Формирование эпитаксиальных пленок InSb на полуизолирующем GaAs(100) методом взрывного термического испарения: их структура и электрические свойства

  • Евгения Александровна Колесникова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-4920-2255
  • Владимир Васильевич Углов Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-8552-5540
  • Андрей Константинович Кулешов Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-1181-7361
  • Дмитрий Петрович Русальский Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-1638-0899
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-3-20-25

Аннотация

Исследованы фазовый состав, кристаллическое совершенство и электрические свойства пленок антимонида индия (InSb), обусловленные температурой их осаждения на подложки полуизолирующего GaAs(100). Методом взрывного термического осаждения порошка InSb на подложки полуизолирующего GaAs(100) в интервале температур 375–460 °С были сформированы тонкие пленки InSb различной степени кристаллического совершенства. Рентгеноструктурным анализом установлено, что пленки InSb являются гетероэпитаксиальными. Показано, что увеличение температуры осаждения от 375 до 460 °С приводит к изменению шероховатости (Ra) поверхности пленок от 3,4 до 19,1 нм. Чувствительность электродвижущей силы Холла к магнитному полю пленок InSb меняется в диапазоне 500–1500 мВ/Тл. Концентрация электронов (n) и их подвижность (μ) колеблются в интервале 2 ⋅ 1016 – 6 ⋅ 1016 см–3 и 10 ⋅ 103 – 21 ⋅ 103 см2/(B ⋅ c). Сформированные на подложке полуизолирующего GaAs(100) пленки InSb представляют практический интерес для изготовления высокочувствительных миниатюрных преобразователей Холла.

Биографии авторов

Евгения Александровна Колесникова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

стажер младшего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории физики ионно-плазменной модификации твердых тел кафедры физики твердого тела физического факультета

Владимир Васильевич Углов, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой физики твердого тела физического факультета

Андрей Константинович Кулешов, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; заведующий научно-исследовательской лабораторией физики ионно-плазменной модификации твердых тел кафедры физики твердого тела физического факультета

Дмитрий Петрович Русальский, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физики ионно-плазменной модификации твердых тел кафедры физики твердого тела физического факультета

Литература

  1. Hass G, Thun RE, editors. Advances in research and development. New York: Academic Press; 1969. [341 p.]. Moscow: Mir; 1972. p. 140–244 (Physics in thin films; volume 5). Russian edition: Khass G, Tun RE, editors. Sovremennoe sostoyanie issledovanii i tekhnicheskie primeneniya. Moscow: Mir; 1972. 334 p. (Fizika tonkikh plenok; tom 5).
  2. Bolvanovich EI. Poluprovodnikovye plenki i miniatyurnye izmeritel’nye preobrazovateli [Semiconductor films and miniature measuring transducers]. Minsk: Nauka i tekhnika; 1981. 214 p. Russian.
  3. Villardson R, Gering Kh, editors. Poluprovodnikovye soedineniya AIIIB V [Semiconductor compounds AIII BV]. Vigdorovich VN, Nashel’skii AYa, translators. Moscow: Metallurgiya; 1967. 727 p. Russian.
  4. Chang LL, Ploog K, editors. Molecular beam epitaxy and heterostructures. Dordrecht: Springer; 1985. 728 p. Russian edition: Dzhois BA, Khekingbottom R, Menkh U. Molekulyarno-luchevaya epitaksiya i geterostruktury. Cheng L, Plog K, Alferov ZhI, Shmartsev YuV, editors; Alferov ZhI, Shmartsev YuV, translators. Moscow: Mir; 1989. 582 p.
  5. Zhang T, Clowes SK, Debnath M, Bennett A, Roberts C, Harris JJ, et al. High-mobility thin InSb films grown by molecular beam epitaxy. Applied Physics Letters. 2004;84(22):4463–4465. DOI: 10.1063/1.1748850.
  6. Gulyaev AM, Shitnikov AS. Effect of an excess of components on the electrical properties of indium antimonide films. Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 2015;2(49):214–218. Russian.
  7. Ivanov A, Smirnov B. Electron beam deposition: technology and equipment. Nanoindustriya. 2012;6:28–34. Russian.
  8. Tripathi RRSN, Kumar AV, Vishwakarma SR. Electrical characterization of electron beam evaporated indium antimonide thin films. Archives of Physics Research. 2011;2(2):100–106.
  9. Vishwakarma SR, Kumar A, Tripathi RSN, Das R, Das S. Fabrication and characterization of n-InSb thin film of different thickness. Indian Journal of Pure & Applied Physics. 2013;51:260–266.
  10. Taher A. Effect of substrate temperature on the properties of vacuum evaporated thin InSb films. Daffodil International University Journal of Science and Technology. 2018;13(1):39–43.
  11. Maissel LI, Glang R. Handbook of thin film technology. New York: McGraw-Hill; 1970. 800 p.
  12. Kuchis EV. Metody issledovaniya effekta Kholla [Methods of investigating the Hall effect]. Moscow: Sovetskoe radio; 1974. 328 p. Russian.
  13. Kobus A, Tushinskii Ya. Hall devices and magnetic resistors. Moscow: Energiya; 1971. 352 p. Russian.
  14. Kas’yan VA, Ketrush PI, Nikol’skii YuA, Pasechnik FI. Tonkie plenki antimonida indiya: poluchenie, svoistva, primenenie [Indium antimonide thin films: preparation, properties, application]. Syrbu NN, editor. Kishinev: Shtiinca; 1989. 161 p. Russian.
  15. Baranochnikov ML. Mikromagnitoelektronika. Tom 2 [Micromagnetoelectronics. Tom 2]. Moscow: DMK Press; 2002. 681 p. Russian.
Опубликован
2021-10-20
Ключевые слова: антимонид индия, пленка, подложка, вакуумное осаждение, структура, электрические свойства
Как цитировать
Колесникова, Е. А., Углов, В. В., Кулешов, А. К., & Русальский, Д. П. (2021). Формирование эпитаксиальных пленок InSb на полуизолирующем GaAs(100) методом взрывного термического испарения: их структура и электрические свойства. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 20-25. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-3-20-25
Выпуск
№ 3 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).