АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Монослойные пленки на основе полуметаллов 6
1.2 Зонная структура висмута и сплавов висмут-сурьма 8
1.3 Кинетика образования тонких пленок 11
1.4 Классический размерный эффект 12
1.5 Проявление квантового размерного эффекта в свойствах пленок
полуметаллов 13
1.6 Осцилляции кинетических свойств электронов в
монокристаллических пленках висмута 13
1.7 Изменение периода осцилляции в пленках висмута с добавлением
сурьмы 14
1.8 Квантово-размерные осцилляции в образцах переменного состава .. 14
1.9 Осцилляции сопротивления при деформации пленок висмута 15
1.10 Переход полуметалл - полупроводник 16
1.11 Осцилляции дифференциальной туннельной проводимости для
пленок висмута 16
1.12 Изменение параметров спектра висмута в пленках малой толщины 17
1.13 Особенности электрических свойств пленок полуметаллов 17
1.14 Температурное изменение кинетических свойств пленок
полуметаллов 18
1.15 Аномальный размерный эффект в пленках висмута 19
1.16 Аномальный размерный эффект в проводимости пленок висмута .. 20
1.17 Размерный эффект пленочного потенциала 21
^ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛЕНОК ВИСМУТА, ЛЕГИРОВАННЫХ СУРЬМОЙ 24
2.1 Получение образцов, описание напылительной установки 24
2.1.1. Описание установки для напыления 30
2.2. Измерения поверхностного электросопротивления в полученных пленках висмута, легированных сурьмой 33
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК: 40
Одной из основных микро-нано тенденции является минитиризация функциональных блоков и устройств. Это определяет востребованность тонкопленочных резисторов, применяемых в этих устройствах и приборах. В качестве материалов тонкопленочных резисторов можно использовать полуметаллы и сплавы на их основе, полуметаллы обладают довольно большим удельным сопротивлением по сравнению с металлами и низким температурным коэффициентом сопротивления. Величина концентрации электронов проводимости, в полуметаллах порядка 1018 1/см3. (висмут, сурьма), что на четыре порядка меньше чем в металлах.
Цель работы: получить серию тонкопленочных образцов Bi1-xSbx различной толщины. Исследовать их удельное электросопротивление путем изменения температурных зависимостей поверхностного сопротивления пленок на подложке. Определить температурный коэффициент электросопротивления.
В данной работе экспериментально исследовались
электросопротивления серии тонкопленочных образцов в системе висмут- сурьма, это система образует непрерывный ряд твердых растворов замещения. Для достижения этих целей были получены серии образцов висмута на стеклянных подложках, далее, на пленки висмута наносились пленки сурьмы различной толщины, после отжига в вакууме получали объекты экспериментального исследования электросопротивления.
Контроль толщины пленок проводился с помощью оптического спектрометра КФК-3. Напыление пленок висмута и сурьмы осуществлялся с помощью установки Торр-500, путем электронно-лучевого распыления мишеней и осаждения атомов мишени на стеклянные подложки. Режим напыления контроль толщины напыляемых слоев контролировался с помощью контролера датчика. (пьезоэлектрический метод). Измерение электросопротивления производили на базе прибора ИУС-3. Подогрев проводился с помощью микро печи, которая позволяла обеспечивать медленный нагрев образцов до заданной температуры. Измерения проводились в двух режимах: нагрев и остывание. Далее были построены графики температурных зависимостей поверхностного сопротивления, по ним определенны температурные коэффициенты сопротивления далее, проведен анализ для всех образцов и сделаны выводы.
В эксперименте были исследованы пленки висмута, легированные сурьмой.
Получены серии образцов различной толщиной.
Были определены температурные коэффициенты сопротивления полученных образцов. Все коэффициенты а >0.
Сделан вывод, что в качестве рабочих элементов, можно использовать тонкопленочные резисторы на основе полуметаллов с низким значением температурной зависимости сопротивления.
Для образцов толщиной 20 нм. с содержанием Sb 5 ат. % наблюдается нулевое значение ТКС в исследуемом диапазоне температур. Это можно объяснить удачным совпадением двух противодействующих факторов:
1) уменьшение зоны проводника и валентной зоны с добавлением Sb и повышением температуры, это вызывает увеличение подвижности электронов и дырок.
2) уменьшение подвижности электронов и дырок с повышением температуры ввиду рассеяния их на тепловые колебания решетки.
Образцы с а=0 представляют интерес для создания тонкопленочных резисторов с температурно-независящей величиной сопротивления.
