Розмірні ефекти в тонких плівках PbSe

Рогачова, О. І.; Нащекіна, О. М.; Ольховська, С. І.; Дресселхаус, М. С.

Об'єкти дослідження - тонкі плівки PbSe товщинами d = 5,5 - 410 нм, які були вирощені за методом термічного випаровування у вакуумі стехіометричних кристалів p-PbSe на підкладках KCl та зверху покриті шаром EuSe. Одержано товщинні залежності коефіцієнта Зеєбека, коефіцієнта Холла, електропровідності, рухливості носіїв заряду та термоелектричної потужності за кімнатної температури. Спостерігається інверсія знаку провідності з p на n зі збільшенням товщини плівки до ~ 20 нм. На d-залежностях транспортних властивостей можна виділити монотонну та осцилюючу складові, наявність яких пов'язується з проявом класичного та квантового розмірних ефектів відповідно. Визначено періоди осциляцій <$E DELTA d> для електронного та діркового газів. Теоретичний розрахунок <$E DELTA d> в передбаченні розмірного квантування електронного та діркового спектрів й оцінка монотонної складової електропровідності з використанням теорії Фукса-Зондхеймера добре узгоджуються з експериментальними даними.Досліджено залежності електропровідності <$Esigma>, коефіцієнта Зеєбека S, коефіцієнта Холла RH, рухливості носіїв заряду <$Emu sub roman H> і термоелектричної потужності <$Eroman {P~=~S} sup 2 sigma> від товщини d (d = 5 - 210 нм) тонких плівок GeTe, вирощених за методом термічного випаровування у вакуумі кристалів GeTe з наступною конденсацією на підкладки (001) KCl за температури TS = 520 K. Для плівок різних товщин одержано температурні залежності <$Esigma ,~R sub roman H> і <$Esigma sub roman H> в інтервалі 80 - 300 К і визначено степеневий коефіцієнт <$Enu> в залежності <$Emu sub roman H (T)>. За допомогою методів електронної мікроскопії та електронографії показано, що плівки мають ромбоедричну структуру, що відповідає низькотемпературній <$Ealpha>-модифікації GeTe, і ростуть переважно з орієнтацією (111) й (<$E1 Bar>11) || (001) KСl. Встановлено, що зі зростанням товщин плівок до ~ 100 - 150 нм значення <$Esigma ,~mu sub roman H> і <$Enu> монотонно збільшуються, залежності RH(d), S(d) і P(d) мають вигляд кривих з максимумом за ~ 75 нм, а у разі подальшого збільшення d кінетичні коефіцієнти практично не змінюються. Наявність залежності властивостей від товщини плівок свідчить про прояв у плівках GeTe класичного розмірного ефекту. Теоретичний розрахунок залежності <$Esigma (d)>, проведений у рамках теорії Фукса - Зондгеймера, добре узгоджується з експериментальними даними. Встановлено, що концентрації дірок у плівках нижчі, а значення S і P вищі, ніж у масивному кристалі. Максимальні значення Р досягаються за d ~ 75 нм.


	Наукова періодика України		Термоелектрика