Origine physique de la résistance différentielle négative de dispositifs à base de V3O5

L'origine physique de la résistance différentielle négative de dispositifs à base de V3O5 est élucidée à partir de mesures in operando de microscopie thermique à balayage et de réflectivité optique.

Les dispositifs à résistance différentielle négative (NDR pour Negative Differential Resistance) à base de jonctions Métal-Oxyde-Métal (MOM) représentent de bons candidats pour le développement d’oscillateurs à relaxation utilisés comme neurones artificiels au sein d’architectures matérielles neuromorphiques. Parmi les matériaux envisagés pour ce type d’application, l’oxyde de vanadium V3O5 semble particulièrement intéressant car il présente une transition isolant/métal favorable à l’établissement du comportement NDR à une température supérieure à la température de fonctionnement typique des processeurs contemporains. Le développement d’expériences in operando de microscopie thermique à balayage couplées à des mesures de réflectivité optique nous a permis d’observer l’initiation du comportement NDR à une température bien en deçà de la température de transition du matériau V3O5. Cette démonstration expérimentale appuie une nouvelle théorie selon laquelle le déclenchement du comportement NDR serait essentiellement attribué à la dépendance en température de la conductivité de la phase isolante du V3O5 et pas directement à la transition de Mott.

Contacts : Etienne Puyoo, David Albertini, Nicolas Baboux

Référence :
« Physical Origin of Negative Differential Resistance in V3O5 and Its Application as a Solid-State Oscillator »
Sujan Kumar Das, Sanjoy Kumar Nandi, Camilo Verbel Marquez, Armando Rúa, Mutsunori Uenuma, Etienne Puyoo, Shimul Kanti Nath, David Albertini, Nicolas Baboux, Teng Lu, Yun Liu, Tobias Haeger, Ralf Heiderhoff, Thomas Riedl, Thomas Ratcliff, and Robert Glen Elliman
Adv. Mater. 2022, 2208477
https://doi.org/10.1002/adma.202208477

Collaborations :
– Australian National University, Canberra, Australia
– Jahangirnagar University, Bangladesh
– University of Puerto Rico, Mayaguez, USA
– Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Nara, Japan
– Wuppertal Center for Smart Materials & Systems, University of Wuppertal, Germany

INL CNRS
Cartographies de température d'un dispositif à résistance différentielle négative à base de V3O5. Le déclenchement du comportement NDR a lieu à un niveau de courant de 1mA alors que la température maximale mesurée en surface reste bien inférieure à la température de transition isolant/métal du matériau. Expériences réalisées sur la plateforme multiéchelle/muliphysique de l'INL
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