Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ЛИТЕРАТУРА

Аналитический обзор литературы по тематике исследования.

irina_krut2019 2000 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 80 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 16.01.2020
Объектом исследований являются наноразмерные слои дираковского полуметалла Cd3As2. Цели работы – получение и исследование тонких пленок дираковских полуметаллов Cd3As2. Зaдaчи рaбoты: 1. Проанализировать фазовые диаграммы систем Cd-As с обзором литературы по физико-химическим свойствам Cd3As2; 2. Определить оптмальные режимы синтеза поликристаллов и пленок системы Cd3As2; 3. Выполнить анализ структурных свойств полуметалл Cd3As2 на основе экспериментальных исследований по дифракции на кристаллах и пленках рентгеновского излучения, а так же по результатам сканирующей электронной микроскопии, совмещенной с энерго-дисперсионных анализом, атомно-силовой микроскопии, конфокальной микроскопии и микромасштабной спектроскопии комбинационного рассеяния света; 4. Исследовать магнитные свойства поликристаллов и пленок Cd3As2:Mn с помощью атомно-силовой микроскопии.
Введение

Вещества с электронными состояниями, защищенными топологией k-пространства, к которым относятся топологические изоляторы, дираковские полуметаллы, полуметаллы Вейля, в настоящее время привлекают к себе значительный интерес. Такие материалы перспективны как для применения в электронных устройствах, функционирующих по традиционным принципам, так и в устройствах спинтроники, позволяющих реализовывать управление сигналами на аттосекундном уровне. Для облегчения манипулированием спиновым ансамблем высокоподвижных носителей заряда требуется создать топологические изоляторы и родственные им материалы с контролируемым внедрением в кристаллическую решетку атомов, имеющих собственный нескомпенсированный магнитный момент (Mn, Fe, Cr, Co, V). Как фундаментальные исследования новых материалов с топологически защищенными состояниями и управлением спинового ансамбля носителей заряда, так и разработка на их основе высокоскоростных элементов электроники находятся на передовом крае современной науки. Например, за последние пятнадцать лет Нобелевская премия по физике за достижения в открытии и изучении топологически нетривиальных состояний в твердом теле вручалась три раза (2007, 2010, 2016 гг.). Это стимулирует интерес к отработке методов синтеза, исследованию структуры и физических свойств таких топологических материалов, к которым относятся дираковские полуметаллы и их модификации с магнитным упорядочением, поскольку манипулирование спиновым ансамблем высокоподвижных носителей заряда существенно облегчится при внедрении в кристаллическую решетку топологических изоляторов атомов, имеющих собственный нескомпенсированный магнитный момент. На основе подобных структур возможно создание гранулированных материалов и пленок, обладающих гигантским магнитосопротивлением и туннельным магнитосопротивлением, которые могут найти применение в устройствах магнитной памяти постоянного доступа. К таким системам относится еще недостаточно изученная система Cd-As, для которой необходимо усовершенствовать методики синтеза монокристаллов и тонких пленок, изучить их структурные, физико-химические и электрические свойства.
