Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства
Разработана технология приготовления тонких кристаллических пленок TmS методом дискретного вакуумно-термического испарения предварительно синтезированного материала. При комнатной температуре измерены зависимости удельного электросопротивления и постоянной Холла от размеров характеризирующих частиц...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2017
|
| Назва видання: | Журнал физики и инженерии поверхности |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122609 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства / М.Г. Тетелошвили, З.У. Джабуа, А.В. Гигинеишвили // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 44-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-122609 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1226092017-07-16T03:03:33Z Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства Тетелошвили, М.Г. Джабуа, З.У. Гигинеишвили, А.В. Разработана технология приготовления тонких кристаллических пленок TmS методом дискретного вакуумно-термического испарения предварительно синтезированного материала. При комнатной температуре измерены зависимости удельного электросопротивления и постоянной Холла от размеров характеризирующих частиц приготовленных пленок. Показано, что электрические параметры пленок TmS сильно зависят от размеров характеризующих частиц. Розроблено технологію приготування тонких кристалічних плівок TmS методом дискретного вакуумно-термічного випаровування попередньо синтезованого матеріалу. При кімнатній температурі виміряні залежності питомого електроопору та постійної Холла від розмірів характеризуючих частинок приготованих плівок. Показано, що електричні параметри плівок TmS сильно залежать від розмірів характеризуючих частинок. The technology of preparation of thin crystal films of TmS by method discrete vacuum-thermal evaporation of previously synthesized material is developed. At the room temperature dependences of specific resistance and Hall’s constant on the sizes of the characterizing particles of the prepared films are measured. It is shown that electric parameters of films of TmS strongly depend on the sizes of the characterizing particles. 2017 Article Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства / М.Г. Тетелошвили, З.У. Джабуа, А.В. Гигинеишвили // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 44-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2519-2485 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122609 541-67:661.863/888 ru Журнал физики и инженерии поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Разработана технология приготовления тонких кристаллических пленок TmS методом дискретного вакуумно-термического испарения предварительно синтезированного материала. При комнатной температуре измерены зависимости удельного электросопротивления и постоянной Холла от размеров характеризирующих частиц приготовленных пленок. Показано, что электрические параметры пленок TmS сильно зависят от размеров характеризующих частиц. |
| format |
Article |
| author |
Тетелошвили, М.Г. Джабуа, З.У. Гигинеишвили, А.В. |
| spellingShingle |
Тетелошвили, М.Г. Джабуа, З.У. Гигинеишвили, А.В. Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства Журнал физики и инженерии поверхности |
| author_facet |
Тетелошвили, М.Г. Джабуа, З.У. Гигинеишвили, А.В. |
| author_sort |
Тетелошвили, М.Г. |
| title |
Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства |
| title_short |
Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства |
| title_full |
Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства |
| title_fullStr |
Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства |
| title_full_unstemmed |
Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства |
| title_sort |
приготовление тонких пленок tms и их электрофизические свойства |
| publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122609 |
| citation_txt |
Приготовление тонких пленок TmS и их электрофизические свойства / М.Г. Тетелошвили, З.У. Джабуа, А.В. Гигинеишвили // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 44-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Журнал физики и инженерии поверхности |
| work_keys_str_mv |
AT tetelošvilimg prigotovlenietonkihplenoktmsiihélektrofizičeskiesvojstva AT džabuazu prigotovlenietonkihplenoktmsiihélektrofizičeskiesvojstva AT gigineišviliav prigotovlenietonkihplenoktmsiihélektrofizičeskiesvojstva |
| first_indexed |
2025-07-08T22:03:00Z |
| last_indexed |
2025-07-08T22:03:00Z |
| _version_ |
1837118676040417280 |
| fulltext |
44
Журнал фізики та інженерії поверхні, 2017, том 2, № 1, сс. 44–46; Журнал физики и инженерии поверхности, 2017, том 2, № 1, сс. 44–46;
Journal of Surface Physics and Engineering, 2017, vol. 2, No. 1, pp. 44–46
© Тетелошвили М. Г., Джабуа З. У., Гигинеишвили А. В., 2017
УДК 541-67:661.863/888
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК TmS
И ИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
М. Г. Тетелошвили, З. У. Джабуа, А. В. Гигинеишвили
Грузинский технический университет, департамент инженерной физики,
Тбилиси, Грузия
Поступила в редакцию 03.05.2017
Разработана технология приготовления тонких кристаллических пленок TmS методом дискрет-
ного вакуумно-термического испарения предварительно синтезированного материала. При ком-
натной температуре измерены зависимости удельного электросопротивления и постоянной Холла
от размеров характеризирующих частиц приготовленных пленок. Показано, что электрические
параметры пленок TmS сильно зависят от размеров характеризующих частиц.
Ключевые слова: пленка, напыление, удельное электросопротивление, постоянная Холла,
характеризующая частица.
