Автореферат (1102572)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВА»ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиМаксимова Ольга ВладимировнаВлияние легирования и условий осаждения на локализацию и переносэлектронов в тонких плёнках оксида цинка и оксида индияСпециальность 01.04.09 - физика низких температурАвторефератдиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква 20152Работа выполнена на кафедре низких температур и сверхпроводимости физическогофакультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшегообразования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова».Научный руководитель:Кытин Владимир Геннадиевич, кандидат физико-математических наук, доцент, Федеральноегосударственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московскийгосударственный университет имени М.В.Ломоносова», физический факультет, кафедра низкихтемператур и сверхпроводимости.Официальные оппоненты:Попов Михаил Юрьевич, доктор физико-математических наук, заведующий лабораториейфункциональных материалов, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение"Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов"Васильевский Иван Сергеевич, кандидат физико-математических наук, доцент, Федеральноегосударственное автономное образовательное учреждение высшего профессиональногообразования "Национальный ядерный университет "МИФИ", кафедра № 67 "Физикаконденсированных сред"Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт биохимической физикиим.
Н.М. Эммануэля" Российской академии наук (ИБХФ РАН)Защита состоится «15» октября 2015 года в 16.00 на заседании Диссертационного совета Д.501.001.70 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова, по адресу:119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, дом 1, стр. 35, конференц-зал Центра коллективногопользования.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им.
М.В.Ломоносова и в сети Internet по эл.адресу: http://phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-........../Автореферат разослан « » сентября 2015 года.Ученый секретарь Диссертационного совета Д. 501.001.70кандидат физ.-мат. наук, доцентА.И. Ефимова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыОксиды цинка и индия, являясь широкозонными полупроводниками, обладаютнеобычным сочетанием свойств — прозрачностью в видимом диапазоне электромагнитногоизлучения и высокой электропроводностью.
Несмотря на большое внимание со сторонынаучного сообщества к исследованию оксидов металлов, природа многих экспериментальнонаблюдаемых особенностей электрофизических и гальваномагнитных свойств остается до концанеясной.Это утверждение в особенности справедливо по отношению к тонким плёнкам, в которыхпомимо дефектов существенную роль может играть размерность системы электронов поотношению к тем или иным явлениям. Например, в некоторых работах сообщалось онаблюдении при низких температурах отрицательного магнетосопротивления в легированныхдонорной примесью плёнках оксида цинка, что интерпретировалось в рамках явления слабойлокализации. При этом типичная толщина исследуемых пленок оксида цинка и индия такова,что под действием магнитного поля и изменения температуры должно происходить изменениеразмерности системы электронов по отношению к явлению слабой локализации.
Исследованиетакого изменения размерности отсутствует в доступной литературе. В то же время его изучениеважно, как для описания наблюдаемых гальваномагнитных свойств, так и для определениявремени релаксации фазы волновой функции, которое является важнейшим параметром втеории Ферми-жидкости.Известно, что электропроводность плёнок оксидов цинка и индия существенно зависитот условий их синтеза. При этом значения электропроводности, представленные в литературе,изменяются от типичных для вырожденных полупроводников с зонным механизмомпроводимости до очень малых, характерных для изоляторов с активационной или прыжковойпроводимостью. Это указывает на то, что при определённом уровне дефектности в плёнкахоксида цинка может происходить локализация подвижных носителей заряда. Вместе с теммеханизмы этой локализации и параметры локализованных электронных состояний остаютсямалоизученными, в то время как их понимание важно для получения плёнок с более высокойподвижностью электронов и высокой прозрачностью.Модификация электрофизических свойств проводящих пленок достигается не толькоизменением условий синтеза, но и легированием.
Так, для увеличения концентрации электроновоксид цинка легируют элементами III группы. Недавно были опубликованы данные,показывающие, что в плёнках ZnO:Ga концентрация электронов может превышать 1021 см-3. Это4максимальное значение концентрации электронов в оксиде цинка достигнутое к настоящемувремени.Значительное количество современных работ посвящено изучению проводящих оксидовметаллов, легированных магнитными примесями. В частности, активно исследуются плёнкиоксида цинка, легированные марганцем и кобальтом. Магнитная примесь заметно влияет напроводящие свойства плёнок особенно при низких температурах.
Наиболее ярким проявлениемэтоговлиянияявляетсянаблюдениенеобычногомагнетосопротивленияпринизкихтемпературах. Величина наблюдаемого магнетосопротивления достигает сотен процентов.Общепринятая интерпретация данного эффекта в настоящее время отсутствует. В тоже времяобъяснение наблюдаемого магнеторезистивного эффекта важно для выяснения механизмоввлияния магнитной примеси на перенос электронов и получения тонких плёнок с необычнымигальвано-магнитными свойствами.Из вышесказанного ясно, что тема диссертационной работы чрезвычайно актуальна.Целью работы являлось изучение влияния условий осаждения и легирования галлием икобальтом на механизмы переноса и локализацию электронов в тонких плёнках оксидов цинка ииндия.Задачи работы:1. Анализ механизмов низкотемпературной электропроводности в плёнках оксида цинка,легированного галлием, синтезированных методом химического осаждения из газовой фазы;2.
Изучение влияния примеси кобальта на электропроводность и гальвано-магнитные свойстваплёнок оксида цинка при низких температурах до 4,2К;3. Определение механизмов проводимости и исследование влияния условий синтеза напроводящие свойства пленок оксида индия, легированного оловом, полученных методоммагнетронного распыления.4.
Расчет в рамках диффузионного приближения магнетосопротивления, обусловленногоявлением слабой локализации, в пленках произвольной толщины.Научная новизнаПроанализировано влияние легирования галлием на электропроводность, концентрациюи подвижность электронов в эпитаксиальных плёнках оксида цинка, синтезированных методомхимического осаждения из газовой фазы в окислительных условиях.В плёнках оксида цинка, легированного галлием, синтезированных в условияхпирогидролиза,исследованамагнетосопротивление.Изтемпературнаяанализазависимостьтемпературнойзависимостисопротивлениясопротивленияиимагнетосопротивления получены значения радиуса локализации электронных состояний иплотности электронных состояний на уровне Ферми.5При низких температурах исследовано отрицательное магнетосопротивление в плёнкахоксида цинка, легированного галлием, и в пленках оксида индия, легированного оловом.Получены температурные зависимости времени релаксации фазы волновой функцииэлектронов.
Проведено сравнение полученных зависимостей с теоретическими зависимостямидля электрон-электронного и электрон-фононного механизма релаксации фазы.Проведен анализ положительного магнетосопротивления плёнок оксида цинка,легированного кобальтом, в рамках модели, учитывающей обменное взаимодействиеэлектронов, участвующих в проводимости, с d - электронами кобальта, а также случайноераспределение атомов кобальта. Получено значение радиуса локализации электронныхсостояний, близкое к радиусу мелких доноров в ZnO.Врамкахдиффузионногомагнетосопротивлениетонкихприближенияплёнокполученовырожденныхвыражение,описывающееполупроводников,обусловленноеявлением слабой локализации, действительное при изменении размерности плёнок поотношению к явлению слабой локализации под действием магнитного поля и температуры.Положения, выносимые на защиту:При легировании галлием электропроводность плёнок ZnO:Ga, осаждённых из газовойфазы в окислительных условиях, и подвижность электронов в них достигает максимальногозначения при содержании галлия близком к 7 ат.%.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