Содержание

Введение 1 Аналитический обзор литературы по тематике исследования 1.1 Новые материалы для сверхбыстродействующих электронных устройств 1.2 Арсенид кадмия 2 Используемое оборудование и методики экспериментов 2.1 Получение вакуум-термическим методом тонких пленок на основе Cd3As2. 2.2 Получение тонких слоев методом магнетронного напыления 2.3 Устройство установки SmartSPM™ – сканирующий зондовый микроскоп 2.4 Рентгеновская дифрактометрия 2.5 OmegaScope™ - СЗМ с конфокальным рамановским и флюоресцентным спектрометром 2.6 Сканирующий электронный микроскоп JEOL 6610LV 2.7. Голографический микроскоп Lyncee Tec R2203 и измерение толщины пленок 3 Структурные свойства наноразмерных пленок Cd3As2 3.1 Рентгенофазовый анализ 3.3 Спектры комбинационного рассеяния пленок Cd3As2 3.4 Структурные свойства пленок Cd3As2 в АСМ 3.5. Структурные и магнитные свойства пленок Cd3As2 – MnAs Заключение
Список литературы

Отрывок из работы

1 Аналитический обзор литературы по тематике исследования 1.1 Новые материалы для сверхбыстродействующих электронных устройств Современная электроника основывается на использовании двух важных характеристик электрона: заряда и спина. Заряд используется как при переносе, так и на этапах обработки и хранения информации. Спин электрона используется не напрямую, так как он ответственен за появление коллективных магнитных явлений, позволяющих реализовать устройства долговременного хранения информации. В настоящее время уже устоялся термин «спинтроника», одним своим названием подчеркивающий необходимость комбинирования зарядовых и спиновых эффектов в электронных устройствах. Если делать упор на управление спиновыми степенями свободы системы, то быстродействие по сравнению с устройствами, использующими традиционное управление зарядом, возрастет, поскольку изменение спинового состояния системы (переключение) под действием управляющего воздействия происходит за время менее 10-10 с, что позволит в устройствах спиновой электроники достичь частоты функционирования в несколько десятков терагерц [1]. Кроме того, для изменения спинового состояния ансамбля электронов требуется затратить значительно меньше энергии, чем в традиционных электронных устройствах при изменении логических уровней тока. То есть, наряду с увеличением быстродействия, компоненты спиновой электроники будут потреблять меньше энергии и будут способны за счет наличия гистерезиса запоминать и сохранять предыдущее состояние без дополнительных затрат энергии [2]. К разрабатываемым устройствам спинтроники относятся: ячейки магниторезистивной памяти, спиновые диоды, спиновые полевые транзисторы, спиновые вентили, гальванические изоляторы, сенсоры магнитного поля, элементы квантового компьютера, логические наноэлементы, магнитные нейроны, спиновые микропроцессоры. Вещества с электронными состояниями, защищенными топологией k-пространства, в настоящее время привлекают к себе значительный интерес. Движение носителей заряда в них описывается не классическими, как в большинстве твердых тел, а релятивистскими законами. Это проявляется в виде ряда нетривиальных эффектов: аномально высокой проводимости, слабого влияния дефектов кристаллической решетки на движение носителей заряда (сверхпроводимость некуперовского типа), квантового эффекта Холла, квантованного магнитоэлектрического эффекта, а так же связанных с ним киральных эффектов [3]. Впервые топологически защищенные состояния были обнаружены в квантовых точках HgTe. В объемных 3D материалах такие состояния наблюдались в полуметаллах на основе висмута и селена [4] Однако, эти кристаллы являются химически нестабильными и токсичными, что ограничивает круг их возможных применений. Узкозонный полупроводник арсенид кадмия (Cd3As2) с инвертированным строением энергетических зон и наивысшей среди неструктурированных полупроводников и полуметаллов подвижностью носителей заряда лишен вышеуказанных недостатков и может быть синтезирован относительно недорогими методами. Недавно, по результатам теоретических [5] и экспериментальных [6] исследований, было установлено, что Cd3As2 относится к особому классу топологических изоляторов - дираковским полуметаллам, в которых носители заряда - дираковские фермионы имеют нулевую эффективную массу и подчиняются релятивистским законам движения. Такие