Исследование проводящих и полупроводниковых образцов методами сканирующей зондовой микроскопии Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

На рис. 1 представлены схемы поперечного сечения полученных структур в одном цикле. Образцы состоят из следующих слоев: 1 - подложка 81(100), 2 - буферный слой кремния, 3 - слой ве0,3810,7, 4 -слой ве. Таким образом, были получены структуры с разной температурой осаждения верхнего слоя ве.

Поток (5е и в!

4)

3)1

2)

О

Ge; 300 "С, 400 "С, 500 "С

GcmSÍI.-: 40 А. 500 "С

буферный r.Hiii Si 100 им, 70« "С

Si(lOO) подложка

Рис. 1. Схема поперечного сечения образца

Рис. 2. График зависимости критической толщины от температуры (квадратные точки - huts островки, круглые точки - domes островков)

По картинам ДБЭ анализировалось поверхностное состояние, на которой в результате осаждения Ge были определены переходные моменты 2D-3D и huts -domes островков. На рис. 2 показан график зависимости критической толщины от температуры (квадратные точки - huts островки, круглые точки - domes островков).

Первая фаза 2D означает послойный рост метаста-бильного, псевдоморфного, смачивающего слоя, при котором пленка Ge испытывает сжатие в плоскости поверхности и растяжение в направлении роста. Вторая фаза Hut означает появления граненых островков с фасетками {105}, которые имеют средний размер в основании 15 нм, а в высоту 1,5 нм. Третью фаза Dome означает появление островков с более сложной огранкой, и имеют размер в основании около 100 нм и в высоту 10 нм. С увеличением температуры от 300 оС до 500 оС толщина перехода 2D - huts увеличивается в обоих случаях. И с увеличением температуры от 300 оС до 500 оС толщина перехода huts - domes уменьшается.

Библиографические ссылки

1. Shallow acceptors in Ge/Ge Si strained multilayer heterostructures with quantum wells / V. I. Gavrilenko, I. V. Erofeeva, A. L. Korotkov et al. // JETP Letters. 1997. Vol. 65. No. 2.

2. Мелкие акцепторы в ненапряженных гетерост-руктурах Ge/Gei-xSix с квантовыми ямами / В. Я. Алешкин, Б. А. Андреев, В. И. Гавриленко и др. // Физика и техника полупроводников. 2000. Т. 34. Вып. 5.

3. Фотоэлектрические свойства наноструктур GeSi/Si : учеб. пособие / Д. О. Филатов, М. А. Исаков и др. 2010.

© Есин М. Ю., Тимофеев В. А., 2014

УДК 6-022.532

М. О. Заев, А. Ю. Игуменов Научный руководитель - Г. А. Александрова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДЯЩИХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОБРАЗЦОВ МЕТОДАМИ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ

Исследована поверхность образцов высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и 81(111) методом атомно-силовой микроскопии (АСМ), определены высоты кристаллографических ступеней. На исследуемых образцах продемонстрирована возможность определения типа материала с помощью метода туннельной спектроскопии.

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) -один из распространенных методов исследования рельефа и физических свойств поверхности твердых тел с высоким пространственным разрешением [1].

В рамках данной работы исследован образец ВОПГ, применяющийся в качестве гидрофобной или проводящей подложки, калибровочной решетки в

СЗМ [2-4] и образец 81(111), как распространенный материал современной полупроводниковой микро- и наноэлектроники [5].

С помощью метода АСМ были получены изображения рельефа поверхности образцов ВОПГ и 81(111) (рис. 1), отображающие кристаллографические ступени.

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 1. АСМ изображения ВОПГ площадью 3x3 мкм (а) и Si(111) площадью 5x5 мкм (б)

Рис. 2. Туннельные вольт-амперные характеристики (ВАХ) для образцов ВОПГ (а) и 81(111) (б)

Высота кристаллографических ступеней была измерена в нескольких точках и для образца ВОПГ составила от 0,22 нм (что соответствует литературным данным [3; 4]) до 2,97 нм (что может быть вызвано неравномерным снятием верхнего слоя при подготовке образца). Для образца 81(111) (0,24 ± 0,07) нм, что соответствует литературным данным [5].

Так же были получены зависимости туннельного тока от напряжения для данных образцов, с помощью туннельной спектроскопии (рис. 2). Туннельный спектр для образца ВОПГ является характерным для проводящих образцов [1; 6], для образца 81(111) - для полупроводниковых [7-10]. Для полупроводниковых образцов ширина запрещенной зоны определяется по диапазону напряжения, в котором туннельный ток равен нулю, из графика на рис. 2, б видно, что ширина запрещенной зоны для данного образца составляет около 8 эВ, что близко к литературному значению для диоксида кремния 9 эВ [11]. Это может быть вызвано образованием слоя естественного окисла на поверхности образца.

Таким образом, методом АСМ исследован рельеф поверхности образцов ВОПГ и 81(111), измерена высота кристаллографических ступеней, которая согласуется с литературными данными. Получены туннельные спектры характерные для проводящего образца ВОПГ и полупроводникового 81(111). По спек-

тру, полученному на образце 81(111), определена ширина запрещенной зоны, величина которой свидетельствует об образование слоя естественного окисла.

Библиографические ссылки

1. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии : учеб. пособие. М. : Техносфера, 2005. 144 с.

