Автореферат (1102572), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Длинакогерентности (=21нм при 4,2К) принизких температурах в данной пленке сопоставимапоэтомунаблюдаемаязависимость обратного времени релаксации фазыволновойфункциипредположительновданнойобусловленапленкедвумерностьюпленки по отношению к электрон-электронномувзаимодействию.

Полученные значения временирелаксации фазы волновой функции значительноменьше теоретических значений для основныхизвестныхмеханизмовэлектрон-электронногорелаксацииифазы–электрон-фононноговзаимодействия, что указывает на более сложныймеханизм реаксации фазы волновой функции.В главе 4 представлены результатыR2ln ( , нс )пленки,-1толщинойс65Y14R131,52,02,53,03,5ln(T,K)Рис.3 Зависимость логарифма обратноговремени релаксации фазы волновойфункции для пленок ZnO:Ga, R1 (60 нм),Y1(90 нм), R2 (30 нм) от логарифматемпературы14исследованиятемпературнойзависимостисопротивления,эффектаХоллаимагнетосопротивления плёнок оксида цинка, легированного кобальтом.Измеренные температурные зависимости сопротивления пленок оксида цинка,легированных кобальтом, существенно зависят от условия осаждения плёнок. При температурениже 40-50 К температурная зависимость сопротивления пленок, синтезированных в условияхпирогидролиза, может быть описана законом Мотта для прыжковой проводимости с переменнойдлиной прыжка для трехмерной системы.

При этом сопротивление плёнок и величина параметраT0 больше в пленках с содержанием кобальта 0,4 ат.%, чем в плёнках с содержанием кобальта 1,9ат.%.Удельноесопротивлениеплёнококсидацинка,легированногокобальтом,синтезированных в окислительных условиях, и его температурная зависимость существеннозависят от содержания кобальта. Удельное сопротивление больше у пленок с более высокимсодержанием кобальта. Увеличение концентрации кобальта влияет также на характертемпературнойзависимостисопротивления.Принизкихтемпературахзависимостьсопротивления от температуры для пленок оксида цинка, синтезированным в окислительныхусловиях, с содержанием кобальта более 6 ат. % хорошо описывается законом Мотта.

Приувеличении содержания кобальта в пленках ZnO:Co расширяется температурный диапазон, вкотором температурные зависимости описываются законом Мотта. В то же время слабаязависимость сопротивления от температуры в области высоких температур, особенно для плёнокс содержанием кобальта менее 6 %, может указывать на перенос носителей заряда поделокализованным состояниям в зоне проводимости и близость уровня Ферми к зонепроводимости. Это согласуется с результатами измерений эффекта Холла при температурахвыше 77 К. Так для плёнки с содержанием кобальта 1,5 ат. % коэффициент Холла практически неменяется при изменении температуры от 294 К до 77 К, а при понижении температуры от 25 Кдо 4,2 К наблюдается увеличение коэффициента Холла. Для плёнок, синтезированных вокислительных условиях, наблюдается тенденция усиления температурной зависимостикоэффициента Холла при увеличении содержания кобальта.

Наблюдаемое увеличениесопротивления при повышении концентрации кобальта может быть обусловлено увеличениемэнергии активации электронов, локализованных на донорных уровнях, при увеличенииконцентрации кобальта, из-за обменного взаимодействия с электронами d-оболочки кобальта.ПленкиZnO:Co,синтезированныевусловияхпирогидролиза,являютсяполикристаллическими или частично аморфными. Наблюдаемый в данных плёнках в широкомдиапазоне температур закон Мотта указывает на сильную локализацию носителей заряда дажепри содержании кобальта менее 1ат. %.

Полученные данные указывают на то, что удельное15сопротивление плёнок, синтезированных в условиях пирогидролиза, и его температурнаязависимость определяются в большей степени неупорядоченностью структуры плёнок, а непримесью кобальта.Далее в главе 4 представлены экспериментальные данные магнетосопротивления пленокZnO:Co и их анализ. При низких температурах в данных пленках, наблюдалось большоеположительное магнетосопротивление (рис. 4). В сильных магнитных полях наблюдаемоеположительное магнетосопротивление насыщается или переходит в отрицательное.

Величинамагнетосопротивления растет при увеличении содержания кобальта. При повышениитемпературывеличинаположительногомагнетосопротивленияуменьшаетсяиприопределенной температуре магнетосопротивление становится отрицательным. Большоеположительное магнетосопротивление в пленках оксида цинка, легированного атомамипереходных металлов, наблюдалось в ряде работ других авторов, однако, механизм появленияостаётсямагнетосопротивлениядискуссионным.аномальнобольшоеНаблюдаемоеположительноемагнетосопротивление в пленках оксида цинка,легированногокобальтом,спрыжковыммеханизмом переноса носителей заряда, былопроанализировано в рамках модели, в которойобменноевзаимодействиемеждулокализованными электронами, участвующимивпрыжковомпереносезарядаполокализованным состояниям, и неспареннымиэлектронамиприводитионовк1,5магнитнойуменьшениюпримесиплотности4.2 Kположительного1,00,5x10 32 K0,0x10 42 Kx100 86 K012345B, ТлРис. 4 Магнетосопротивление пленки ZnO:Coс содержанием Co 6.3ат.