материалы весьма перспективны не только для применения в электронных устройствах, функционирующих по традиционным принципам, но и в устройствах синтроники, позволяющих реализовывать управление сигналами на аттосекундном уровне [1]. Для облегчения манипулированием спиновым ансамблем высокоподвижных носителей заряда требуется создать топологические изоляторы и родственные им материалы с контролируемым внедрением в кристаллическую решетку атомов, имеющих собственный нескомпенсированный магнитный момент, например, в качестве таких атомов могут выступать атомы 3d – металлов. Если выбрать Cd3As2 в качестве дираковского полуметалла в системе дираковский полуметалл, то для уменьшения образования при синтезе дополнительных фаз целесообразно выбирать ферромагнитный полуметалл из соединений типа магнитный атом – As. Двумерные состояния в ограниченных тонких пленках трехмерного (3D) Дираковского полуметалла Cd3As2 зондируются измерениями транспортных свойств при приложении магнитного и электрического полей. Результаты таких исследований позволяют определить двумерный электронный спектр этих состояний. Сопротивление в точке пересечения энергетических зон мало, быстро возрастает при приложении магнитного поля и своей динамикой позволяет исследовать физику новых явлений на уровне нулевой энергии Ландау [7]. Магнитосопротивление материала обеспечивает различную динамическую информацию о зарядовых и спиновых носителях. Магнитные примеси играют решающую роль в магнитосопротивлении, так как они индуцируют экзотические состояния вещества, такие как квантовый аномальный эффект Холла в топологических изоляторах и перестраиваемые ферромагнитные фазы в разбавленных магнитных полупроводниках. Имеются сообщения о систематическом изучении тонкопленочных пленок Cd3As2 с Cr, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. При легировании Cr, тонкие пленки Cd3As2 демонстрируют неожиданное отрицательное поперечное магнитосопротивление и сильные квантовые колебания, характерные для тривиальной фазы Берри и уменьшенной эффективной массе. При ионном легировании магнитосопротивление тонкопленочных пленок Cd3As2, с добавлением Cr, может резко переключаться с отрицательного на положительное, что свидетельствует о сильной корреляции между электронами и локализованными спинами примесей Cr, которые можно объяснить возникновением магнитных поляронов. Такое отрицательное магнитосопротивление в перпендикулярном магнитном поле и его перестраиваемость затвора ранее не наблюдалось в дираковском полуметалле Cd3As2 и Сr-индуцированный топологический фазовый переход и образование магнитных поляронов в Cd3As2 могут быть использованы для объяснения магнитного взаимодействия в полуметаллах Дирака с другими 3d-примесями, а также их потенциальное применение в спинтронике [8]. Для выяснения природы и управления топологическим квантовым состоянием Cd3As2 требуется получить высококачественные тонкие пленки на его основе. В работе [9] сообщается о разработке сложного метода роста пленок высокой кристалличности и высокой подвижности Cd3As2 с контролируемой толщиной и наблюдения квантового эффекта Холла, зависящего от толщины пленки. При уменьшении толщины пленки до 10 нм в квантовых состояниях Холла наблюдаются резкие изменения свойств. Такие как изменение спинового вырождения, отражающее дисперсию Дираковских носителей заряда с большой скоростью вблизи уровня Ферми. Подробная информация об электронной структуре, включая расщепление подзоны и размыкание щели, идентифицируется из квантового переноса в зависимости от толщины пленки, что указывает на наличие двумерной топологической изолирующей фазы. Демонстрация квантовых состояний Холла в высококачественных пленках Cd3As2 открывает путь для изучения квантового транспорта и применения приборов в топологическом полуметаллете Дирака и его производных фазах [9]. Недавно обнаруженные полуметаллы Дирака и Вейля демонстрируют ряд необычных явлений магнитосопротивления, включая большое, ненасыщенное, линейное поперечное магнитосопротивление и отрицательное продольное магнитосопротивление. Последнее часто рассматривается как свидетельство фермионов, которые имеют определенную хиральность. Классические механизмы, обусловленные беспорядком или неравномерным введением тока, могут, однако, также