Гальваномагнитные свойства тонких пленок висмута, легированных оловом, в интервале температуры 77-300 К

Актуальность работы заключается в изучении пленок висмута, легированных оловом, в то время как большое количество работ посвящены изучению чистого висмута.
Цель: исследовать гальваномагнитные свойства пленок висмута, легированных оловом.
Задачи:
- Создание пленок висмута разной толщины легированных оловом,
- Исследовать структуру полученных пленок
- Исследовать гальваномагнитные свойства данных пленок, а именно удельное сопротивление, магнетосопротивление, коэффициент Холла.

Методы используемые в работе
Метод дискретно термического напыления тонких пленок висмута, легированных оловом.
- Пленки были получены термическим напылением в вакууме 3·10 -5 Торр.
- Температура подложки 393 К.
- Температура отжига 513 К.
Метод атомно-силовой микроскопии
Методы исследования гальваномагнитных свойств

Метод атомно – силовой микроскопии
АСМ-изображение поверхности плёнки висмута, легированной оловом 0.1 ат. %, толщина – 980 нм
АСМ-изображение поверхности плёнки висмута, легированной оловом 0.1 ат. %, толщина – 440 нм

Метод атомно – силовой микроскопии
АСМ-изображение поверхности плёнки висмута, легированной оловом 0.1 ат. %, толщина – 230 нм
АСМ-изображение поверхности плёнки висмута, легированной оловом 0.1 ат. %, толщина – 100 нм

Метод химического травления поверхности пленки
Изображение поверхности, пленки висмута, легированного оловом 0.05 ат. % после химического травления, толщина пленки 440 нм. Средний размер блока – 8 мкм.
Изображение поверхности, пленки висмута, легированного оловом 0.05 ат % после химического травления, толщина пленки 230 нм. Средний размер блока 5 мкм.
Изображение поверхности, пленки висмута, легированного оловом 0.05 ат. % после химического травления, толщина пленки 100 нм. Средний размер блока в 5 мкм.

Метод химического травления поверхности пленки
Изображение поверхности, пленки висмута, легированного оловом 0.1 ат. % после химического травления, толщина пленки 120 нм. Средний размер блоков 2.4 мкм.
Изображение поверхности, пленки висмута, легированного оловом 0.1 ат. % после химического травления, толщина пленки 230 нм. Средний размер блоков 2.5 мкм
Изображение поверхности, пленки висмута, легированного оловом 0.1 ат. % после химического травления, толщина пленки 560 нм. Средний размер блоков 6.2 мкм.

Температурная зависимость удельного сопротивления
Температурная зависимость удельного сопротивления для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.05 ат. % Sn
Температурная зависимость удельного сопротивления для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.1 ат. % Sn
Температурная зависимость удельного сопротивления для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.3 ат. % Sn
Температурная зависимость удельного сопротивления для пленок чистого висмута

Температурная зависимость магнетосопротивления
Температурная зависимость магнетосопротивления для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.05 ат. % Sn
Температурная зависимость магнетосопротивления для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.1 ат. % Sn
Температурная зависимость магнетосопротивления для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.3 ат. % Sn
Температурная зависимость магнетосопротивления для пленок чистого висмута

Температурная зависимость коэффициента Холла
Температурная зависимость коэффициента Холла для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.05 ат. % Sn
Температурная зависимость коэффициента Холла для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.1 ат. % Sn
Температурная зависимость коэффициента Холла для пленок висмута легированные оловом с содержанием 0.3 ат. % Sn

Защищаемые положения
Добавление легирующей примеси приводит к уменьшению размеров блоков пленок висмута полученных методом дискретного термического напыления.
Введение легирующей примеси олова приводит к существенным изменениям температурных зависимостей пленок висмута: монотонно возрастающее удельного сопротивления при понижении температуры характерное для пленок висмута, сменяется не монотонной зависимостью, которая характеризуется наличием максимумов.
Температурная зависимость магнетосопротивления для пленок висмута, легируемых оловом, в отличии пленок чистого висмута характеризуется наличием максимумов и минимумов положение которых смещается от толщины пленки.

Заключение
Была исследована структура поверхности пленок с использованием атомно-силового микроскопа
Использование метода травления позволило рассчитать средний размер блоков, для всех полученных пленок
Были исследованы и установлены отличия зависимостей удельного сопротивления, магнетосопротивления и коэффициента Холла тонких пленок висмута с разной концентрацией олова.