Гальваномагнитные и термоэлектрические свойства пленок висмута, легированного оловом
УДК 539.21+539.216.2
Аннотация
В работе проведено исследование гальваномаг-нитных и термоэлектрических свойств тонких пленок висмута, легированного оловом в количестве 0,06 ат. %, толщиной 250-800 нм осажденных на подложки из слюды-мусковит в вакууме до 1·10-5 мм рт. ст. Гальваномагнитные и термоэлектрические коэффициенты всех представленных пленок были измерены в температурном интервале 77-300 K и магнитном поле до 0,65 Тл. Установлено проявление классического размерного эффекта, заключающееся в ограничении подвижности электронов толщиной пленки. Обнаружен характерный максимум зависимости маг-нетосопротивления в области температур 150-200 K. Обнаружена смена знака коэффициента Зеебека при температуре 175 K, которая может быть связана с температурой изменения соотношения вкладов электронной и дырочной компонент в гальваномаг-нитные и термоэлектрические явления, а также проявлением вклада дырок в L, T-точках зоны Бриллюэна. Положительные значения дифференциальной термо-ЭДС в пленках висмута, легированного оловом, могут стать основанием для поиска возможности создания p-ветви термоэлектрических преобразователей энергии в области низких температур. Полученные результаты исследований могут быть использованы при создании низкоразмерных структур на основе висмута с контролируемой концентрацией дырок.
Скачивания
Metrics
Литература
Cho S., Kim Y., Freeman A.J., Wong G.K.L., Ketterson magnetoresistance in postannealed Bi thin films // Applied J.B., Olafsen L.J., Vurgaftman I., Meyer J.R., Hoffman C.A. Large Physics Letters. 2001. Vol. 79. № 22. DOI: 10.1063/1.1416157.
Hattab H., Zubkov E., Bernhart A., Jnawali G., Bobisch C., Krenzer B., Acet M., Moller R., Horn-von Hoegen M. Epitaxial Bi (111) films on Si (001): Strain state, surface morphology, and defect structure // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516. № 23. DOI: 10.1016/j.tsf.2008.02.038.
Dilner U., Schnelle W. Electrical and galvanomagnetic properties of undoped and doped polycrystalline bismuth films. II. Analysis in an anisotropic one-carrier model // Physica Status Solidi A. 1989. Vol. 116. № 1. DOI: 10.1002/ pssa.2211160131.
Орлова Д.С., Рогачева Е. И. Гальваномагнитные свойства тонких пленок висмута, легированного теллуром // ЖФ, наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. 2009. Т. 7. № 2.
Гранаткина Ю.В., Дашевский З.М. Термоэлектрические свойства пленок p-Bi05Sb15Te3 на гибкой подложке // Физика и техника полупроводников. 2022. Т. 56. № 1. DOI: 10.21883/FTP.2022.01.51803.05.
Марков О.И. Вклад распределенного эффекта Пельтье в эффективность ветви термоэлектрического охладителя // Физика и техника полупроводников. 2022. Т. 56. № 1. DOI: 10.21883/FTP.2022.01.51811.27.
Savelli G. Etude et developpement de composants thermoelectriques a base de couches minces: Matiere Condensee [cond-mat] // Universite Joseph Fourier de Grenoble I. 2007.
Grabov V.M., Demidov E.V., Komarov V.A., Matveev D.Yu., Markushevs D., Konstantinov E.V., Konstantinova E.E., Nikolaeva A.A. The size effect in galvanomagnetic phenomena in a in bismuth films, doped with tellurium // Semiconductors. 2014. Vol. 48. № 5. DOI: 10.1134/S106378261405008X.
Matveev D.Yu. Structural Surface Features of Tellurium-Doped Bismuth Films // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2019. Vol. 13. № 6. DOI: 10.1134/S1027451019060132.
Demidov E.V., Grabov V.M., Komarov V.A., Suslov A.V., Suslov M.V. The method of measuring the thermoelectric power in the thin films of the semimetals and narrow-gap semiconductors formed on the thin substrates // Journal of
Physics: Conference Series (13th International Conference on Films and Coatings). 2017. Vol. 857. DOI: 10.1088/17426596/857/1/012006.
Kumari L., Lin S.-J., Lin J.-H., Ma Y.-R., Lee P.-C., Liou Y. Effects of deposition temperature and thickness on the structural properties of thermal evaporated bismuth thin films // Applied Surface Science. 2007. Vol. 253. № 14. DOI: 10.1016/j.apsusc.2006.12.125.
Komarov V.A., Grabov V.M., Suslov A.V., Kablukova N.S., Suslov M.V. The Hall and Seebeck effects in bismuth thin films on mica substrates in the temperature range of 77300 K // Semiconductors. 2019. Vol. 53. № 5. DOI: 10.1134/ S1063782619050105.
Матвеев Д.Ю., Кухалов А.Ю. Особенности поведения удельного сопротивления в тонких пленках висмута, легированного теллуром // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2021. Т. 18. № 1. DOI: 10.31429/vestnik-18-1-55-62.
Duan X., Yang J., Zhu W., Fan X., Xiao C. Structure and electrical properties of bismuth thin films prepared by flash evaporation method // Materials Letters. 2007. Vol. 61. № 22. DOI: 10.1016/j.matlet.2007.01.098.
Chang J., Kim H., Han J., Jeon M. H., Lee W. Y. Microstructure and magnetoresistance of sputtered bismuth thin films upon annealing // Journal of Applied Physics. 2005. Vol. 98, №. 2. DOI: 10.1063/1.1989433.
Syslov A.V., Grabov V.M., Komarov V.A., Demidov E.V., Senkevich S.V., Syslov M.V. The band-structure parameters of Bi1 — xSbx (0
Федотов А.С., Мазаник А.В., Позняк С.К., Шепелевич В.Г., Федотов А.К. Влияние отжига на термоэлектрические и гальваномагнитные свойства поликристалличе-ских пленок висмута // Материалы и структуры современной электроники : сб. науч. тр. VI Междунар. науч. конф. Минск, 2014.
Copyright (c) 2022 Даниил Юрьевич Матвеев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