создавать отрицательное продольное магнитосопротивление. В работе [10] сообщается о магнитотранспортных измерениях, выполненных на эпитаксиальных тонких пленках Cd3As2, трехмерного Дирака полуметалла. Наблюдаются квазилинейное положительное поперечное магнитосопротивление и отрицательное продольное магнитосопротивление. Оценивая пленки различной толщины и сопоставляя температурную зависимость плотности и подвижности носителей с характеристиками магнитосопротивления, было установлено, что квазилинейные положительное и отрицательное магнитосопротивление вызваны флуктуациями проводимости. В этом случае наличие хиральной аномалии не требуется для объяснения наблюдаемых особенностей [10]. Трехмерные топологические дираковские полуметаллы до сих пор считаются беспрецедентным новым классом квантовых материалов. В их энергетических состояниях существуют разрывы некоторых типов симметрий, что, в свою очередь, позволяет манипулировать фермионами Дирака, например, если в качестве такого внешнего модулятора будет выступать магнитное поле. Для приборных реализаций более предпочтительно было бы осуществлять внутреннюю манипуляцию состояниями Дирака. В работе [11] сообщается о систематическом изучении динамики квазичастиц и эволюции их энергетического состояния в тонких пленках Cd3As2 с контролируемым легированием хромом (Cr) как с помощью магнитоинфракрасной спектроскопии (магнитооптические поляризационные исследования), так и электрического транспорта. Наблюдалась связь резонанса между уровнями Ландау в Cd3As2, что является подтверждением существование ультрарелятивистского безмассового состояния носителей заряда. Контролируемый переход от квантовой к квазиклассической природе движения носителей заряда позволяет непосредственно исследовать динамику изменения эффективной массы фермионов Дирака при различных условиях. Оказалось, что легирование Cr позволяет получить массовое поглощение Дирака и топологический фазовый переход, обеспечивающий желаемый динамический контроль фермионов Дирака. Подтверждая вычисления теории функционала плотности, мы показываем, что генерация массы может быть объяснена явным нарушением симметрии вращения С4 и результирующей технологией разрывов в Дираковских состояниях посредством замены атомов кадмия на хром. То есть, использование 3d атомов может служить основным фактором манипуляции с системой симметрии и массы Дирака в тонких пленках Cd3As2 и обеспечивает изучение других экзотических топологических состояний, происходящих из родительского фазы дираковских полуметаллов. 1.2 Арсенид кадмия Узкозонный полупроводник арсенид кадмия (Cd3As2) с инвертированным строением энергетических зон и наивысшей среди неструктурированных полупроводников и полуметаллов подвижностью носителей заряда (до 10 м2/(В•с) при Т = 4.2 К). Он, в отличие других топологических изоляторов на основе висмута и селена [12], является химически стабильными и нетоксичными и может быть синтезирован относительно недорогими методами. Известна диаграмма состояния As - Cd, которая была построена на основании критического обзора результатов различных исследований (рис. 1) [13]. В системе образуются твердые растворы As – Cd, и установлено существование в ней химически стабильных арсенида (Cd3As2) и диарсенида (CdAs2) кадмия. Температура плавления соединения Cd3As2 составляет 721?С. Само плавление носит конгруэнтный характер. Данное соединение претерпевает три полиморфных превращения: ? - Cd3As2 - ?’-Cd3As2 при температуре 225?С, ?’ - Cd3As2 - ?’’ - Cd3As2 при температуре 465?С и ?’’ - Cd3As2- ? - Cd3As2 при температуре 595?С. Температура плавления навески понижается от температуры плавления кадмия (596.6 К) с увеличением содержания мышьяка (рис. 1). Эвтектика Cd + Cd3As2 содержит 0.5ат.% As и плавится при температуре 592 К; при дальнейшем увеличении мышьяка температура плавления сплавов быстро возрастает, достигая 993 К (температура плавления Cd3As2). Эвтектическая горизонталь прослеживается до 39.3ат.% As, что находится вблизи состава соединения Cd3As2. Данное соединение при температурах 835 – 851 К переходит из ? в ? модификацию Cd3As2 и переход происходит от 18 ат.% As до 45 ат.% As при температурах 835 К и 851 К, соответственно. Рисунок 1 - Фазовая диаграмма системы As-Cd В работах [14,15] сообщается о первом построении T-x диаграммы Cd – As для составов, содержащих от 0 до 70 ат.