстановительного потенциала — наноионные механизмы, перспективы и проблемы. Adv Mater 21: 2632–63

Статья Google ученый

Ян Дж. Дж., Струков Д.Б., Стюарт Д. Р. (2013) Мемристивные устройства для вычислений. Nat Nanotechnol 8:13

Статья Google ученый

Fujimoto M, Koyama H, Kobayashi S, Tamai Y, Awaya N, Nishi Y et al (2006) Удельное сопротивление и резистивные коммутационные свойства Pr _0.7 Ca _0,3 MnO ₃ тонких пленок. Appl Phys Lett 89: 243504

Статья Google ученый

Lee MJ, Lee CB, Lee D, Lee SR, Chang M, Hur JH et al (2011) Быстрое, долговечное и масштабируемое энергонезависимое запоминающее устройство, изготовленное из асимметричного Ta ₂ O _{5 −x} / TaO _{2 − x} двухслойных структур. Nat Mater 10: 625–30

Статья Google ученый

Wong HSP, Lee HY, Yu S, Chen YS, Wu Y, Chen PS et al (2012) Металлооксидное RRAM. Proc IEEE 100: 1951

Статья Google ученый

10.

Prakash A, Jana D, Maikap S (2013) TaO Резистивная коммутационная память на основе _x: перспективы и проблемы. Nanoscale Res Lett 8: 418

Статья Google ученый

11.

Long S, Perniola L, Cagli C, Buckley J, Lian X, Miranda E, Pan F, Liu M, Suñé J (2013) Режимы управления напряжением и мощностью в прогрессивном униполярном переходе RESET HfO _{2 RRAM на базе}.Научный журнал 3: 2929

Google ученый

12.

Wang G, Long S, Yu Z, Zhang M, Ye T, Li Y et al (2010) Повышение однородности сопротивления и выносливости резистивной коммутационной памяти за счет точного управления временем нагрузки при работе импульсной программы. Appl Phys Lett 106 (9): 092103

Статья Google ученый

13.

Long S, Lian X, Cagli C, Cartoixà X, Rurali R, Miranda E et al (2013) Эффекты квантового размера в резистивном переключении оксида гафния.Appl Phys Lett 102: 183505

Статья Google ученый

14.

Chang K-C, Tsai T-M, Chang T-C, Wu H-H, Chen J-H, Syu Y-E et al (2013) Характеристики и механизмы резистивной оперативной памяти на основе оксида кремния. IEEE Electron Device Lett 34: 399–401

Статья Google ученый

15.

Chu T-J, Chang T-C, Tsai T-M, Wu H-H, Chen J-H, Chang K-C и др. (2013) Влияние количества заряда на характеристику переключения сопротивления во время процесса формовки.IEEE Electron Device Lett 34: 502–4

Статья Google ученый

16.

Maikap S, Jana D, Dutta M, Prakash A (2014) Самодостаточные характеристики RRAM с использованием новой структуры W / TaO _x / TiN. Nanoscale Res Lett 9: 292

Статья Google ученый

17.

Wu M-C, Lin Y-W, Jang W-Y, Lin C-H, Tseng T-Y (2011) Маломощная и высоконадежная многоуровневая работа в ZrO ₂ 1T1R RRAM.IEEE Electron Device Lett 32: 1026–8

Статья Google ученый

18.

Prakash A, Maikap S, Chiu H-C, Tien T-C, Lai C-S (2013) Улучшенные характеристики и механизм памяти с резистивной коммутацией с использованием нанослоя Ti на интерфейсе W / TaO _x. Nanoscale Res Lett 8: 288

Артикул Google ученый

19.

Peng CN, Wang CW, Chan TC, Chang WY, Wang YC, Tsai HW, Wu WW, Chen LJ, Chueh YL (2012) Резистивное переключение резистивной памяти Au / ZnO / Au: наблюдение на месте образования токопроводящего мостика.Nanoscale Res Lett 7: 559

Статья Google ученый

20.

Луо В.К., Лю Дж.С., Лин Ю.К., Ло К.Л., Хуанг Дж.Дж., Лин К.Л., Хоу Т.Х. (2013) Статистическая модель и быстрое предсказание дилеммы «скорость-нарушение» RRAM SET. IEEE Trans Electron Devices 60: 3760–3766

Статья Google ученый

21.

