Электронные явления переноса в тонких пленках переходных d-металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

НАЦИОНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРАТНИ I НСТИТУТ ФI3 и к и

РГВ ОД

17 0КТ ТО На правах рукопису

СТАСЮК

Зиновш Васильевич

ЕЛЕКТРОНН1 ЯВИЩА ПЕРЕНОСУ В ТОНКИХ ПЛ1ВКАХ ПЕРЕХ1ДНИХ с1МЕТАЛ1В

01.04.04 — фЬична електрошка

Автореферат дисертацм на здобуття вченого ступени доктора ф1зико-математичних наук

кит -

1904

Роботу виконанс у Льв1вському_ державно!® унхверситет'Т......

ihshi 1вана Франка! Дисертацхя д рукоггисом.

0фхц1йе1 опоненти: Доктор фхзико-математичних наук,

професор Гладких Микола ТимофХйович

Член-кореспондент HAH Укра1ни,доктор фхзико^мэтематичшх наук, професор Литовченко Володимир Григорович

. Доктор фхзико-математичнйх наук Панченко Олег Антонович

Пров! дна оргаН1защя: Кк1вський ун! вер сите т

tMßHi Тараса Щавченка.'

Захист дисертацП вхдбудеться " Д _X_ 1994 року

о 15 годин! на засхдашп cnaui авизовано! ради Д 016.04.01 при 1нститутГ ф1зики АН Украхни за адресов: 252650,МОП, м.Ки!в-22, проспект науки,. 46.,

В1дгуки на автореферат у двох примхрнжах, скр хнлен! печаткою установи, просимо надсилати за адресов: 252650,МСГ1, м. КЫв-22, проспект науки,46, 1нститут фхзики АН Укра*ни. Вчеюму секретарю спецхал1зоваш1 ради Д 016.04.01 1щуку В.А.

3 дисертащею можна ознайомитись у Охблютец! Хнсштуту фхзи-ки АК Укра1ни.

Автореферат роз Алании 26 вересня 1994 р.

Вчений секретар спецхалхзовано! рада кандидат ф!зико-математичшх наук ■ B.A.Imyi

ВСТУП. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТ И.

АКТ^МЬЩСТ. Бначна увara до вивчоння ф1зич1шх явшц в тонких шИвках зумовлена як широкими перспективами практичного використання гшвок в «{кроолектронПЦ, TexHtm над-високих частот, оптоелвктроШц! та пиних галузях ново* тех-ц1кя, тек 1 мокливютю одержання важливо! тформацП, неоО-xtfliiol для вирШбння окремих фундаманталышх проблем ф!зики твердого т!ла та ф!зики поверхШ. Внаслшк того, що влаоти-вост1 шивок в знаний wlpl внзначаютъея процесами на tx по-Bepraí, тонн! míbkm виявшшсь зручними об'ектами для експв-риментального досл!джешя мохан1зм1в утворення конденсовано-го стану речовини, у вивчеши зошо{ енвргетично! структуры твэрдих т!л та tx поверхн1,махаи1зм1в переносу заряду в при-поверхновкх д1лянках твердого т1ла, у виясненн! природа ад-copoqtftíioro зв'язку та розя'язаши 1ших питань.

Серод згаданих проблем вежлива значения мае дослгджешш npouoctn взаемодП косПв струму з поверхнов твердого т1ла. 3 ТОНК1Й ПОЛ{КрИСТаЛ1ЧН1Й WltBlU ИОрЯД t3 Об1С МНИ/ p03Ctí>-занням носив, яке tcnye I в масивному монокристал!, суттеву золь вШграютъ пронеси розс!ювашш носПв струму зовн!шн1ми юверхнями шйвки та контактними границями mík окрамими кри-;тшИтами. В дакш ситуацН, змипыачи розм1ри кристал1т1в та готдату пл1Бки,моиш вштвати на сптвгдношення мш внескамя JÍ3HUX MQXQHtOMlB рОЗСПОВЗШШ hoctlb струму В 1шбц1,1 таким шном керовано змШ№йтц час ралаксацЦ шсШ стругну та Kt-¡OTiinut коофпипити шнвки.Вивчешш явищ перекосу заряду ,за-юмшх В1Д reoMATpirnwx porwiplB зразка (класячний розм1ршй •Íokt) та poGMiptn криста.пгПв (гшутр1ш1й розшрний бфект), ¡рисвячоип значил к1лн;ють теоретичных тч вкслврпмеитовъних

ро01т, однок на момент постановки завдашя детшх дослгдаэнь 1 снувало дэк1лъка при.нщшових проблем, г<ир1шешш яких Оуло неосШдао для створоння цШсно! картам розмтршк к(нотич-нкх ефоктгв в таких мвталввих шинках.

Б експершенталъному план! такими проблемами Оули:

1 .Трактування результгшв значно! киькост! роб{т неоднозначно м:асл{док злачного аабруднанпя шивок домШками ( окстаримвнт в цих роботах проведено в поганкх вакуушях умовпри тиску золшкоыгх газ1в у вакуумному приладх 10"*-10"* Па). Шлш1сть в1дом1!х з л!торатури експвришнтялытх досл!ддань,в»шонашк. в умовах надяисского вакууму.присштно внвчешш Ш1*вок простих та благородних мвтал!в. Тому важливо дошвнити сукушйсть щи даних результатами систоматичгшх досл1дтень шивок дарехитих метал!в.

2 .Для д&пъшого вдосканалвння'моддльних уявлэнь про роз-мЛрн! к1нотичн1 явлца нообхШП дат про вгшго поворхнового та зорногранкчного розс1ювшшя на постШлу Холла й та тер.'о-олектрорушШну силу пл!вок Б. 3 л1тератури вгдомо лмш про окром! доел 1 джопня цього плану, що обумовлено техШчною складп1стк) проведения под{бш!х доелIдлань в умовах високого та надвисокого вакууму.

В;шагали удосконэлошш медалый уявлоння про класичний. розм4рний офокт:

1. 1снугч1 теорп розмцши (фжт1в, иойудовмЦ на баз! модели метапу Оомморфолъда, нопрядатн! для апису розмгрних галъваномяпитних та тормселчктричнкх ефокт!в в шйвках по-лШздоптнкх та порохIднях металЮ. Зокрома.в рамках 1снупчих т..'ор()Ч'ичних пгдходIв важо пояснити юиупапня позитивно! по-стШюГ Холла пШпок ряду мотал 1 в та змгну знаку ц1е! стало! при ГЛ-ЯН1 ТОШШШ ruilir.il. 11од1бн1 трудноеI тшкпють I При

поясодш розшрюк. аалзжиосгвй г-ермоалактроруш i шхо х сили.