% As. Обнаружено два конгруэнтно плавящихся соединения Cd3As2 (Тпл.= 994 К) и CdAs2 (Тпл.= 894 К), определены температуры плавления 883 К и состав 55.5 ат.% As эвтектики Cd3As2 + CdAs2. При значительном переохлаждении обнаружена склонность системы Cd-As к метастабильной кристаллизации с образованием эвтектики Cd3As2+As с температурой плавления 799 К и состава 62.5 ат.% As. Растворимость компонентов в Cd3As2 оценивалась не более 0.25 ат.%. В дальнейшем [16 - 18] было продолжено изучение системы Cd - As в интервале концентраций от 0 до 100 ат.% As. Согласно [16] при содержании As более 40 ат.% в системе Cd - As кристаллизация может происходить как по стабильной, так и по метастабильной части диаграммы. Стабильная часть системы Cd - As характеризуется вырожденной эвтектикой со стороны Cd, и эвтектикой между Cd3As2 и CdAs2 с координатами 56 ат.% As и Тпл = 883 К. Диарсенид кадмия образует с As эвтектику при 67.7 ат.% As с Тпл = 893 К. Линии ликвидуса соответствуют кристаллизации Cd3As2, CdAs2 и As. Метастабильная часть диаграммы Cd - As характеризуется эвтектикой со стороны Cd3As2 и As при 61.5 ат.% As и Тпл. = 799 К. В [17] установлено, что эвтектика CdAs2 + As с содержанием 75 ат.% As плавится при 893 К, и сообщается о существовании, кроме метастабильной эвтектики Cd3As2 + As с Тпл = 781 К, метастабильной фазы CdAs4, которая образует перитектику с мышьяком при 853 К и эвтектику с Cd3As2 при 821 К (рис. 2). Показано что, на диаграмме состояния Cd - As имеют место две метастабильные системы. Вследствие перитектической природы, фаза CdAs4 практически не может быть получена в чистом виде, а только в смеси с Cd3As2 и As. При нормальных условиях охлаждения фаза CdAs4 стабильна до комнатных температур. При нагревании выше 633 К CdAs4 разлагается с образованием CdAs2 и мышьяка. В работе [18] метастабильной кристаллической фазе CdAs4 приписывается состав Cd2As5 (Cd0.28As0.72) и она предполагается метастабильной ? – модификацией CdAs2 с максимальной температурой существования 823 К, которая образует две метастабильные эвтектики: с Cd3As2 при 808 К и As – при 778 К. Температура перехода ? - CdAs2 в ? - CdAs2, при скорости охлаждения 20°/мин, составляет 673-685 К. Полиморфное превращение Cd3As2 происходит при 868 К; эвтектическая горизонталь Cd3As2 с ? - CdAs2 находится при 887 К и температура плавления ?-CdAs2 913 К. В работе [19] утверждается, что при кристаллизации сильно переохлажденных расплавов CdAs2 образуется метастабильная ? – модификация CdAs2, изоструктурная ZnAs2. При нагревании выше 673 К ? - CdAs2 переходит в ?-CdAs2. При этом на кривой охлаждения наблюдается только эффект кристаллизации ?-CdAs2 (Тпл = 791 К). Температура плавления CdAs2 составляет 894 К. В работах [20, 21] используя дифференциальный термический (ДТА) и рентгенофазовый анализ (РФА) и исследования микротвердости, микроструктуры, электропроводности, термо-э.д.с., дилатометрических измерений, показано, что образование твердых растворов Cd в ?-Cd3As2 происходит путем заполнения вакантных мест в тетраэдрических пустотах кристаллической решетки. Растворимость кадмия достигает 0.5 ат.% при 773 К и менее 0.1 ат.% при 298 К. Заметной растворимости мышьяка в ?-Cd3As2 обнаружено не было, что иллюстрируется диаграммой состояния системы Cd - As в области существования Cd3As2(рис. 2). Рисунок 2 - Диаграмма состояния системы Cd-As в области существования Cd3As2 Существование полиморфных модификаций является характерной особенностью арсенида кадмия и цинка. Cd3As2 существует в четырех модификациях: ???????? и ?? где ? - наиболее низкотемпературная фаза, ? -высокотемпературная. Параметры кристаллических решеток различных модификаций арсенида кадмия приведены в таблице 1. Фазовые изменения кристаллической структуры Cd3As2, при повышении температуры от комнатной показаны на рисунке 3 [22]. Переходы ????? ??????? ????? у Cd3As2 происходят по схеме:?-Cd3As2 > 503 K > ??? - Cd3As2 > 738 K > ??? - Cd3As2 > 868 K > ? - Cd3As2 [23]. Широкая область температуры и сложный характер ??????