Структура и электрические свойства тонких пленок Sb0,9Bi1,1Te2,9Se - с

М. Х. Аль Зубайди, студент гр. ПФм-131, В.А. Макагонов

Кафедра физики твердого тела

Зависимости термоэдс и удельного электрического сопротивления тонких пленок Sb_0,9Bi_1,1Te_2,9Se – С

от номера образца (с увеличением номера образца доля углерода уменьшается)

Методом ионно-лучевого распыления в атмосфере аргона Р_Ar = 3,610^-4 Торр составной мишени из твердого раствора Sb_0,9Bi_1,1Te_2,9Se с навесками графита, были получены тонкие пленки Sb_0,9Bi_1,1Te_2,9Se – С. Подложкой служили ситалловые пластины, температура которых поддерживалась равной комнатной. Далее пластины резались на тонкие полоски шириной 3 мм и нумеровались таким образом, что с увеличением номера доля углерода уменьшалась. Толщина полученных пленок изменялась от 0,5 до 2 мкм. Исследования элементного состава методами электроннозондового микроанализа показали соответствие химического состава мишени Sb_0,9Bi_1,1Te_2,9Se и полученных образцов. Содержание углерода данным способом установить не получилось. Рентгенодифракционный анализ образцов выявил, что твердый раствор Sb_0,9Bi_1,1Te_2,9Se в пленках находится в нанокристаллическом состоянии с размером кристаллита 1,9 – 3,8 нм, при этом размер кристаллита увеличивается с уменьшением доли углерода. В пленках начиная с N > 35 проявляется текстура <205>. Таким образом, добавление углерода в композитах Sb_0,9Bi_1,1Te_2,9Se – С приводит с одной стороны к уменьшению размера кристаллитов, а с другой – подавлению анизотропии роста кристаллитов в пленке.

На рисунке приведены зависимости удельного электрического сопротивления и термоэдс полученной системы от номера образца. Из них видно, что данная система является перколяционной, а углерод, вероятно алмазоподобный, выступает в роли диэлектрика.

Стоит отметить, что абсолютные значения как термоэдс, так и удельного электросопротивления выше, чем полученные в [1], что может быть объяснено особенностями электропереноса, реализуемыми в данной системе. Для установления этих особенностей были проведены исследования температурных зависимостей удельного электрического сопротивления и термоэдс в области температур 77 – 300 К. Было установлено, что в широком диапазоне температур 77 – 240 К температурные зависимости удельного электрического сопротивления могут быть описаны в рамках модели прыжкового переноса с переменной длинной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня ферми, а при температурах 240-300 К – зависимостью аррениусовского типа. Были рассчитаны параметры выше указанных моделей.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 13-08-97533 р_центр_а)

Литература

1. L.M. Goncalvesa, P. Alpuimb, GaoMinc, D.M. Rowec, C. Coutoa, J.H. Correia Optimization of Bi2Te3 and Sb2Te3 thin films deposited by co-evaporation on polyimide for thermoelectric applications // Vacuum82 (2008) 1499–1502

УДК 537.9

Термо-эдс композитных тонкопленочных структур Fe-Al2o3

А.Дж. Аль-Малики, аспирант, О.В. Стогней

Кафедра физики твердого тела

Проведено исследование термоЭДС тонкопленочных композитов Fe-Al₂O₃. Образцы получены в виде тонких пленок (4-6 мкм) методом ионно-лучевого распыления составных мишеней. Приготовлено и исследовано две группы композитных образцов на ситалловых подложках размером 60х3 мм: гомогенные образцы (состав образцов постоянный по всей длине) и градиентные образцы (состав образцов плавно менялся вдоль длинной оси образца с суммарным градиентом 9 ат. %) [1].

Проведено два типа измерений. Во-первых, исследована величина термоЭДС (S) композитов в режиме создания постоянного температурного градиента величиной 65 ⁰С (один край образца находился при 23 ⁰С, противоположный – нагревался до 90 ⁰С с помощью специального нагревателя, формирующего фронт теплового потока вдоль образца). Измерения термоЭДС каждого образца проводились два раза при различном направлении температурного градиента, в качестве материала зондов использовалась хромель. На рис. 1 приведены значения термоЭДС, измеренные в градиентных образцах по первой схеме. Установлено, что значения термоЭДС гомогенных и градиентных образцов по величине примерно одинаковы (14-18 mkV/К) и слабо уменьшаются при увеличении концентрации железа. Разница наблюдается в том, что в гомогенных образцах направление градиента не влияет на величину термоЭДС, в то время как в градиентных образцах значение S зависит от направления градиента (рис. 1). Обнаруженный гистерезис S наблюдается в тех градиентных образцах, которые содержат порог перколяции.

Рис. 1. Зависимость термоЭДС градиентных композитов Fe-Al2O3 от номера образца (значение номера пропорционально концентрации железа в композите). Символы ●и○ – соответствуют разному направлению температурного градиента	Рис. 2. Температурная зависимость термоЭДС градиентных композитов Fe-Al2O3. На вставке показана зависимость разницы в величине S при изменении направления теплового потока

Второй метод измерения заключался в том, что образцы охлаждались до температуры -196 С, после чего в них создавался градиент температуры (~ 40 – 50 градусов) и образцы отогревались до комнатной температуры. Полученные зависимости представлены на рис. 2. Зависимости немонотонные – максимум S наблюдается во всех композитах, как гомогенных, так и градиентных, при одинаковой температуре - 40 ⁰С (средняя температура образца). Основное отличие в поведении S для градиентных и гомогенных образцов Fe-Al₂O₃ сводится к тому, что в первом случае величина S зависит от направления градиента: в том случае когда поток тепла ориентирован от высокоомной части образца к низкоомной значение S оказывается выше. В гомогенных образцах величина S не зависит от направления температурного градиента.

Литература

1. Стогней О.В., Ситников А.В., Аль-Малики А.Д. Вестник ВГТУ, 2014.-Т.10.-№1. С. 7-11.

УДК 538.955