2. Toopii ооркограничного роасХглання hqoIis струму в гш&сах ьикорйстоьують ушш пов-эрхиавогй резервация Фукса-Зоцдгеймара, трьктуьчи при цьому аоыпшш поверх»! плшт у бнгльд! парадолышх однорхдхшх розоплочих шкмцИн. Будем ру-ашго! пал1Кряотал1ЧЦо1 хшвк« в!др1знявться ыд модул! плоскопаралзлиюго шару.

Виходячи 1з скйзоного i öyjia сформульована w»ta._pgöo-та, яка полагав в нзступному. В умавэх надьисокого вакууму провести систематачив оксивршоптальна досл1дишння розшрних залокноствй кшотичних кое^гщчнтХв ( питомого опору р ьбо питомоi ripoBtÄHocTt о --- 1/р, .температурного ковфгцшпа опору |3, хюстхйно! Холла Н, абсолютно! дифэрошЦадыю! терг/.о-о.р.с. S) пд1ьок пероххдаих Л мотал1в i Е'лкористати одорняш експеримэнтальнХ дат для дяльшого уточнения та рсзвилку мо-далх.иих уявлень 1 ТбОрХй рогшрного fili>jKT-y в тонких шпьках.

С'Е1СКТИ_Д0СЛ115ЬЩ01.Йсй1шрше11таль11а частила роботи нри-овячыш досл1датт розмгрних китд'ших яылд я далгкриста-Л1ЧНИХ шшжах. й-мотал1ь: !тр!к, скаид!ю, титану, цирконt», raiwm, ванвдХм, к'ллхбдону, рйши.школл та паладХю. Ллл ви-ясноппя MexmrtoMtn внливу повчрхшгпих дон ¡шок на шзища пора-носу в плшт досл1д.теко вплив адсороиИ електротюзитипних о том £ в öaptn, цоз!п, атомХвмШ, д.шолытх мола кул öapiio та ?лористого поз!в ! молекул киенв im ол'жтропровtдвIсть t роботу виходу ил1вок, скромих иетплгн. При пояевдшй 1 уэ-^галь-шт! одоршшх. д-jiuix ввкориотало р.зг>ультоти доолтдмнь, ьи-контгих о дотхомогев ш!алог1чнах мчтолик шшмп доелгдншевди И л '/b'yf} л _ НОГ; L-'IV 4 результат t в робот подятс в нчетугашу: 1 .Раорао нрощпоно скотом?,тично ;;осл1джв1шя шливу роя-Mtprr.ix рфжт1в на ptr.ii! кПктнчгй яшм в тонких ил 1 шах д<?-

сяти перех!дних метал!в, одержаних в надвисокому вакуум! при тиску залишкових газ!в нижчому за Ю"7 Па.Явища переносу заряду в гШвкох досл!джували Оезпосерэдньо у вакуумному при -лад1, без порушешт вакууму, що забезпечувало достатню чистоту IUllBOK.

2. Проведено систематично вивчення впливу адсорбованих поверхневих домШок на явища переносу в пл!вках, обговорено механ!змй зм1ни кШетичних коеф!ц1внт1в при адсорбцИ р!зних рочовин, встановлено !снування взаемозв'язку м!и змшами к!-Н9ТИЧ1ШХ коеф1ц{бнт!в при адсорбцИ з в1дпов!дшми енерге-тичними характеристиками адсорОцШюго зв'язку при адсорбцИ на поверхн! iuiíbok електропозитивних атом!в.

3. Запропоновано нове модально тлумачення розм1рного ефекту кШетичних коеф!ц!ент!в пл!вок,що базуеться на припу-щенн! адитивност! процес!в об'емкого, поверхневого та зерно-граничного розсижшшя носПв струму в суц1льних металових пл!вках неоднор1дно! товщини.обумовлено! гранулярной Судовою пол!кристал!чно1 пл!вки.

4.Обгрунтовано модель переносу заряду в пол1кристал!чн!й пл1вц! пол!валентного метзлу, яка базуеться на припущены!,що релаксац!я нос!1в струму р!зШ1Х груп в1дбуваеться незалеяско для кожно! з груп.

П?ШИЧНА_ЩШШЬ дисертацШю! роботи полагав перш за все в отримшпй систематичштх експерименталышх даних про розм!рн! залекност! к11штичних кооф1ц!ент1в пол!кристал!чннх пл!вок десяти перех1диих а-метал!в. В процес! виконання екс-пормментялыго! частили роботи розроблено методики приготу-пання в умовах надвисокого вакууму шл11фистал!чних пл!вок мотал1в 1з зздппою структурою (лППйн! розм!ри'Б зерна незя-ЛОЖ!Ю В ¡Л ТОГ'КПШ! ¡IMlHOK 8-15 ЯМ) ТУ В1ДГВОрЮВаШ1МН ф!знч-

ниш (к1нетичн! коефГцхенти) влвстивостями. Розроблено оря-г!нальн! методики доел!джетш кгнвтиадкх коеф!Шштв нл1вок в уьюеах надашокого вакууму. Результата ексдаримбнтадънкх досл!дкень мокуть бути викорпстан! для виготовлэння гхл1вок з аадашш". значениями р, й чи 8, а такок для керування вэличи-шда к1нотичних коефЩ1внт1в а допомогою нанесения адсорО-ийних искрить.

Одержан! акспераментальн! результата використано для ?дос-коналення модельних уявлень про поренос заряда в шИвках $иробленню нових п!дход1В до пояснения розШрних кшетичних 1вшд в пл!вках перехщгах мэтал!в. Результата модельних рсз-1ахунк1в вакористано для кглькюного пояснения експеримен-алъних данпх, одержаних наш, та в экспериментах тнжих да-;л!дшк1в.

В процес! виконання досл!джень розроблено 1 використано алогабаритний 1онно-сорб1Ш!ний насос орб1тротпюго типу.при-атпий також для використшгля в электронно-промвнавих прила-ах заводського виробшштва, розроблено 1 внкористано моди-1кац1ю омегатрошюго мас-спектрометра для к!льк1сного ана-1зу складу газ!в у високовакуумних системах. Згадан! систв-и внкористано при проведонн! науково-досл1дних роб!Т на за-овлоння ряду Шдприсмств електропно! промисловост!.

На захист мшосяться нпстутП НЩ0В1_ТЩ;Р|^Ш:

1. Перенос заряду в подпфистал1чних плпжах метал!в :>яша поясннти о, допомогоп запропоновано! в робот! модел! элшристалгшого шару яооднор!дпо£ тоицшш.яка базувться на глшущоти про адагпш!сть тлиъу об'смного, поворхнового та "ршгратгшого розшгвгшнл нч релоксашю носПв струму л я1щ1 з ги.г|К*рос:соп)чт!М!т ноодноршюстями тоэдппм.