перехода связан с наложением несколькихэффектов– переход атомов металлов в ближайшие тетраэдрические пустоты, а также их смещением из своих позиций и тетрагональной деформацией. Изменение положения оси 4-ого порядка выражается в более значительном уменьшении размеров элементарной ячейки, чем припереходе ???? [24, 25]. В работе [25] отмечается, что для соединений типа промежуточная структура является единственно возможной и при переходах ? ? ????????? происходит перемещение каждого двадцатого атома в ближайшую тетраэдрическую пустоту, а при переходах ??(???) ? ? атомы металла статистически распределяются по тетраэдрическим пустотам ГЦК подрешетки неметалла. Рисунок 3 - Элементарные ячейки ???????? и ? фаз арсенида кадмия Строение решетки арсенида кадмия довольно сложное, как можно видеть по (рис. 4). Элементарная ячейку ?-фазы Cd3As2 при комнатной температуре, которая содержит 160 атомов (96 Cd и 64 As) и может быть разделена на 16 флюоритовых кубов, при условии, что с ? 2а, где а и с - параметры решетки [26]. Каждый флюоритовый куб содержит 4 атома As на гранецентрированную ячейку (постоянная решетки a0 ? a/2 ) и 6 атомов Cd внутри на одну искаженную простую кубическую ячейку (постоянная решетки a0 ? a/2) с двумя вакансиями, лежащими на одной пространственной диагонали. Рисунок 4 - Кристаллическая структура ? -Cd3As2 Таблица 1 - Кристаллохимические характеристики арсенидов кадмия. Соединение Пространственная группа Параметры решетки ? a=b, A c, A ?-Cd3As2 P4232 6.20 6.20 ?-Cd3As2 I41cd 12.67 25.48 ??-Cd3As2 P42/nbc 12.633 25.427 ???-Cd3As2 P42/nmc 8.963 12.680 2 Используемое оборудование и методики экспериментов Рентгенофазовый анализ (РФА) образцов был выполнен с помощью рентгеновского дифрактометра Bruker D8 Advance (излучение CuK?, ? = 1.540051 A, Ni - фильтр) при комнатной температуре. Результаты обрабатывались с помощью базы данных порошковых дифрактограмм PDF-2 (ICSD). Для подгонки теоретических дифрактограмм к экспериментальным с целью оценки фазового состава образцов использовалась программа полнопрофильного анализа Powder Cell for Windows 2.4. Для исследования структуры образцов, их состава и распределения элементов на поверхности использовался сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) JSM-6610LV (Jeol) с приставкой для энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДРС) X-MaxN (Oxford Instruments). При съемке применялись детекторывторичных и обратно рассеянных электронов. Спектры комбинационного рассеяния света (КРС) были измерены при комнатной температуре с помощью конфокального микроспектрометра комбинационного рассеяния света (КРС) OmegaScopeTM (AIST-NT Inc.) с длиной волны лазерного излучения 532 нм, мощностью 50 мВт и размером пятна сфокусированного света на поверхности образца около 500 нм. Спектральное разрешение прибора составляло 0.8 см-1. Магнитосиловая микроскопия поверхности образцов выполнялась с помощью сканирующего зондового микроскопа AIST-NTSmartSPMTM(AIST-NT Inc.) магниточувствительными кантилеверами NSC14/Co-Cr по двухпроходной методике с использованием системы стабилизации температуры образца PTC10 (Stanford Research Systems, Inc.) в интервале температур 295 – 410 К. ? 2.1 Получение вакуум-термическим методом тонких пленок на основе Cd3As2. Конденсация из паровой фазы в вакууме широко используется для получения пленок и эпитаксиальных слоев полупроводников. А конгруэнтная диссоциация соединений , позволяет использовать в качестве метода получения пленок стехиометрического состава вакуумное термическое испарение. Процессу конденсации из паровой фазы в вакууме предшествуют две последовательно протекающие стадии: испарение или сублимация конденсированной (жидкой или твердой фазы) с поверхности испарителя и массоперенос в газовой фазе от испарителя к подложке (поверхность конденсации). При температуре испарителя много большей температуры подложки процесс конденсации не ограничивает общую скорость процесса. Лимитирующими являются либо стадия испарения (сублимации) с поверхности испарителя, либо массоперенос в паровой фазе. Плотность потока, ju (моль/(см2?с)), испаряющегося компонента В, рассчитывается по уравнению Ленгмюра , (1) где - давление насыщенного пара компонента В, Па, при температуре испарителя Tu, К; МВ - молекулярная (атомная) масса компонента В, г/моль; R - универсальная газовая постоянная, 8.314 Дж/(моль?