ПРИГОТУВАННЯ ТОНКИХ ПЛІВОК TmS
ТА ЇХ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
М. Г. Тетелошвілі, З. У. Джабуа, А. В. Гігінеішвілі
Розроблено технологію приготування тонких кристалічних плівок TmS методом дискретно-
го вакуумно-термічного випаровування попередньо синтезованого матеріалу. При кімнатній
температурі виміряні залежності питомого електроопору та постійної Холла від розмірів характе-
ризуючих частинок приготованих плівок. Показано, що електричні параметри плівок TmS сильно
залежать від розмірів характеризуючих частинок.
Ключові слова: плівка, нанесення, питомий електроопір, постійна Холла, характеризуючі ча-
стинки.
PREPARING OF TmS THIN FILMS
AND THE ELECTROPHYSICAL PROPERTIES
M. G. Teteloshvili, Z. U. Dzhabua, A. V. Gigineishvili
The technology of preparation of thin crystal films of TmS by method discrete vacuum-thermal
evaporation of previously synthesized material is developed. At the room temperature dependences
of specific resistance and Hall’s constant on the sizes of the characterizing particles of the prepared
films are measured. It is shown that electric parameters of films of TmS strongly depend on the sizes
of the characterizing particles.
Keywords: a film, a dusting, specific resistance, Hall’s constant, the characterizing particle.
Мо н о сул ь ф и д ы р ед ко з е м е л ь н ы х
элементов (РЗЭ) являются перспективными
материалами для микроэлектроники. На
их основе разработаны тензодатчики,
термогенераторы, устройства для записи
и хранения информации и т. д. [1–5] Но не
все моносульфиды РЗЭ, особенно в виде тон-
ких пленок, исследованы достаточно полно.
К таким малоисследованным материалам
относится моносульфид тулия.
Целью представленной работы являлась
разработка технологии приготовления пле-
нок моносульфида тулия и исследование их
электрофизических свойств.
Пленки TmS были приготовлены мето-
дом дискретного вакуумно-термического
испарения предварительно синтезирован-
ного материала на различных подложках:
монокристаллический кремний, ситалл,
сапфир, кварц. Подложки имели форму
прямоугольного паралелепипеда размерами
15 × 8 × 0,5 мм . При напылении пленок ва-
куум в рабочей камере составлял ~10–5 Па,
температура испарителя равнялась ~2750 K,
температура подложки варьировалась в об-
ласти 720–1200 ± 5 K. Расстояние от ис-
парителя до подложки составляло 70 мм.
Скорость напыления составляла ~68–75 Å/с.
Толщина пленок варьировалась в диапазоне
0,3–0,8 мкм. Многочисленные эксперименты
показали, что оптимальным размером зерен
напыляемого материала является 80–90 мкм.
М. Г. ТЕТЕЛОШВИЛИ, З. У. ДЖАБУА, А. В. ГИГИНЕИШВИЛИ
45ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1
Как показал рентгенодифракционный ана-
лиз при температурах подложки 720–910 K
образуются однофазные поликристалли-
чекие пленки, только в отдельных случаях
на рентгенодифрактограммах наблюдались
дополнительные максимумы, соответству-
ющие малым количествам Tm2S3 и они,
по-видимому, носили случайный характер.
В диапазоне температур 935–1120 K пленки
являлись однофазными, а при более высоких
температурах однофазность нарушается —
в пленках наблюдается вторая фаза Tm5S7.
Таким образом, можно заключить, что опти-
мальной температурой подложки является
935–1120 К. Приготовленные пленки имели
темно-желтый цвет.
Рентгеновский микрозондовый ана-
лиз показал, что пленки содержат 50,2 %
Tm и 49,8 % S. Согласно снимкам поверх-
ности пленок снятых во вторичных рентге-
новских лучах, компоненты распределены
равномерно.
Анализ рентгенодифрактограмм и соот-
ветствующих электронограмм показал, что
приготовленные пленки имеют кубическую
решетку типа NaCl c параметром рещетки
a = 5,39 ± 0,05 Å, что хорошо согласуется
с параметром решетки объемного кристалла
TmS (a = 5,417 Å) [6].
Статистическая обработка снимков снятых
электронным сканирующим микроскопом
с поверхности пленок TmS приготовленных
при температуре подложки 980 К, показала,
что размер характеризующих частиц изменя-
ется в пределах 18–57 нм, при этом ~70 %
частиц имеют диаметр 32 нм.
Исследования показали, что параметр
решетки пленок зависит от размера харак-
теризующих частиц, в частности, с увеличе-
нием этого размера увеличивается параметр
решетки, что, по-видимому, связано с вли-
янием сил поверхностных напряжений до
и после конденсации пленки на по-
дложке: частицам малых размеров со-
ответствует большее давление, которое
формируется внутри частиц под влиянием
поверхностных сил. Эксперименты показали,
что характерные размеры частиц зависят от
температуры под ложки в случае постоянных
других технологических параметров (тем-
пература испарителя, состав испаряемого
вещества и размер зерен порошка, расстоя-
ние от испарителя до подложки). В частнос-
ти, при снижении температуры подложки
снижаются размеры характеризующих час-
тиц. Например, при температуре подложки
930 K размеры характеризующих частиц
равны ~18 нм, а при температуре подложки
1115 K — ~48 нм.
При комнатной температуре прове-
дено измерение зависимости удельно-
го электросопротивления и постоянной
Холла от размеров характеризующих час-
тиц. Все измерения проводили на одних
и тех же однофазных пленках. Удельное
электрическое сопротивление измеряли
компенсационным методом, постоянную
Холла — при постоянном магнитном поле
напряженностью 16 × 105 A/м. Точность из-
мерения удельного сопротивления была не
хуже 3–4 %, а постоянной Холла — 8–10 %.