Liu H, Lv H, Yang B, Xu X, Liu R, Liu Q, Long S, Liu M (2014) Улучшение однородности в 1T1R RRAM с программированием линейного изменения напряжения затвора.IEEE Electron Device Lett 35: 1224–1226

Статья Google ученый

22.

Панда Д., Дхар А., Рэй С.К. (2012) Характеристики энергонезависимого мемристического переключения пленок TiO ₂, залитых нанокристаллами никеля. IEEE Trans Nanotechnol 11: 51–55

Статья Google ученый

23.

Исмаил и др. (2014) Биполярное резистивное переключение без образования в нестехиометрических пленках церия.Nanoscale Res Lett 9:45

Артикул Google ученый

24.

Kim HD, Yun MJ, Kim KH, Kim S (2016) Прозрачные резистивные устройства оперативной памяти на основе нитрида циркония, легированные кислородом, изготовленные методом радиочастотного распыления. J Alloy Compd 675: 183

Артикул Google ученый

25.

Ким С., Парк Б.Г. (2016) Нелинейная и многоуровневая резистивная коммутационная память в структурах Ni / Si ₃ N ₄ / Al ₂ O ₃ / TiN.Appl Phys Lett 108: 212103

Статья Google ученый

26.

Jiang X, Ma Z, Xu J, Chen K, Xu L, Li W, Huang X, Feng D (2015) a-SiN _x: резистивная оперативная память со сверхнизким энергопотреблением на основе H с настраиваемыми путями проводимости оборванных связей Si. Sci Rep 5: 15762

Статья Google ученый

27.

Jiang X, Ma Z, Yang H, Yu J, Wang W, Zhang W, Li W, Xu J, Xu L, Chen K, Huang X, Feng D (2014) Путь нанокристаллического Si индуцировал униполярный резистивный поведение переключения отожженных многослойных слоев SiN _x / SiN _y с повышенным содержанием кремния.J Appl Phys 116: 123705

Статья Google ученый

28.

Kim HD, Yun MJ, Kim S (2015) Самопрямляющееся резистивное переключение, наблюдаемое в устройствах с резистивной оперативной памятью на основе Si ₃ N ₄. J Alloy Compd 651: 340

Артикул Google ученый

29.

Kim S, Jung S, Kim MH, Cho S, Park BG (2015) Характеристики резистивной коммутации Si ₃ N _{4 Ячейка оперативной памяти с резистивной коммутацией на основе} с туннельным барьером для высоких интеграция плотности и приложения с низким энергопотреблением.Appl Phys Lett 106: 212106

Статья Google ученый

30.

Kim S, Cho S, Park BG (2016) Полностью Si-совместимая резистивная коммутационная память SiN с большим коэффициентом самопрямления. AIP Adv 6: 015021

Артикул Google ученый

31.

Kim S, Jung S, Kim MH, Cho S, Park BG (2015) Постепенное биполярное резистивное переключение в Ni / Si ₃ N ₄ / n ⁺ -Si запоминающее устройство с резистивной коммутацией для интеграции с высокой плотностью размещения и приложений с низким энергопотреблением.Твердотельный электрон 114: 94

Статья Google ученый

32.

Seo K, Kim I, Jung S, Jo M, Park S, Park J, Shin J, Biju KP, Kong J, Lee K, Lee B, Hwang H (2011) Аналоговая память и синхронизация всплесков -зависимые характеристики пластичности наноразмерного двухслойного резистивного коммутационного устройства из оксида титана. Нанотехнологии 22: 254023

Статья Google ученый

33.

Wan HJ, Zhou P, Ye L, Lin YY, Tang TA, Wu HM, Chi MH (2010) Наблюдение на месте превышения допустимого тока и его влияния на резистивное переключение.IEEE Electron Device Lett 31: 246–248

Статья Google ученый

34.

Chen YS, Lee HY, Chen PS, Liu WH, Wang SM, Gu PY, Hsu YY, Tsai CH, Chen WS, Chen F, Tsai MJ, Lien C (2011) Надежное состояние с высоким сопротивлением и повышенная выносливость резистивной памяти HfO _X за счет подавления выбросов тока. IEEE Electron Device Lett 32: 1585–1587

Статья Google ученый

35.