К); ?u - коэффициент испарения (обычно близок к единице). Давление насыщенного пара компонента В рассчитывается по уравнению . (2) коэффициенты A, B, C, D были взяты из литературных данных, полученных с помощью дилатометрических измерений. Так при Т ? 800 - 900 К для: ? - Cd3As2 , (3) где ?=0.9985, ( в указанном интервале температур); Конгруэнтная диссоциация арсенида кадмия происходит по следующей реакции [23]: Cd3As2?? 3Cd + 0.5As4 (4) При высоких температурах (T > 1100 К) происходит диссоциация As4: As4??2As2 (5). Следовательно, соотношение давлений исходных компонент будет , что использовалось при расчете плотности потока j каждого компонента. Для предварительной оценки скорости роста пленки применялось упрощение, которое предполагает, что исходный материал представляет собой простую смесь кадмия и мышьяка, а общий поток испарения является суперпозицией потоков исходных компонентов. Процесс роста пленок и последующего напыления на них медных контактов проводился с помощью установки вакуумного напыления ВУП-5. Давление остаточных паров было не более 1?10-4 Па. В качестве подложек использовались ориентированные [0001] и полированные пластины из лейкосапфира ? - Al2O3. Выбор первого материала обусловлен тем, что коэффициенты термического расширения сапфира и соединений сравнительно близки. Кроме того, подложка ? - Al2O3 оказывает ориентирующее воздействие на рост пленок указанных соединений. Испарение проводилось из молибденового цилиндра с отверстиями общей площадью 7.5 мм2, нагрев которого происходил из-за выделения джоулева тепла при пропускании через него постоянного тока. Высота испарителя над подложками составляла 8 см. Нагрев подложек не осуществлялся. Во время роста их температура Тподл была равна 30 - 40 ?С. В цилиндр вставлялась лодочка с фиксированным количеством порошка размером зерна 3 - 5 мкм. Исходный материал приготавливался из поликристаллов Cd3As2 - MnAs, синтезированных из расплава. Температура испарителя измерялась с помощью хромель - алюмелиевой термопары. Скорости испарения измерялась по потере веса исходного порошка. Скорость конденсации определялась по изменению толщины пленки от времени испарения. Измерение толщины проводилось с помощью микроинтерферометра Линника МИИ - 4 с точностью ? 0.1 мкм. Расположение испарителя и подложек было осесимметричное.Для более точного определения температуры испарения, конденсация на подложку осуществлялась при установившейся температуре испарителя. Для этого между испарителем и подложкой располагалась заслонка, которая открывалась после стабилизации температуры испарителя. Пленки Cd3As2 - MnAs напыляемые на холодную подложку (T < 400 K), характеризуются избыточным содержанием As и малой кристалличностью, что может сказыватся на их электрофизических параметрах. Наиболее близкими по составу с исходным порошком являются пленки, напыленные при температурах испарителя Т?850 К. Режимы при температурах испарителя выше 950 К, скорее всего, непригодны для получения пленок Cd3As2, поскольку, содержание As в пленках, полученных таким образом, превышает стехиометрическое более чем на 25 %. Для повышения степени кристалличности пленок после напыления они подвергались отжигу в течение 10 - 20 ч при температурах 200 - 300 ?С в атмосфере аргона. Отжиг приводит к изменению состава пленки, что связано с различием скоростей испарения Cd и As. Хорошо прослеживается изменение степени кристалличности пленок от времени и температуры отжига. С увеличением температуры и времени отжига появляется большее количество кристаллических зерен размерами 0.25 – 1 мкм. Однако при температурах отжига выше 520 К начинается отслоение пленки от подложки. ? 2.2 Получение тонких слоев методом магнетронного напыления В мaгнeтрoннoм мeтoдe онанесения пленоко примeнeнa cиcтeмa рции cкрeщeнныx элeктричecкиx (E) и электроны мaгнитныx (В) пoлeй, бытий к примeру, взaимнo кунд пeрпeндикулярныx. В этoм имич cлучae нa e– или углoм зaряжeнную чacтицу термоэдс c зaрядoм q, уcкoряeмую выявить пoлeм E, пoмимo ллич кулoнoвcкoй cилы пoвeрxнocти ужe дeйcтвуeт лщин cилa Лoрeнцa: FL = q[Vq?B]. В рeзультaтe, увеличивает ecли в нaчaльный равно мoмeнт врeмeни t = 0 чacтицa c зaрядoм обладает q и мaccoй m былa ктрич нeпoдвижнoй Vq = 0, тo пoд сначала вoздeйcтвиeм E вeличинa движения cкoрocти ee движeния риcунoк нaчнeт нaрacтaть, индукции кaк Vq = (2qE/m)1/2. (6)
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg