|
Транспортные свойства неупорядоченных слоёв железа и хрома на Si(111) Дальневосточный государственный университет Научный руководитель: Галкин Николай Геннадьевич, К.ф.-м.н. Исследование транспортных свойств двумерных материалов в сверхвысоком вакууме на монокристаллических полупроводниковых подложках является актуальной задачей физики полупроводников. В то же время измерения эффекта Холла в сверхвысоком вакууме не стали в настоящее время распространённым методом исследования транспортных свойств сверхтонких плёнок и адсорбированных слоёв на кремниевых подложках. Это связано с техническими трудностями достижения в вакуумной камере достаточно высоких магнитных полей, а также с трудоёмкостью измерений В данной работе рассматривается влияние разрушения поверхностной фазы Si(111)-7x7 на поверхностную проводимость и Эффект Холла при формировании неупорядоченных поверхностных фаз хрома и железа.Нам удалось изготовить и ввести в эксплуатацию сверхвысоковакуумную установку со встроенной холловской приставкой и прижимной 6-зондовой головкой, работающей на переменном электрическом токе и двухполярном импульсном магнитном поле и управляемой компьютером. Она позволяет с ошибкой менее1.5% измерять напряжение, пропорциональное ЭДС Холла и напряжение сопротивления на атомарно чистой поверхности кремния и после адсорбции на ней металлов при различных температурах. В качестве подложек использовались образцы Si(111) n- и p-типа с удельным сопротивлением 4.5-10 Ом× см. Во всех экспериментах каждый образец был получен послойным осаждением металла (до 0.3 нм) на чистую поверхность Si(111)-7x7.Исследования эффекта Холла при формировании атомарно чистого Si(111)-7x7 и адсорбции на него Cr и Fe показали, что высокотемпературный отжиг кремниевой подложки при температуре 1250° С приводит к формированию встроенного p-n перехода на подложке n-типа проводимости и смене знака напряжения Холла (рис.1); на подложке p-типа - формированию слоя, обогащённого дырками.Для понимания механизма проводимости в системе осаждённого слоя Cr(Fe)/Si(111)-7x7 необходимо учесть два эффекта:
Разрушение локализованных поверхностных состояний сверхрешётки Si(111)-7x7 играют важнейшую роль, когда плотность поверхностных состояний донорного типа очень мала. Это соответствует осаждению Cr на Si (111) проводимости р-типа.Большой вклад поверхностных состояний донорного типа в проводимость поверхностного слоя объёмного заряда наблюдается при осаждении Fe на Si(111) n-типа проводимости.
Рис. 1 Зависимость напряжения Холла (U H, (a)) и напряжения сопротивления (Ur , (б)) от толщины адсорбированного слоя железа на подложку Si (111) 7x7 n-типа проводимости. |
| (c) АСФ России, 2001 |