Структура та надпровідність напівпровідних гетероструктур халькогенидів свинцю, олова та рідкісноземельних металів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ІМ. Б. І.Робота виконана в Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, Фогель Ніна Яківна, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Вєркіна НАН України, провідний науковий співробітник відділу надпровідних і мезоскопічних структур. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Оболенський Михайло Олександрович, Харківський національний університет ім. доктор фізико-математичних наук, професор, Нацик Василь Дмитрович, Фізико-технічний інститут низьких температур ім.Модуляція фізичних характеристик надґраток у перпендикулярному до шарів напрямку забезпечується почерговим напилюванням двох напівпровідників. Серед напівпровідників, що входять до складу цих надґраток, тільки SNTE є надпровідником з Tc=0,22 K [10]. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: провести дослідження напівпровідникової гетероструктури PBTE/PBS для зясування звязку між її надпровідними властивостями й існуванням сіток дислокацій невідповідності на границях поділу напівпровідникових шарів; у випадку підтвердження звязку між дислокаційними сітками на міжфазних границях і надпровідністю системи PBTE/PBS зробити вибір матеріалів, на основі яких можуть бути створені інші епітаксіальні напівпровідникові гетероструктури з дислокаційними сітками на міжфазних границях; Вперше показано, що під впливом пружних деформацій, основним джерелом яких є дислокаційна сітка, у вузькощілинних напівпровідниках поблизу міжфазної границі можливе перекриття дна зони провідності і стелі валентної зони, що приводить до металізації цієї границі.У вступі здійснене обґрунтування актуальності теми, визначена мета роботи і методи її досягнення, перераховані основні результати, отримані в дисертаційній роботі, описана практична цінність результатів.Камерлінг-Оннесом надпровідності ртуті [12] надпровідні властивості були виявлені тільки у металів, сплавів і інтерметалічних сполук. Однак однозначного звязку між поняттями "метал" і "надпровідник" не було. Метали з маленьким питомим опором r, такі як Cu, Au і Ag не виявляли надпровідних властивостей, а метали з великим r, навпаки, мали високу критичну температуру (Pb - 7,2 K, Tc - 7,8 K, Nb - 9,25 K). Серед неметалів найбільш перспективними кандидатами у надпровідники були вироджені напівпровідники, концентрація носіїв у які залишається кінцевою при низьких температурах. У 1964 р. була відкрита надпровідність у GETE [13] і SRTIO3 [14], а пізніше й у деяких інших напівпровідниках (SNTE [10], керамічних змішаних титанатів BAXSR1-XTI3 і CAYSR1-YTI3 [15], бінарній системі PBXSN1-XTE [16], Pb(Tl)Te [17]).Як показали електронно-мікроскопічні та електронно-дифрактометричні дослідження, у всіх гетеросистемах, вирощених на поверхні (001) KCL, релаксація псевдоморфних напруг відбувається шляхом утворення на міжфазній границі регулярної сітки дислокацій невідповідності. Релаксація напруг, що виникають через невідповідність параметрів кристалічних ґраток напівпровідникових плівок, також відбувається за рахунок утворення на міжфазній границі дислокаційної сітки. По типу дислокаційних ґраток були досліджені три види зразків PBTE/PBS: зразки, вирощені на поверхні (100) KCL з дуже тонкими шарами напівпровідників (DPBTE, DPBS<5 нм), що містять лише незначну кількість дислокацій невідповідності, розташованих випадковим чином на міжфазній границі; зразки, вирощені на поверхні (100) KCL з тонкими шарами напівпровідників (DPBTE, DPBS~7?8 нм), і на поверхні (111) лосняку, що містять на міжфазній границі нерегулярну дислокаційну сітку у вигляді острівців, що не перекриваються; зразки, вирощені на поверхні (100) KCL з досить товстими шарами напівпровідників (DPBTE, DPBS>10 нм), що містять на міжфазній границі регулярну дислокаційну сітку, яка покриває всю міжфазну границю.Оскільки у четвертому розділі було показано, що надпровідними шарами в гетеросистемі PBTE/PBS є міжфазні межі, які містять дислокаційні сітки, для пошуку надпровідності використовувалися напівпровідникові гетероструктури на основі халькогенидів свинцю (PBTE, PBS, PBSE), олова (SNTE) і рідкісноземельних металів (EUS, YBS, YBSE). Ці напівпровідники ростуть один на одному пошарово, з утворенням регулярної сітки дислокацій невідповідності на міжфазній межі. Для систем, на яких неможливо було провести дослідження на багатошарових зразках через їхнє розтріскування при термоциклюванні, використовувалися тришарові сендвічі. Уперше надпровідність була виявлена в системах PBSE/EUS, PBS/PBSE, PBTE/PBSE, PBS/YBS, PBTE/YBS, а для системи PBTE/SNTE критична температура виявилася в два рази менша, ніж раніше повідомлялося [7]. У досліджуваних гетероструктур існує три джерела пружних деформацій: псевдоморфні деформації, деформації, створені дислокаційною сіткою, і деформації, що виникають при охолодженні гетероструктури.

Основний зміст дисертації