2. Синицына О., Яминский И. Высокоориентированный пиролитический графит // Наноиндустрия.

2011. Вып. 6.

3. Аномальная проводимость террас на поверхности графита / Г. Мешков, О. Синицына, В. Швец [и др.] // Наноиндустрия. 2011. Вып. 1.

4. Дмитриев А. Г. Ван-дер-Ваальсова поверхность 1п8е как возможный стандарт нанорельефа в метрологии нанообъектов // Журнал технической физики.

2012. Т. 82, вып. 8.

5. Латышев А. В., Асеев А. Л. Моноатомные ступени на поверхности кремния // Успехи физических наук. 1998. Т. 168, вып. 10.

6. Васильев С. Ю., Денисов А. В. Особенности тун-нельно-спектроскопических измерений в конфигурации воздушного сканирующего туннельного микроскопа // Журнал технической физики, 2000. Т. 70, вып. 1.

7. Локальная туннельная спектроскопия теллурида свинца в сканирующем туннельном микроскопе /

A. О. Голубок, Д. Н. Давыдов, Е. П. Мусихина [и др.] // Письма в ЖТФ. 1991. Т. 17, вып. 2.

8. Сканирующая туннельная спектроскопия пленок а-С: Н и а-С: Н(Си), полученных магнетронным распылением / Т. К. Звонарева, В. И. Иванов-Омский,

B. В. Розанов [и др.] // Физика и техника полупроводников, 2001. Т. 35, вып. 12.

9. Туннельная спектроскопия атомов примесей в монокристаллической полупроводниковой матрице / А. В. Картавых, Н. С. Маслова, В. И. Панов [и др.] //

Физика и техника полупроводников, 2000. Т. 34, вып. 4.

10. Демиховский В. Я., Филатов Д. О. Исследование электронных состояний в низкоразмерных структурах методами сканирующей зондовой микроскопии ; Нижегород. гос. ун-т им. Н. И. Лобачевского, 2007.

11. Band gap. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/ Band_gap.

© Заев М. О., Игуменов А. Ю., 2014

УДК 538.9

Ф. В. Зеленов, С. О. Коновалов Научный руководитель - М. И. Петров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОННО- И ДЫРОЧНОДОПИРОВАНЫХ

МАНГАНИТАХ ЛАНТАНА

Исследованы образцы манганитов лантана вида Ьа1-хАхМп03 (где А - примесный металл Бг или Се, х - степень допирования), полученные методом твердофазного синтеза: измерено удельное сопротивление образцов Ьао,97Бго0оМпО3 и Ьа097Се010зМпО3, магниторезестивный эффект для этих образцов и концентрация носителей заряда и их подвижность для образца Ьа0,1д7Се0103МпО3.

Совершенствование производства, оснащение современных предприятий электрооборудованием и различной аппаратурой невозможно без дальнейшего развития производства и освоения новых материалов. Прогресс в энергетической отрасли тесно связан с созданием и освоением новых материалов, обладающих самыми разнообразными механическими и электрофизическими свойствами. Свойства материала определяются его внутренним строением, которое, в свою очередь, зависит от состава и характера предварительной обработки. Рациональный выбор электротехнических материалов и правильное их использование невозможно без подробного исследования связи их структур со свойствами и электрофизическими процессами, протекающими в этих материалах в условиях тепловых, магнитных, электромагнитных и других энергетических воздействий [1].

Особый интерес для использования в электронике и электротехнике представляют металлооксидные соединения. Этот интерес обусловлен рядом специфических физико-химических свойств, в первую очередь, высокой электропроводностью, повышенной каталитической активностью, антиферромагнитными и ферромагнитными свойствами соединений. Интересными объектами в ряду подобных соединений яв-

ляются манганиты. Манганиты представляют собой оксидные соединения ЯМпО3 (Я - трёхвалентный редкоземельный ион), обладающие структурой перов-скита и содержащие ионы марганца Мп. С точки зрения практического применения, создание элементов спинтроники и увеличение плотности записи информации на магнитные носители, очень интересными являются твёрдые растворы манганитов Я1-хАхМпОЗ (А - щелочной ион, обычно двухвалентный) проявляющие колоссальное магнитосопротив-ление (КМС), т. е. увеличение магнитосопротивления на сотни тысяч процентов при комнатных температурах [2].

В данной работе рассматриваются соединения Ьа1-хАхМпО3, в которых в качестве допирующих элементов выбраны 8г и Се, обеспечивающих, соответственно, дырочную и электронную проводимости. Степень допирования для каждого образца была выбрана 0,03. Данные образцы соединения Ьа1-хАхМпО3 были получены методом твёрдофазного синтеза, проходившего в четыре этапа: первый отжиг происходил при температуре 9000 °С, каждый последующий при повышении температуры на 1000 °С. Из полученных таблеток выпиливались образцы в форме плоских прямоугольных параллелепипедов.

Измеренные характеристики полученных образцов

Вид соединения Удельное сопротивление р, Ом-см Падение напряжения в магнитном поле ди, % Концентрация носителей n, см-3 Подвижностью, см2/(В-с)

La0)97Ce0)03MnO3 2,77-10-3 1,8 5,41020 5,510-2

La0)97Sr0)03MnÜ3 3,8-10-3 5,8 - -