%, синтезированнойв окислительных условияхлокализованных состояний на уровне Ферми в магнитном поле. Полученое в результате анализаположительного магнетосопротивления значение радиуса локализации таких состояний близкок радиусу мелких доноров в оксиде цинка.В главе 5 представлены результаты исследования температурных зависимостейсопротивления и магнетосопротивления в пленках оксида цинка, легированных галлием,синтезированных в условиях пирогидролиза и в пленке оксида индия, легированной оловом,изготовленной методом магнеторонного распыления из металлической мишени в атмосфере суменьшенным содержанием кислорода.Было обнаружено, что удельное сопротивление плёнок, синтезированных в условияхпирогидролиза, значительно больше, чем пленок, синтезированных в окислительных условиях.16Температурная зависимость сопротивления пленок описывается законом Мотта для прыжковойпроводимости с переменной длиной прыжка в широком диапазоне температур. В пленкахоксида цинка, легированного галлием, синтезированных в условиях пирогидролиза, былаисследована температурная зависимость магнетосопротивления.

При гелиевых температурах висследованных пленках наблюдалось положительное магнетосопротивление, величина которогоуменьшаласьприповышениитемпературы.Вмалыхполяхположительноемагнетосопротивление при повышении температуры переходило в отрицательное. Былопоказано, что наблюдаемое положительное магнетосопротивление в полях до 2 Тл описываетсяврамкахмоделилокализованныхШкловского-Эфроса,состоянийэлектроновучитывающейвмагнитномсжатиеполе.Вволновыхрезультатефункцийанализамагнетосопротивления были получены оценки для радиуса локализации и плотностиэлектронных состояний на уровне Ферми.

При увеличении содержания галлия вплоть до 30 ат.% увеличивается плотность локализованных электронных состояний на уровне Ферми, чтосогласуется с тенденцией уменьшения сопротивления данных пленок при увеличениисодержания галлия. Полученная величина радиуса локализации для всех исследованных плёнокзначительно превышает величину эффективного боровского радиуса мелких доноров в оксидецинка (1,3 нм), что указывает на то, что локализация электронов связана со структурнымиособенностями пленки, которые, согласно данным рентгенофазового анализа, состоят изслучайно ориентированных кристаллитов и содержат аморфную фазу.

Радиус локализации приизменении содержания галлия в данных плёнках меняется слабо, что дополнительноподтверждает предположение о том, что локализованные электронные состояния, по которымосуществляется прыжковый перенос электронов, формируются вследствие структурногобеспорядка, а не образования кластеров из атомов галлия.Вглаве5такжепредставленырезультатыисследованияэлектрофизическихигальваномагнитных свойств плёнок оксида индия, легированного оловом, синтезированных вусловиях дефицита кислорода. Получено, что удельное сопротивления плёнок оксида индия,легированного оловом, осажденных из металлической мишени в условиях недостаткакислорода, значительно больше сопротивления плёнок, синтезированнных из оксидныхмишеней и значительно сильнее зависит от температуры.

В данных пленках при температурахниже 80 К температурная зависимость сопротивления может быть аппроксимирована закономМотта для двумерной электронной системы. Полученное из аппроксимации температурнойзависимости сопротивления и значение раудиса локализации (35 нм) меньше толщины плёнки, вто время как длина прыжка (95 нм) больше толщины плёнки, что согласуется с двумернымхарактером температурной зависимости сопротивления. При температурах ниже 20Ктемпературная зависимость сопротивления описывается законом Шкловского-Эфроса для17прыжковой проводимости при наличии кулоновской щели в плотности состояний вблизи уровняФерми.

Полученная при аппроксимации этой части температурной зависимости сопротивленияоценка величины радиуса локализации (rloc = 95 нм) превышает толщину пленки. При низкихтемпературахвплёнкахоксидаиндия,легированного оловом, синтезированных в0,060=90 - векторусловиях недостатка кислорода, наблюдалосьотрицательное0,04 магнитной индукции Bперпендикулярен поверхностиобразца0,020=0магнетосопротивление.при повышении температуры и выше 40КВеличина магнетосопротивления уменьшаетсястановится неизмеримо малой. Наблюдаемое0,00-0,020магнетосопоротивление сильно анизотропно=90-0,04(рис.5).

Характеристики

Список файлов диссертации