Магнитные свойства полупроводниковых наноструктур, сильнолегированных бором

• Автор: Брилинская, Елена Станиславовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Глава І. Эффекты Шубникова-де Гааза и де Гааза-ван Альфена в
объемных кристаллах и низкоразмерных структурах

§1.1. Квантование характеристик продольного транспорта носителей
тока (квантование Ландау)
§1.2. Критерий «сильного поля» для наблюдения осцилляций
Шубникова — де Гааза и де Гааза-ван Альфена
§1.3. Эффекты Шубникова - де Гааза и де Гааза-ван Альфена в
низкоразмерных структурах
Выводы
Цель и задачи
Глава 2. Ионный полупроводник СйГ2 и низкоразмерные структуры на
его поверхности
§2.1. Ионный полупроводник Сс№2
§2.2. Физико-химические аспекты получения полупроводниковых
кристаллов СёГ2
§2.3. Электронная структура бистабильных центров в Ссії^
§2.4. Планарные структуры р-типа проводимости в холловской геометрии и геометрии расщепленного затвора на поверхности
кристалла п-Сс!Г2
§2.5. Баллистические дырочные каналы, проникающие из квантовой ямы
р-типа проводимости в объем кристалла п-СбБ2
Выводы
Глава 3. Характеристики сверхмелких р+-п переходов на поверхности
кристаллов я-СсП^ и л-8і(100)
§3.1. Туннелирование дырок в сверхузкой квантовой яме р-СсШ2, ограниченной 8-барьерами Сс1ВхГ2.х
§3.2. Характеристики 5-барьеров CdBxF2.x, ограничивающих квантовую
яму CdF2 р -типа проводимости
§3.3. Электрические, оптические и магнитные свойства кремниевых
наносандвичей
Выводы
Глава 4. Эффект де Гааза - ван Альфена в полупроводниковых
наноструктурах, сильнолегированных бором
§4.1. Квантование магнитного момента в наносандвичах Сс1ВхР2-х/рCdF2-QW/CdBxF2.x
§4.2. Температурные зависимости осцилляций де Газа - Ван Альфена в
кремниевых наносандвичах
Выводы
Глава 5. Магнитные свойства наноструктур на поверхности твердых тел

§5.1. Фрактальное самоупорядочение в кремниевых наносандвичах

§5.2. Осцилляции магнитной восприимчивости типа Ааронова-Бома, возникающие вследствие фрактальной организации поверхности
наносандвичей кремния и фторида кадмия
Выводы
Заключение
Литература
Список публикаций автора по теме работы

Возможности квантования энергии носителей тока в поперечном магнитном поле были строго обоснованы Л.Д. Ландау [Ландау, 1930], который показал, что в этом случае непрерывный энергетический спектр свободных электронов трансформируется в систему подзон, Ev = hooс (v+1/2), где со с — еВ/т* , т* - эффективная масса, v - номер уровня Ландау. Эти условия квантования практически немедленно получили экспериментальное подтверждение вследствие обнаружения двух фундаментальных эффектов при исследовании поведения продольного сопротивления (эффект Шубникова - де Гааза (ТПдГ) [Schubnikow, 1930]) и магнитной восприимчивости (эффект де Гааза - ван Альфена (дГвА) [de Haas, 1931]) висмута в поперечном магнитном поле.
В обоих случаях были зарегистрированы осцилляции транспортных характеристик в зависимости от величины внешнего магнитного поля, период которых соответствовал энергетическому зазору между уровнями Ландау, hcoc. Причем максимумы осцилляций сопротивления и магнитной восприимчивости наблюдались каждый раз, когда при изменении магнитного поля совпадали значения энергии очередного уровня Ландау и уровня Ферми, Ер, позиция которого соответствует максимальной энергии свободных носителей тока в образце. Соответственно, минимумы осцилляций сопротивления и магнитной восприимчивости регистрировались в условиях, когда уровень Ферми фиксировался между двумя соседними уровнями Ландау.
В дальнейшем, эффекты Шубникова - де Гааза и де Гааза - ван Альфена развились в классические методы в физике конденсированного состояния. Особенно интерес к исследованиям осцилляций Шубникова - де Гааза возрос после развития технологий получения низкоразмерных полупроводниковых структур с высокой подвижностью носителей тока [Fowler, 1966]. В этом случае энергетические позиции уровней размерного квантования определяют спектр уровней Ландау, который отражается в

§2.2. Физико-химические аспекты получения полупроводниковых
кристаллов CdF2
Кристаллы CdF2 выращиваются из расплава в графитовых тиглях методом Стокбаргера, основанном на протяжке тигля с расплавом из горячей в холодную зону нагревательного узла. Конструкция нагревательного узла, в котором используется омический нагрев, должна обеспечивать достаточно сильный градиент температуры в области фронта кристаллизации для реализации однородных условий кристаллизации во всем объеме тигля. Арматура также изготавливается из графита.
Характерной особенностью структуры кристаллов CdF2 является сравнительная жесткость катионной и высокая лабильность анионной подрешетки. Этой лабильности благоприятствует огромное количество пустот в катионной подрешетке (междоузлий).
Используемые для получения гетеропереходов Si-CdF2, кристаллы выращивались в Институте кристаллографии имени A.B. Шубникова РАН и во Всероссийском научном центре «Государственный оптический институт имени С.И.Вавилова».
Выращивание кристаллов CdF2 производят в атмосфере инертного газа или в вакууме. Инертная атмосфера препятствует испарению летучих примесей, но в ней практически неизбежно присутствие кислорода и кислородсодержащих газов (02, Н20, С02). Выращенные в вакууме кристаллы, как правило, имеют лучшую структуру, если конструкция тигля обеспечивает сохранение стехиометрии.
Для кристаллов со структурой флюорита характерна гигантская, достигающая 40 моль %, растворимость трифторидов редких земель и иттрия, а также некоторых других элементов 3-го столбца периодической