На рис. 1 показана зависимость удельного
сопротивления от размера характеризующих
частиц. Как видно, при увеличении размера
характеризующих частиц удельное сопро-
тивление возрастает. Нами также измерено
зависимость температурного коэффициента
сопротивления от размера зерна, который
показал, что увеличения размера зерен
температурный коэффициент сопроти-
вления возрастает от ~2·10−4 до 50·10−4 K
(рис. 2). Что касается постоянной Холла,
с увеличением размеров характеризу-
ющих частиц она уменьшается, как это
видно из рис. 3. Постоянная Холла имеет
отрицательный знак, что свидетельству-
ет о том, что носителями заряда являются
электроны. На основе экспериментальных
данных рассчитана концентрация электронов
при однозонном приближений (рис. 3). Как
видно из рисунка с увеличением размеров
10
–I
gρ
, 1
02 , О
м
∙с
м
8
6
0 10 20 30
L, нм
40 50 60
Рис. 1. Зависимость удельного сопротивления от раз-
меров характеризующих частиц в пленках TmS
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК TmS И ИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
46 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1
зерен концентрация электронов умень-
шается, что, в свою очередь, повышает
температурный коэффициент сопротивления.
Таким образом, измерения показывают,
что электрофизические параметры тонких
пленок моносульфида туллия сильно зави-
сят от размеров зерен.
Однозначное объяснение характера зави-
симости электрофизических параметров от
размеров характеризующих частиц в пленках
TmS пока невозможно и требует проведения
дополнительных экспериментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Miodushevsky P. V. Potential application of
SmSx material in microelectronics // ICEP
Proceedings. — 2001. — P. 336–339.
2. Parashar V., Pandey Shiv K., Pandey Avinash C.
Low-temperature synthesis of quantum size gad-
olinium monosulfide (GdS) nanoparticles and
their pathogen capture efficiency. — Chem.
Com. — 2010. — Vol. 46. — P. 3143–3145.
3. Высоких А. С., Миодушевский П. В., Ан-
дреев П. О. Получение изделий из SmS
для электроники // Вестник Тюменского
государственного университета. Химия. —
2011. — № 5. — С. 179–185.
4. Jabua Z. U., Kupreishvili I. L., Gigi-
neishvili A. V. Preparation and electrical and
optical properties of TbS films // Inorganic
Materials. — 2014. — Vol. 50, No. 4. — P. 330–
333.
5. Semei V., Cahay M., Thien Binh Vu. Patchwork
field emission properties of lanthanum mono-
sulfide thin films // J. Vac. Sci. Technol. —
2006. — Vol. 24, No. 5. — P. 2412–2416.
6. Ярембаш Е. И., Елисеев А. А. Халкогениды
редкоземельных элементов. — М.: «Наука»,
1975. — 258 с.
REFERENCES
1. Miodushevsky P. V. Potential application of
SmSx material in microelectronics // ICEP
Proceedings. — 2001. — P. 336–339.
2. Parashar V., Pandey Shiv K., Pandey Avinash C.
Low-temperature synthesis of quantum size
gadolinium monosulfide (GdS) nanoparticles
and their pathogen capture efficiency. — Chem.
Com. — 2010. — Vol. 46. — P. 3143–3145.
3. Vysokih A. S., Miodushevskij P. V., Andreev P. O.
Poluchenie izdelij iz SmS dlya elektroniki // Vest-
nik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta.
Himiya. — 2011. — No. 5. — P. 179–185.
4. Jabua Z. U., Kupreishvili I. L., Gigi-neishvili A. V.
Preparation and electrical and optical properties
of TbS films // Inorganic Materials. — 2014. —
Vol. 50, No. 4. — P. 330–333.
5. Semei V., Cahay M., Thien Binh Vu. Patchwork
field emission properties of lanthanum mono-
sulfide thin films // J. Vac. Sci. Technol. —
2006. — Vol. 24, No. 5. — P. 2412–2416.
6. Yarembash E. I., Eliseev A. A. Halkogenidy
redkozemel’nyh elementov. — M.: «Nauka»,
1975. — 258 p.
60
α,
1
0–4
, К
–1 40
20
0 10 20 30 40
L, нм
50 60
Рис. 2. Зависимость температурного коэффициента со-
противления от размеров характеризующих частиц
в пленках TmS
4
–L
gR
, с
м
3 /К
л 3
2
1
0 10 20 30
L, нм
40 50 60
Рис. 3. Зависимость постоянной Холла от размеров
характеризующих частиц в пленках TmS
23
Ig
n,
с
м
–3
21
19
10 20 30
L, нм
40 50 60
Рис. 4. Зависимость концентрации электронов от раз-
меров характеризующих частиц в пленках TmS
|