Гетероэпитаксиальные планарные структуры из монокристаллического молибдена и ниобия и их электронно-транспортные свойства

• Автор: Маликов, Илья Валентинович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 161 с.

Оглавление
Введение.
Глава 1. Структурные и электроннотранспортные свойства эпитаксиальных пленок металлов.

1.1. Получение пленок.

I. i. I. Особенности роста эпитаксиальных пленок.

1.1.2. Метод импульсного лазерного осаждения.

1.2. Электронная проводимость пленок.

1.2.1. Размерный эффект в проводимости тонких пленок. Классическое прибл ижс1 i ие.

1.2 2. Квантовые эффекты в проводимости. Волноводное приближение

1.2.3. ьа.мдистичеекип транспорт.

1.2.4. Многослойные металлические пленки и их проводимость.

1.3. Структурные и лектроинотранспортмые свойства пленок молибдена и ниобия.
Глава 2. Техно логические процессы и экспериментальные методы. 2.1 Получение пленок.
2.3. Изготовление наноструктур.
2.2. Методы исследования пленочных структур.
Глава 3. Экспериментальное исследование условий получения, структуры объема и поверхности монокристаллических пленок молибдена и ниобия. 8I
3.1. Получение совершенных эпитаксиальных пленок.
3.2. Экспериментальное исследование структуры объема и поверхности эпитаксиальных пленок и .
Глава 4. Электроннотранспортные свойства тероэнитаксиальных
пленок и Vi.
4.1. Структура внешней поверхности и проводимость пленок.
4.2. Размерные эффекты в проводимости одно и двухслойных пленок.
4.3. Проводимость трехслойных пленок.
Глава 5. Электроннотранспортные свойства баллистических металлических наноструктур на основе совершенных пленок и . 0 Заключение.
Литература


Оптимизированы технологические процессы, позволяющие выращивать тонкие (2-0 нм) совершенные эпитаксиальные (в том числе гетероэпитаксиальные двух- и трсхслойныс) монокристаллические пленки тугоплавких металлов Мо и N6 методом импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме, являющиеся сплошными, начиная со сверхмалых толщин, имеющие совершенную объемную ОЦК (1) структуру, малую шероховатость поверхности 0. Показано существенное влияние границ раздела на проводимость совершенных эпитаксиальных, в том числе гстсроэпитаксиаль-ных, металлических пленок, что фактически означает появление нового технологического критерия для проводимости структур - морфологии границ раздела. В гстсроэпитаксиальных пленках встраивание внутреннего потенциала рассеяния может открыть возможность управлять проводимостью таких эпитаксиальных структур. Показана возможность создания металлических, в том числе ге-тероэпитаксиальных металлических, наноструктур с баллистическим электронным транспортом, открывающая перспективу создания нового класса электронных устройств, использующих данный эффект, например, металлического баллистического 8-Ы-8 Андреевского интерферометра. Основные защищаемые положения. ОЦК (1) пленок тугоплавких металлов Мо и Nb с малой шероховатостью 0. Мо 0-0°С и 3- нм/мин, для Nb - 0-0°С и 3-7 нм/мин, соответственно. Взаимная эпитаксия Мо и Nb. Для совершенных гстсроэпитакси-альных двухслойных пленок длины свободного пробега при комнатной и гелиевой температурах и температура сверхпроводящего перехода не зависят от порядка чередования слоев и свидетельствует об одинаковом качестве взаимной эпитаксии. Корреляционные функции шероховатости поверхности эпитаксиальных пленок анизотропны, имеют периодическую зависимость от расстояния и не описываются распределением Гаусса. Проводимость совершенных пленок Mo, Nb, Mo/Nb и Nb/Mo определяется рассеянием электронов проводимости на поверхностях пленок и зависит от микро-морфологии внешней поверхности пленок. Влияние внутренней границы раздела в гетсроэпитакеиальной Mo-Nb пленке, приводит к “правильной"’ зависимости удельного сопротивления от толщины индивидуального слоя, а не от полной толщины. Nh. В проводимости тонких мопокристаллических пленок Nb и Мо и гетероэпитаксиальных пленок Mo/Nb наблюдается переход от квадратичной к близкой к корневой зависимости от их толщины. В электронном транспорте в симметричной крестообразной наноструктуре на основе мопокристаллических пленок Мо и впервые в симметричной крестообразной структуре на основе гетероэпитакси-альной пленки Nb/Mo наблюдаются баллистические эффекты. Реализован баллистический Андреевский S-N-S интерферометр, где в качестве нормальной области используются пленки эпитаксиального Мо. Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах ИПТМ РАН и Института Микроэлектроники (г. XVII Российская конференция но электронной микроскопии ЭМ’, - июня г. Черноголовка. International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, Russia, - June, . Quantitative Surface Analysis, Birmingham, UK, August-4 September . International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, Russia, - June, . Всероссийская научно- техническая конференция Микро- и нано-электроника-, Звенигород, . Краткое содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цели, обсуждается научная новизна и практическая значимость выполненной работы. Представлен список публикаций по материалам диссертации. В первой главе да и краткий обзор публикаций по исследованию особенностей эпитаксиального роста и электронной проводимости пленок Мо и Nb; рассмотрены размерные эффекты проводимости тонких пленок и проводимость двухслойных пленок. Во второй главе описаны методики выращивания эпитаксиальных тонких пленок Мо и Nb, включая гетероэпитакси ал ьные пленки Mo-Nb, на плоскости (-) сапфира методом импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме, изготовления наноструктур на основе этих пленок, а также используемые методы исследования пленок.