Wu MC, Jang WY, Lin CH, Tseng TY (2012) Исследование маломощной, наносекундной операции и многоуровневого биполярного переключения сопротивления в Ti / ZrO ₂ / Pt энергонезависимой памяти с архитектурой 1T1R. Semicond Sci Technol 27: 065010

Статья Google ученый

36.

Fan YS, Zhang L, Crotti D, Witters T, Jurczak M, Govoreanu B (2015) Прямое свидетельство подавления перерегулирования в Ta ₂ O _{5 Резистивная коммутационная память на основе} со встроенным доступом резистор.IEEE Electron Device Lett 36: 1027–1029

Статья Google ученый

37.

Chen X, Wu G, Bao D (2008) Поведение резистивного переключения устройств Pt / Mg0.2Zn0.8O / Pt для приложений энергонезависимой памяти. Appl Phys Lett 93: 093501

Статья Google ученый

38.

Shin HY, Park JH, Chung HY, Kim KH, Kim HD, Kim TG (2015) Высокооднородное резистивное переключение в устройствах с наностержнями SiN, изготовленных методом наносферной литографии.Appl Phys Express 7: 024202

Статья Google ученый

39.

Sun Y, Song L, Hua L, Cai W, Chen W, Zhao X (2015) Микроморфология кристаллов и влияние формирующего напряжения на поведение переключения сопротивления в Ti / Pr (Sr _0,1 Ca _0,9) ₂ Mn ₂ O ₇ / Pt устройства. J Alloy Compd 646: 477–482

Артикул Google ученый

40.

Kim S, Jeong HY, Choi SY, Choi YK (2010) Комплексное моделирование резистивной коммутации в Al / TiO _x / TiO _{2 Гетероструктура} / Al на основе проводимости, ограниченной пространственным зарядом. Appl Phys Lett 97: 033508

Статья Google ученый

41.

Harada T, Ohkubo I, Tsubouchi K, Kumigashira H, Ohnishi T, Lippmaa M, Matsumoto Y, Koinuma H, Oshima M (2008) Управляемый ловушкой механизм тока с ограничением пространственного заряда при переключении сопротивления на Al / Pr _0.7 Ca _0,3 MnO ₃ Al / Pr _0,7 Ca _0,3 MnO ₃ граница раздела. Appl Phys Lett 92: 222113

Статья Google ученый

42.

Гриценко В.А., Некрашевич С.С., Васильев В.В., Шапошников А.В. (2009) Электронная структура ловушек памяти в нитриде кремния. Microelectron Eng 86: 1866–1869

Статья Google ученый

Лаборатория экспериментальной космологии и астрофизики Массачусетского технологического института

Датчик переходной кромки — это термометр, изготовленный из сверхпроводящая пленка работает вблизи температуры перехода Tc.При переходе от сверхпроводника к нормальному металла, очень небольшое изменение температуры вызывает большое изменение сопротивления. Ширина перехода обычно составляет порядка милли-Кельвина. Много разных типов сверхпроводящие металлические пленки используются различными группами в качестве ТЭС. Мы используем тонкие бислои молибдена / золота для наших устройств. Наши ТЭС Mo / Au используют эффект близости, когда два металла ведут себя как одиночная пленка с температурой перехода между 800 мК (Tc Мо) и 0 К (Tc Au).Обычно наши фильмы настроен на Tc = 100 мК. Низкая температура необходима, потому что энергетическое разрешение этих устройств масштабируется с температура, поэтому криогенные температуры необходимы для высокоэнергетическое разрешение. Показатель заслуг для микрокалориметрические резистивные термометры — это параметр, называемый α, определенный как

где T — температура, а R — сопротивление ТЭС. Энергетическое разрешение TES может быть приблизительно равно

где k — постоянная Больцмана, T — температура ТЭС, C — теплоемкость микрокалориметра, α определено выше, а коэффициент 2.35 — это преобразование стандартного отклонения в полную ширину на половина максимума (FWHM) (просто более простой способ измерения разрешение наших устройств). Итак, для хорошего энергетического разрешения мы хотим, чтобы устройства работали как можно холоднее, теплоемкость и высокий α.

Важным ограничением является то, что TES работает ну как градусник только в переходе. Как только это пойдет нормально, его сопротивление больше не меняется с температурой (много) и

α → 0.Это подразумевает максимальную температуру изменение TES, что, в свою очередь, подразумевает максимальную энергию входящие фотоны:

Таким образом, параметры C и α связаны желаемая энергетическая полоса пропускания микрокалориметра. Тогда мы можем сформулировать теоретическое энергетическое разрешение микрокалориметр по простой формуле, которая зависит только от температура срабатывания и полоса пропускания устройства:

Для типичного рентгеновского применения полоса пропускания составляет от ~ 0.1 кэВ до 10 кэВ, а работа при 100 мК дает нам энергию разрешение ΔE = 1,4 эВ FWHM, почти на два порядка лучше, чем теоретические пределы для рентгеновских ПЗС. Это изображение матрицы микрокалориметров TES размером 8 x 8. построен в НАСА Центр космических полетов Годдарда. Каждый пиксель имеет размер 250 мкм на стороне и имеет Mo / Au TES и Поглотитель Bi / Cu для получения 95% эффективности остановки рентгеновского излучения при 10 кэВ.Наша задача и цель — построить массивы гораздо большего размера. (десятки тысяч пикселей), стремясь к лучшему возможно энергетическое разрешение (4 эВ или лучше).

Нанопроволоки магнетита с резким изолирующим переходом — ScienceDaily

Магнетит (Fe ₃ O ₄) наиболее известен как магнитная железная руда и является источником магнитного камня. Он также имеет потенциал в качестве высокотемпературного резистора в электронике. В новом исследовании, проведенном Университетом Осаки и опубликованном в Nano Letters , ультратонкие нанопроволоки из Fe ₃ O ₄ раскрывают интригующие свойства этого минерала.

При охлаждении примерно до 120 К (-150 ° C) магнетит внезапно переходит из кубической в моноклинную кристаллическую структуру. При этом резко падает его проводимость — это уже не металл, а изолятор. Точная температура этого уникального «перехода Фервея», который может использоваться для переключения в электронных устройствах, зависит от свойств образца, таких как размер зерна и форма частиц.

Магнетит может быть превращен в тонкие пленки, но ниже определенной толщины — около 100 нм — переход Вервея ослабевает и требует более низких температур.Таким образом, для электроники в наномасштабе сохранение этой ключевой особенности Fe ₃ O ₄ является серьезной проблемой. В исследовании в Осаке использовалась оригинальная технология для производства магнетитовых нанопроволок длиной всего 10 нанометров, которые имели изысканное поведение Вервея.

Как описал соавтор исследования Рупали Ракшит: «Мы использовали лазерные импульсы для нанесения Fe ₃ O ₄ на шаблон из MgO. Затем мы вытравили эти отложения в проволочные формы и, наконец, прикрепили золотые электроды с обеих сторон так, чтобы мы могли измерить проводимость нанопроволок.«

Когда нанопроволоки охлаждались примерно до 110 К (-160 ° C), их сопротивление резко возрастало, что соответствовало типичному поведению Фервея. Для сравнения, группа также произвела Fe ₃ O ₄ в виде тонкой пленки с большой площадью поверхности в миллиметровом масштабе. Его переход Фервея был не только слабее, но и требовал температуры до 100 К.

«Нанопроволоки не имели дефектов кристаллов», — говорит руководитель исследования Азуса Хаттори. «В частности, в отличие от тонкой пленки, они не были охвачены противофазными доменами, где атомная структура внезапно меняется на противоположную.Границы этих доменов блокируют проводимость в металлической фазе. В фазе изолятора они предотвращают появление сопротивления, поэтому они выравнивают переход Вервея ».

Нанопроволоки были настолько чистыми, что команда могла непосредственно изучить происхождение перехода Вервея с беспрецедентной точностью. Считается, что изолирующие свойства магнетита ниже 120 К обусловлены повторяющимися структурами «тримеронов» в низкотемпературном кристалле. Исследователи оценили характерный масштаб длины тримеронов, и согласно предыдущим исследованиям, он точно соответствовал истинному размеру.

«Переход Фервея имеет множество потенциальных применений в преобразовании энергии, электронике и спинтронике», — говорит Хаттори. «Если мы сможем точно настроить переход, контролируя количество дефектов, мы сможем предусмотреть производство очень маломощных, но современных устройств для поддержки экологически чистых технологий».

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Осаки . Примечание.

Разное