Ц.'>:1СИ<!1ШЧ Т.ОГП1ри\'Х к!неГЛЧИРХ ЯВОД В ШШЖ'ДХ перо-

- е -

х!дних 4-метал1в та к!льк!сна спинка спостережуваних ефенпв моклива при врахуванн! внеск!в р!зних груп носПв струму в сумарлий перенос заряду t припущенн!, що об'емне, повврхневе та зернограничне розс!ювання незалежно вшшвають на релакса-ц!ю носИв кокно! з груп t, таким чином, на !х внесок в су-марний перенос заряду в пл!вц!.

3.В результат! експерименталыюго досл1даення розм!рних залежностей питомого опору р, посИйно! Холла R та диферен -ц1ально! термоелектроруш!йно1 сили S шивок перех!дних d-ме-тал!в показано,. що зернограничне розс1ювання б!льш суттевс впливав на перенос заряду по .iUpkobhx траектор!ях,н!к на перенос заряду по олоктроюшх траекториях, л

4. На основ! анал!зу результат1в експериментального до-сл!дження впливу адсорбцИ на електропров1дн1сть та poöoTj виходу шивок р!зних торех1дних й-мвтал!в в робот! показано, що уявлення про механ!зми впливу адсорбованих атом!в t молекул на властивост! пл!вок, як! впершэ запропонован! Птушин-ським Ю.Г. 1 Еанченком O.A., мають загалъний характер i мо-«уть бути сформульован! так:

а) Основними механ!змами зм!ни опору пл!вок при адсорб-ц!1 атом!в метал!в е зм(на умов поверхневого розс!ювання но-с11в, адсорбованими дом!шковими атомами (при малих ступеням покриття 6 << 1), та зм!на ефективно! товщини пл1вки внасл!-цок мэтал!зац!1 шару адатом1в (в < 1 та 9 >1).

б) Первважаючим махаШзмом зм!ни опору пл!вок перехгд-них d- матал!в при адсорбцП дипольних молекул они су öapii та хлористого цез!ю е зм!на умов поверхневого розс!юватп носИв струму.

в) Зб!льшоння опору iuIbok перех!дних л-метал!в при адсорбцП киснп в початков(Й Фаз! адсорбц!1 обумовлона зм!но1

ефиктивноI товщини опхвки за рахунок утвороння повэрхневого ковалентного зв'язку. Кай(31лъш !мов!рнш мехашзмом зм!ни опору пл1вок при тривалШ взаеыодИ пл!вки з киснем при шзьких температурах (т < 370 к) в зм!на умов м!83враннога тунелювання носПв струму.

ОСОБИСТИОНЕСОК автора дисертацй полягае у формулхван-Ht завдань досл1джвнь, в рсзробц! експериментальпих методик та безпосеродн1й участ! в проведет!i Bcix експэриментальних 1 теоретичних досл!даень, в написанн! статей.

АЛР0БАЦ1Я РОВОТИ ТА ПУШПКАЦП.Основн! результата робо-ти допов!дались на таких сем!нарах, симпаз!умах та конферен-Ц1ях: на XII, XV Всесоганих коифоренЩях з ем1с!йно! елек-трон!ки (м.Москва,'1968 р., м.Ки!в, 1973 р.), на I, III t IV Всесоюзных симпоз!умах "Властивост! малих частинок та ос-тр!вкових метйлевих пл!вок"(м.Ки!в,1971 р., м.Лъв!в,1930 р., м.Суми, 1985 р.), Республ!канськ!й парад! "Структура 1 галь-BanoMarHiTHt явшца в тонких шпвках" ( м. Льв1в, 1973 р.), IV ВсесоюзШй нарад! з проблема рен!в ( м. Москва, 1973 р.), Республ1кансък1й конфэренцП "Структура t ф!зичн! властивос-Tt тонких плавок" ( м. Ужгород, 1977 р.), Всесоюзному симпо-3tyMt з нерозхарюваних катод!в (м.Томськ,1980 р.), II,IV, V, VII, viir Республ1кан9ьких сем!нарах з ф!зики t технолог!t тонких riniBOK ( м. 1вано-Франк!всък, 1980, 1982, 1983,. 1985, 1988 p.p.), I ВсесоюзШй школ! з тормодатам1ки ! технолог!! кристал1в I тонких, шапок (мЛвано-Фрашивоък, 1986 р.), I 1 III Всесоюзких копференЩях з ф!зики ! технолог!К тонких пл!вок, (м. Т.вано-Франшвськ, 1981, 1990 p.p.), IV Mt«народит копфорент1 з фгзики 1 технологtl тонких пл!пок < м.1ва-по-Франк!&сыс, 1993 p.), Ill Хярк!вськ!й вакуумн!« конферен-1 nil (M.XapKiB, 1993), I Укргцнсыий конференцП "Структура t

ф!эичн! властивост! невпорядкованих систем" (м.Льв!в, 1993).

Основн! матер!яли дисертац!! опубл!кован! в 55 роботах, з них 37 внесено в список публ!кац!й в автореферат!.

ОВСЯГ.РОБОТИ. Матер 1 в ли дисертац!1 викладено на 261 сто-р!нках тексту, ьключаючи 55 рисушс!в,пом1щених на 65 стор!н-«ах та 7 таблиць. Робота складаеться з вступу, ш!стьох роз-д!л!в (оглядового 1 п'ягьох ориг!нальних),висновк!в га списку цитовано! л!тератури !з 263 назв.

ЗМ1СТ_Р0Б0ТК

У встугт! обгрунтована актуальн1сть теми, сформулъована мета досл!доння, перерэховано експерименталън! метода доел! дження , проанал!зовзн! проблеми, пов'язан! з науковою новизною робота та подан! основн! науков! твордкегшя, що вино-сяться на захист, Наведено дан1 про практично значения робо-

•5'

ти. .

В першому розд!л!"Теор!1 явиц переносу заряду в сущль-них пл!вках простих метал!в" розглянуто основн! модельн! уявлення про класичний та внутр!шн!й розм!рн! ефекти в зраз-ках обмежених розм!р!в. Проведено деталышй анал!з теоретяч-них моделей Фукса-Зондгеймера [1] 1 Майадаса-Шацкеса 121 та 1х модиф!кац1й ! обговорено принципов! труднощ1 них т9ор1й.

Труднощ! !снуючих теор!й розм!рних ефект1в подолано в. другому_розд!л! роботи "Розвиток модельних уявлень про елек-трош! явища переносу в тонких метал!чких пл!вкахи з допомо-гою настушшх припущень:

1. Врэмвуючи, що перенос заряду в пл!вках пол!валент-них та перех!дних метал!в здШснюатъся нос!ями струму, як! перобуваглг в рЮних станах на поверхн! Форм! складно! будо-ви (суттсво в!дм!нно! в!д сфери), необх!дно прийняти до роз-гляду 1снуватт в пл!вц!, принайми!, дпкглькох груп нос!!в

струму а рХзшшк ефвктвзнтаи «асами. При розрахунку к I на ям-гшх коефХцХентхв плгвок для простота ввакаетъся, що внески окремкх грухх носПв в сумарний перенос заряду взаемно неза-лекн! собою, а об'емне та повврхнвЕв розсповання також иезалешхо впливають на релаксацию нос!!п струму кокно! групп, ¡{а основ! даного припущаиня в робот! проведено розрахунок впливу говерхневого розс!ювання иа розмХрн! залекностХ кхне-тичнях коеф!ц!ент!в ШИвок для найпростхшо! з мокливих елек-ТрОГОШХ систем ЦЬОГО ТИПу.ТОбТО при наявност! лише двох труп иосИв струму: нос!! одн!а! групи паребувають на елэктронххих траекторХях, а !кшоХ - на д1ркових. Одеркаио загальхх! вырази для залакностеЯ В1д приведено! товицши шпвкхх йУ>. (а,- товдда-на пл!вки, X - середня довита в!лыгаго пробХгу носПв) о, Б, Э," П (шст1йно1 Пельтье) та зе (электронно! теплопровХдна-стх) пл!вок. В!дзначаеться,1до одержан! результата для а(АУК) та Н(а/Х) добре узгодясуються з Хнтуиивниш трактуваннями, використаними для пояснения експерименталъних даних в роботах поперадн1х рок1в. Розеинута теоретична модель явищ переносу в плхвщ перехХдного мэталу використана в оксххерндан-талыхЩ частшх! робота для пояснения розлирних залаюхостей Н та 8 гопвок десяти переглдних 1-матал1ь.

2. ирахувшхя вшшву зерххограххичнога резервация також шкна прсьодитн окромэ для рюпих х'руи носПв струму., Тому висноыш тоорИ зернограштагого розс!ювання Майадаса-Шацкеса та найбхльш вдалого п розвитку Талье-'Госсе-ПШара (див. хха-приклад, [31) придатн! для огшсу переносу заряду по траекто-р1ях р1зного тгаху. У вшхадку електрошшх та дХркових траекторий Бнлив аерпограннчного розсХсвання мояга бути врахованим

з допомогоы введения параметр^ зорнограничххого розсхювання 1. _ 1 __ г , г чи хиотрност! мхтоорохтого туххолшання г , I вхдпо-

в! дно для д!ркових та елзктрошшх траектории прнчому:

г/(1-1>) = 0,97 in (1/t) для t>o,3, (1)

або г/(1-г) = 2(1-t)/U+t) для дов!льних значонь t. (г) Визначення параметр!в t+, t~(a6o r+,r-) коже бути зд1Йснене з допомогою мйвставлення залэкностей o(d) то R(d) чи o(d) та s(d) з результатами досл!дащння o0,R0 чи 8о масивного мо-нокристола. Процедура цього розрахунку викладена в робот!.

3. Реальна пл!вка не меже ввакатися плоскопаралелышм шаром ые талу,як це постулювалася в теор!1 фукса-Зондгеймерз. lia повэрхн! реально! пл!вки поряд в дефектами атогшого масштабу (як! осумовлдагь коеф1ц!ент дзеркалыюст! поверхневого розс!ювашм Р < 1) гснують дефекта СШ>шо!, Mato макроско-п!чно!.величина. 1снування цих дефокт1в обумовлене нерШюе-. тями поверхи! п!дкладки та гранулярном (зернистоа) будовою пл!вки. Тому ампл!туда h данкх наоднор!дностей повинна бути сп!вм!рною з серадн1ми л!н1йними розШрами зерна D. У випад-ку, коля товарша пл!вки d ~ D (а значить, d ~ h), норегуляр-ност! товщини пл!вки говшш! суттево вшшвати на кШэтичн! коеф!ц!енти пл!вок внасл!док того, що при них товщшах мае м!сце ïx значна залеш!сть в!д d. В робот! одержано прадатн! для пор!внлння з експериментом вирази для розм!рних залек-постей к!датичних кооф1ц!ент!в нол!кристал!чно1 пл!вки з мэ-кроскоп1чними неоднор!дностями товщини.Зокрема, при викорис-гаш! для огашу зернограничного росс!ювання носПв модел! НаПодоса-Шацкеса [2] в!дпов!дн1 вирази набувають вигляду:

р/ро - Г* (а) < <р-'(ж)а/й >, (2)

р/ро гх И -ig(a) П1- | Г*(а) ~ < <р' (х)<р'г (эс) (3)

Р

8/5 *= 1 + g(a)----У— (1+g(a)< х ф' (зс)ф",(ас)>] (4)

U + Y • U t V

R/R o= [l+g(a)ir'(a) < £1- ' (ге)М/ф(ж)й > (5)

В цих виразах усереднення позначено < >, функцП í(a) та g(a) залеаать в!д параметра а = Xor/D(l-r) (тут Х^-соред-ня довхииа в1лыюго проб try hocîîb в масивному монокристал!j, а <р(ае) та cp'(a>) залекать в!д параметра ж = d/.\of (а). Зорно-граничне розс!ывэшт характеризуюсь : зернограш1чна фушсц!я

í(a) = 1 - За/2 + За2 - За'ЫНа1) (6)

та g(a) = 1 +■ af'(a)/f(a)

ФункцП ф(зе) та <р* (эе) даються виразами:

Ф(ж) = 1 - [3(1-р)/2ж1 Jüy(y-y3) ,

о t-pe

Ф'(*) = - [ф(ав)-1'1/ав - 43 ( 1 -р/2эе]f<ly< 1 -у2 ) *

о t-pe

Особливост! зонно! енергвтачно! структур» матер1алу iuiiBftu

характеризуются параметрами U i V:

d(lrA ) d{Uk)

у в -о v , -

йЦ-е) d(lns)

|e=6r |e=sr

к - площа поверхн! ФерЛ.

Под!бн! вирази отримано для к!нетичних кооф1Ц1ент1в неодно-

р1дш!х по товщин1 пол!кристал!чних шивок, в яких зерногра-

нично розс1ювання описуеться з допомогою багатом!рна! модел! i

Телье-Тосе-Шшара £33- Одержан! в робот! вирази використано для трактування в1домих з л!тератури розулътат!в експериман-талыюго дослхджекня тшвок з штучно створено» неоднор!дн1С-тю товцгош шару,а також для трактування результат!в експери-ментгв, проведених наш.

Враховуючи надосконал!сть модел! одномipnnx неоднор!д-носгей товицши шару, в робот! була здШснена сгтроба 1гровести розрахупок розгл1рних залэжностой ктиетичних кавф!Щвнт1в для

пл!вки з двом!рною н9одаор1дн1стю товщини. Проведения в!дпо-в1дних розрахунк!в привело до нообхгдггост! введения додатко-вого п!дгоночного параметра, що суттвво поникуз точн!сть розрахунку t таким чипом не дозволяв одержати принципово но-виЯ результат. Внасл!док цього уточнения модел!.проводилось в напрямку врахування залвкност! ампл!туди яеоднор!даостей в!д середньоï товщини гШвки. Найб!льш вдзлою апроксимац!ею, на наш погляд, виявилась наступна. В пол!кркстал!чн!й пл!вц! по Mtpi зыеншення середньо! товщини, коли пл!вка складасться з одного шару кристал!т!в, йде поступове змзшвшм соредньо-го д!аметра кристал!та D 1з эмвпшвнням d. Тому залэкнють h в!д d мокна апроксимувати давними фуншПями.

Анал!з результат!в проведених наш розрахунк!в показав, що вплив иэодаор!даостей товщини пл!вки иом!тно проявляеться лише на залекностях p(d) та p(d)J! в незнвчн!й м!р! на S(d). Вплив н0однор!дностей d на пост!йну Холла R в меках точност! розрахунку (та експеримент!в) не проявляеться.

ё_!Е91Ьому_розз!л! "Методики експериментального досл!д-жоння розы!рних клнетичних явищ в тонких пл!вках перех!диих метал!в" описано особливост! методик препарування та досл!д-кення пл!вок,нав9дено результате досл!джешм структура пл!в-кових зразк!в порохtnmix й-метал!в.

Ек.сттеримент проводили в умовах иадвисокого вакууму у в!дпаяних скляних прил-чд« при тпску залишкових газгв 1СГТ-I0~" На. При ианесонн! шПвок використовувялась методика,зэ-пропонована иурмгшом, що забезпечувэла приготування однор!д-пол1кристол!чних TUiiBOK ттмв: пара метал!в, отримана при його торм!чному випаровуваин!, ковденсукться з невеликою ивидк!сти осоджоння ( мошою за 0,1 нм/с ) на охолоджону до 78 К п!дкладку з оплпвлоного пол!рованого сш, Стаб1л!зац1я

структура Г ф!зичних властивастай гшвок досягаеться з допо--могою низькотешюратурного в!дпалу при 370 К. Ян показали алектронографХчн! та электронно - мшроскотчн! досл1дкення, виконан! ват, викорксташщ дано! методики виключае мохига-в!сть утворения великих кристал!чних зростк!в 1 забезпечуи отримання зразк!в з незалешими в1д товщшш середа!ми лппй-ними розм!рами зерна с ~ 8 - 15 им, а параметра кристально! гратхга конденсат!® в менах точност! експэрименту сШстадавтъ з параметрами гратки масивнкх метал!в.

Контроль газового складу в ешюрименталыюыу прилад: зд!йсн»вали з дошмогою омэгатрошюго мас-спсктрометра, при-датного для кткюного анал1зу склада газово! атмэсфери в д!аггазон! масових чисел в!д 1 до 82.

Вим!рюваиия товкцпш пл!вок проводили но зсуву резонансно! частота п'ззокварцоього вШратора, розмщеного в потоцг пари металу наподал1к в!д шдкладкд з досл!дауваною плтбкои, Чутлив1сть вим!рювашш масово! товцини пл!вки в о,1- о,2 нм.

Досл1джоння розм!рних залекностей р, К та Г> шивок проводили Сезпосарвдаъо у вакуушда. приладах без норуиення вакууму. Точшсть визначення р була 1-2 % ,П - 5-ю ж,а точ-н!сть визначення 3-3-5 %. Досл!дкешш адсорбц!йних явищ проведено з використанням, методик, подЮних до описаиих вище.До особливостей методик адсорбЩйних досл!донь сл1д в1днести паявШсть в експориментялышх приладах дкорел адсорбатхв та пристроив для визначення зм!н роботи виходу Лф при адсорбцП. Л(р вим!рювалась методом контактно! р!зтщ! потенц!ал!в у ва-р!ант! Андерсона з точн!отю Л),1 еВ.

"Валив розм!рного е$окту па електро-пров!дн!сть пл!вок порах1дпих метал!в" присвячено розгляду та анплтзу результатов дсолхдтания ттомого опору та темпе-

ратуршго коеф!ц1ента опору iuiIbok десяти перех!дних мзтал!в. ' Мета цього експеримонту - одержання ШформацП про механ!зми ралаксац!! hocíüb струму в пл1вках,визначеныя параметр!в переносу заряду в досл!джуваних металах та 1х пл!вках,перев!р-ка придатност! проанал!зованих вице модельних уявлень про класичний та впутрШШй роэм!рний ефэкти для пояснения екс-периментальних даних. Проведено такой детально пор!вняння результат!в експерименту з даними,одерканими для пл1вок в!д-пов!дних метал!в в роботах р!зних автор!в.

Експериментальне досл1джэння питомого опору р та температурного коеф1ц1внта опору (3 шивок метал!в виявило 1х за-леяИсть в!д товщини пл!вки d. Для !люстрац!1 сказаного на рис. 1а наведено розм1рн! залекност! p(d) та fi(d) пл!вок па-лад 1ю.Експериментальн! po3Mtpnt залежност! р та р були трактован! з вякористанням модельюп'^уявлень Фукса - Зондгеймера (ФЗ), Найадаса-Шацкеса (М-Ш) та Телье-Тоссе-П!шара (Т-Т-П). Сп!вставлення вкспериментальних дашх з точними та наближе-. ними виразами теор!! Ф-3 для залежностей p(d) i p(d) дозволило провести оц!нку величин рю та ( питомиЯ oníp та гем-пературний коеф!ц!ент опору пл!вки безмекно! товщини <1 - ю), К - свреднього в!лыюго проб!гу електрон1в в ц1й пл!вц! 1 коеф!ц!ента дзеркальност! поверхневого вШивання р. Зокремз з метою використання вираз!в теори Ф-3 для опису властивос-тей пл(вок розм!рн!'залекност! р та 0 було представлено у вигляд! л!н!йшх ФункцМ, показаних на рис. 16,в 1 за параметрами цнх функц!й здШснено оц!нку величшш р^, рго та

Вне сок зернограгшчного розсЧгазння в релаксвц1г hocüb струму був врохований з допомогою вираз!в,одорязних в теор!! Ы-Ш та II удосконаленому вар1ант! теорП Т-Т-П. D розульта-т! cntвставления ексгюрименталышх даних з тоорстичшдак за-

. РЛ р 1<Лк

о го <3 л.к*

а)

О б 10

0)

ДЛ 10* аиК1'

7~7"

/

• /

/

го 40 д, пи

Р(1 10".0и и' у вл ш'.м К"' о.ю

О.Ой

О 10 20 30 а.пи

В)

г)

Рис. 1■ Розмхрн1 залежном] шгаомого опару р та

температурного коофщ1еита опору р шпвок нэталгв.

- т -

лояиостями обчислено парамотри г í t. У роботt зраблено висновок про придатн1сть моделышх уявлеиь М-Ш та Т-Т-П для як 1 сного пояснения вплкву поверхневого та зернограничного розс1ювання hocíIb струму на провшпсть нл!вок.

У озклотнШ частин! розд!лу пронал!зовано мокливЮть використання запропоновано! наш кодел1 пол1кристал1чних ruiíBOK неоднор1дно! тошцини, для пояснения розм1рних залож-ноствй р в д1апазон! малкх товяцш, коли d ~ D ( d - середнз значения товщини шиши). 3 uígb метою проведено деталыглй анал!з залекностей p(d), 0(d) та pd = P4(d) i |3d = Fa(d) для imiBOK н1келю,палад1ю,ванад1ю та 1ншх метал!в при d < 20 нм Вйябилосъ, що експериментэльн! залежыоет! p(d) при d < iu нм в1дхиляютъся в!д передбачених теор1ями Ф-3 t М-Ш в напрямку 61ЛЫИ ШВИДКОГО росту р 13 ЗМ8НШ0ННЯМ d. Залекност! pd =р (d) í pd = F2(d) при даних товпинах в1дхиляються в!д лtutИного ходу (рис. 1г) (зг1дао 1з теор!ями Ф-3 та М-Ш згадан! залеяс-hoctí л!н1йн1). Це обумовлано тим, цо модель плоскопаралелъ-ного шару, покладена в основу теор!й, не в!дпов1дае будов1-реально! гШвки.Тому для трактування оксперимонтальних даних використано отрицаний нами точний вираз залешост! p(d),аналог 1чний виразу (2):

p(d) о t dx

-—='—i— = J------— (2а)

ро oo(d) ° f(a)t1 + (h/d)ain 2itx) ф(ж)

Пор1вншшя з експерименталышми даними проводилось з допомо-

гою числового Штогрувашш виразу. Сп1вв1дн0шеннл (?«) о до-

статньою точШстю (в1дхилоння не б i льне 5 %) можо бути зам1-

нено наближеним виразом:

p(d) -г - г

--= (1+зх. (l-p)f(a)/f.Mtt-(h/d) V/ Í1-(h/d) ¡ f(a) (26)

Ро

- I? -.

Виявилось, ¡до дал! сп!вв!доопюняя няйхраяе? олисують експвря-маитальн! залезгност! при h =» 3-4 нм для пл!вок н!ке."л то ;п-лад!ю t h - 3 ш для плШок ванадш. Одержаний результат добре узгодауетьея з ейсяовкош роб1т, в яких проводилось до-сл!даоння мэкроскоп!чних |гЬодпор1дноотой nopepjfHt о ?>икор»с-таниям методу тунелыю! м!крос;;опИ та дикими, отримянимн в роботах 1нших авторш при досА1д?.;еш1 нров1дност1 плino-t.Таким чином,запропонована нами модель дозволял зд!йжигл сц!п-ку омап{туда неоднор!дностей ловерхш.

Як в!дзнач-злось вида, трлктувгпшя оксперимектальккх да-них при d < юпм мозишве такоз í з використанням залежного в!д товпдани параметра h. Зокрема,добре апвпздоння тооретич-них залэжностей з експеркментальними одоркуеться при постанови! в (2a) íi = 0,5D[1~exp(-B/2d)!. На рис. 1г теоретична крива розраховзна при залекному в!д товщтога параметр! h показана суШльнов лШсв.а точками в!дзначено екаиримеиталь-н! дан!). Тим самим Шдтвердкуяться припушшшя, да амшитуда пеоднор1даостей товшини повинна бути сп!вн!рнс» о середн!м рад!усом зерна D/2.

§_П1ятдму_роздШ "Вплив поверхневого та зернограшгнюго розс1ювання hocíIb струму на пост!йну Холла та эбсолптну ди-ференц!альну термоелектрорушйну силу пл1вок" розгллнуто результата досл!деюння розм!рних залекностой R та S шЦвок.Да-н! величшш для шйвок вс1х досл!летних метал!в ( за вийнят-ком S пд!вок Мо) в д1опазон! тонцта 10-200 нм плавно змяш-ються зм!ною -товтапш пл!вки. Для прикладу на рис. 2а показано залежное?! р, R та s пл!вок скянтДю.

Трактування результате вксгщтлтталыюгп досшдташя о, R 1 s raitbok зд!Яс1юно в npnnymnim!, г,о в перенос! заряду п пл!вках яриймоють участь дп{ ««олдагтП м!я соСою гругги но-

я 1С*.. Ii ÍO'T

«W

У » toi в к S

--f

-2.0

o lO.Ou1 и"1 Re

10

¿04 40Ü d, >ui

ta го за <a

а)

f d SO",Oy ы' sc /р'Л

60

О £0 40 во d.j

б)

S 10'.В/К Ni -4

tО 40 d,nu

В)

Г)

Рис. 2. и) ï'03Mi}iHl залеиюслч к1нети»ших кобф1ЦШ1т1в IUIBÛK V.

ö) Залекнскич о = 1/р, о' = 1/р+ та а" - 1/р" ¡utBOK Re ыд тоъвдни шиьки.

в) Залегаоет1 p'd та р~й плшж Sc Ыд тоьщшш ruitBKiu

Г) Розм1рна задами сгъ термо-е.р.с. гоНьок Mi (о - бкслюриментальш дан i, * - розрахоьяно за доиомогсш (i;¿) з Данию Г41).

сПв струму, одн! з яких перебувають на елоктротшх траектория, a !нщ! - на д!ркових. Вважаемо, що об'емне, поверхневе та зернограничне розсИэвання вшшвають на релаксаЩю hocíí'b струму кожного з тип! в •зокрвма. В цьому випадку к!нетичн! коеф!ц!енти roitBim товштоп <1 могаш вярчзити:

o(d) - o*(d) + o"(d) . (101

R(¿) ----(11 )

Со*(d) + o"(d))*

S(d) '= - X ^ o'(d) - Fq*(d) ((2)

eer o* (d) + o" (d)

В них виразах o+(d) i o~(d) - питом! пров!дност! плíbok товщиною d за рахунок внеску в!дпов!дно д)ркових та елек-ронних траектор!й, R+(d) 1 R~(d) - електронна i д!р:сова по-ст1йн! Холла, eF - енорпя Ферм! метал,у, к - поот!йна Болыь манэ, х 1 F - параметр» зошю! структури.

В результат! обробки експермвнтялыгах залехносгей o(d) i R(d) з допомогою вираз!в (10) i (II) проведено {юзряхунок розм!рних залекяостей o+(d) та a'(d). Для прикладу на рис.26 показан! ц! залегшост! для пл!вок ренхю. Дан1 графинт мо.таа л!неаризувати, звгвжи íx до виду р+d = P+(d) чи • p"d = T'(d) (на рис.гв показан! в!дпов!дн! залежност! для пл!вок !тр!ю). Для обчислення парям<?тр!в переносу зар^С." по електрошшх та д1ркових траектор!ях використано шгрази teopií Ф - 3 оирто для o+(d) та o~(d). Результата пього розрахунку наведено в дисертац!!.

Найваклив!шою характерною рИсою шиед!нки пост!Пно! Холла досл!дмт!х перех!дних метпл!в в снлыИша розм!рнл заломи сть R.híjs передбачалось теор!св Ф-Я. Кр!м того, в пл!п-кох Y 1 Pd спостер!гасться зм!на знаку постШга! Холла при змии d,a в пл1гжах N1 спостер1гявться окстр"мум л пялеююс-

ti П(<1). Поводliisa розыхрних залотэетей S шавок nspeitflimx метал I в мае такой сво! особлиьост!. Зокрома, тврмо-е.р.с. S од!ьок TI t i'd змиая знак при змШ! тоьищнк пл1вкм.

Застосувышя запроионовано! nat£i просто! надел!до припускав 1снуиашш двох незалеюшх труп шс!!в струму t неза-лаишй ьшшв поворхиевого та зорнограничного розс!шаиня на перенос заряду щам трупами, дозволяв достатньо добро пояс-нити особлиьост1 повед1нки R(d) та S(d). В рамках цьоги походу легко поясните зм!ну знаку Bis шивок згаданих мотали* при змии d,a таков полснити причина в!дсутност! розм!р-ио2 з&ложност! S пл!вок мол 1 Одену. Рж вшшнваа !з запропоно-вано! модол1, причиною спостережуваних на експеримент! роз-м!ряих заламюстей н i s е залакШеть В1Д товщини пл1вки в!дыосного внеску в сумарний перенос заряду в'шИвЩ HoctlB струму р!зних груп. Hoc II р!зних труп мяють р1зн! данаШчн! власгивост!, а тому зазнавть 1 вэоднакоього впляву поверхна-вого та оернограничного розсНовання. В!дм1нн1 Mist Собою за-лекноСт! в!д d ефективних ¡штоыдх влектроиров1дностэй о+ та сГ i виклнкаитъ noMlTHi оаломюст! в!д товщини R 1 S шпвок. Гобто з допомог-ов зм1ни товщини м<жна в деяких межах керува-ти ВелИЧИНОВ ft ЧИ S ПЛ1ЬОК. P03MipHl сгпвыднош&шш МШ о+ i о" е !ндив!дуалыюю характеристикою матер!алу нл1вки 1 в певнМ Mipi залекать в!д розмгр!в кршпалтв в пл!ьц!.

Вплив зорнограничного розе новация на перенос заряду по електронних i д!ркових траекториях ризний: в гшвках досл!д-жених нами мбтадгв rf звичайно б!лший за г~(г+ > г" або V > t1). Саме треьаксаючим розешванняк мпезеранними грани-цями HocitB, що паробувають на д!ркових травкюр!ях, мокна поясните В1ДН0СН0 високий питомий outp пл1вок молЮдену при d - ш. Явище датюго плану оуттсво проявляется в шивках

- 21 -

скомпенсованих метэл!з, в яких п*" = п-, э внесок д!рг,ових траектор!Й з загяльний перепое заряду суттемй, Зерногрянич-ш розс1ввання ыпоикае р!ашпдо м!к вшояшгаями о^/о^ от-ркмандаи для пл!вок, та 0о+/а ~,що характеризуя мзоявний мотал. Особливо ияочно це появилось при ввал1з1 5 ил!вок N1 та Р<1, зскрема для N1 в!Д!!стаеннл о1/а 0,19, а а4/а =0,27.

1 со (ч о о

3 !ниого боку, результати даадхдтанкя пастШто? Холла та термо-е.р.с. пл!вск п!дтвердкли можлив1сть використоннл п!дход!в модел! в!лъних .елоктрон!в для пояснения властяг<ос~ тей пд!вок метал!в, к!льк!стъ д!ркових траекторШ в якттх позначна. Це стосуеться пл!вок Бс, 2г, НГ та V. В число да них метал!в нэ можна склотати У та Т1, для якнх вносок д!ркових траектор1Я суттсвлй, незвакаючи на 1х иеволику концентрат». 3 результат!в дасл1дже1шя зонно! структура масктошх зразк!з У в!домо про !снувотшя в метал! п!дзопи легких д1рак, а тому внесок пих кваз!частинок в перенос заряду пос?!йг.й!Л!сд!бга?й вп.тяв д!ркових траектор!й в Т1: рухливЮть посИв на д!рко-вих траектор!ях приблкзно в сЫ раз!п вища,' н!ж рухлиШсть нос!18 на одектрошшх траекториях. Насл1дками цього а псзи-тивний знак посПЙно! Холла шавок Т1 ! дуке тонких пл!вок V.

Досл1дквння рсзм1ртглх залеиюстой р, и та 8 дозволяв одерзати такох певцу додаткову ¡нформацШ про зонну енерге-тичну структуру матер!ал!в. Шдтверджонкям цадму в те, що отркман! в робот! дзн! про еиерг!и Ферм! ряду мегал!в добро узгоджупться з величинами, в!дамики з л!тературк.

Про придатн!сть запропоновано! модел! для опису розм!р-1шх залегаюстей р, И та Б св!дчить ! такий факт. В робот! не проводилось експериментальне досд!дяення Н пл!вск N1 та Рс1, бо в!дпов!дн! залеюгост! отриман! в [ 4,5 1 з використанням аиалог1чно1 методики експерименту. Гозрахунок й пл!вок них

Мотал1в ь шкорисшыш виразу (12) та даних [4,61, дав результата, як1 ь пека* точност! ексяшршлвиту спШ:адають з данный для 3(й),одерканими нами експвримонтально. Сказано шд-твердкуе ззлзыисть, показана на рис. гг. На даному рисунку екстшртювталън! значения S шивок шкелю, одержан! нами,по-значено , а х - величина, розраховаш з результате досл!д-тошш залашостбй a+(d) та a~(d), проьмдеиого в (41.

В_Шостому_розй1л1 "Вшив суОатомних поьерхневих покрить на перенос заряду в тонких пл1вках шрех1дшх мотал1в" наведено результата оксшримеиталыюго досл1даоння впливу по-верхневих покрить р1зного типу на onlp та роботу виходу, а в окремих досл1двх - на R та S шНьок- мэталш. Проведено до-сл!дазння аиачно! к!лькост! адсорбц!йшх систем, що дозволило п1дтвердитй загалышй характер buchoekib про мехашзми вшшву адсорбованих частинок на електричш властиьостг iuxt-вок, зроблених ран1ше в роботах Птушнського Ю.Г. та Панчен-ка O.A. при вивченн! адсорбц!! на гшвках 1 IL.

В робот1 досл1дж&но вшмв адсорбцН атом1в мотал1в Св, Ва, Си, дапольштх молекул ВаО та CsCl t молекул Ог на елек-тропров1дн1сть та роботу виходу шивок.

При вивченн1 вплиьу дом1шкоьих поверхнеьих атом1в металл na onlp та роботу виходу пл1вок показано, що основними механизмами зм1ни онору в цьому вкладку мокуть оути зм!на умов поверхневого розсПовання носПь струму та зм1на ефек-тивно! товщини пл!вки за рахунок переносу заряду по метал1-зоваюму адсорбованому'шару, В1дносн1.вклада згаданих офек-т1в для дано! адсорбц1йно! системи залокать в1д поверхяево! концентрацИ адсорбованих атом!в. При ступенях покриття о блиаъких до моноатомного вплив шунтустоi д!1 адсорбовапого шару стаз паревазкаючим. Ефокти, пов'язан! t3 пмпюю умов по-

верхневого розоимзашя нос!ta, пголштються лдач в почагхо-в!й стад» одсорбцП ( при 9 -> 0 ), a I?. таток залетать в1д зарядового стану адссрбоозиих чпстинск та еноргИ адсорбцШ-ного зв'язку. По аналог!! 1з задаче» про нропщПстъ рсзбчв-лених твердях розчин!в адсорбечаи t атомя сл!д трактуватк як

ДОДаТКОВ! р03С!ВЮЧ! ЦеНТрП, C'Í»,KT:íBHÍC7J, Дí г жкх зялсгять в!д заряду центра та иоверхнево! концентратí них ц<чггр!п. Ефактивн.! заряди адсорбовэних атомtв луятого металу С.ч та лугноземэлыюго Ва суттвю залетать в!д !х ncn-ypxmnol коя-центрацП та в!д елоктрошгих властигостей матзрЮлу п!дклад-ки. В робот! показано, що в почетковь') фаз! адеорбЩ! (в - 0) атсми Ва t Cs викликаютъ незначне ( <0,ОТЖ ) п01ль-шення опору пл!вок Мо, М 1 Щ в шйвкзх v одсорбцгл при 0-0 не. вкклккае smíh опору, a ontp пл!вок Y та Se поступо-во зменаувться при зб!льшенн1 8,починаючи а нульопих ггаотить. Дан! в!дм!шост! пояснено на основ! апал!зу зялояяюстей зм1-rai робота виходу та oneprtí зв'язку адссрбовчннх частипок в!д 1х концентратi. Для дсповногат в!домо! з л!тератури !н-формацИ проведено досл1дзеяня адсорбцИ блр1» на поверхя! кристал!в Re I V та пл!вок Y 1 Se, нятгасегак на пол!криста-л!чну стр!чку Ч. Показано, ко зм!ни робота виходу та енорг!я зв'язку змвшумгься при переход! в!д одного матярьалу до !н-иого в такому порядку Ro V - Se, Y. Ерчховупчи скязане, нохяа ствердяувати, що зростання опору в початков!!! стад!2 адсорбц!! Ва чи Cs мае Micue лив в системах ta знатной 1ко-BípuicT» loimoro зв'язку (такок на Мо,Т1 та ¡п.). Гозс!»вчий вшив атсм!в Ва ! Сз на поверх»! Y 1 Se повинен бути набага-то слабшим.бо дан! атоми на поверхн1 Se та Y зв'язпн1 досить слабо, íx ефективтм заряд близький до нуля, прнчому не ви-шдачена момив!сть 1х поверхпово! м1грчцН,якч воде до зал!-

- 24 -

коьувашй! мчкоьих девам ib.

При внвчешп шлкву одсороцП дилолышх молекул ВаО та СьС1 на ьле.ктркчи! ьластавост! шиьок скандш, 1тр1ю, мол£0-дену, титану ! палад!» показано, цо найбхльш хмоьзрним механизмом вшшьу адсорбдИ на перенос заряду в шавках е змша умов поьархнеього розс1ювання нооЛв струму.

Вшив адсорбцП кисшо на проыднЮть вивчено для шивок модЮдону,' ванадиа та рент. На ослов! анал1эу т&мпературних залекностей опору iuiíbok до ! шсля адсорбцИ зроблано вис-новлк про горевакыэтий ьшшз на оп!р механ!зму, обуыовленого зм!иою ефективно! товиини пл!бки. Поряд з цим в!дзначвно, до при тршал!й ьзаемодИ шивок з киснем ( протягам дек1лькох годин тиск 02~ W* Па i ьшде) найб1лыи íMOBipffiM механгзмом 3míhh опору е змша умов м1»зерешюго тунельвання hociíb.

Таким чином, в результат! адсорбц1йних досл!днень показано, та найохльш 1мов!рними моханхзмами змиш опору суц!ль-них пл вок при адсорбцП е змша умов поверхневого' poacii>-вашт носПв струму та змша ефективно! товщини шцвки.

В И С Н О В К И Основа! результати роботи наступи!: 1. РозроблйШ та використан! надьисоковакуумн! методики приготуванвд дрхбнокристалгчних- iuiíbok перох!дних метал!в. Удоскопалено в!дом! з лхтератури та створено нов! методики досл1део!шя елоктроф1зичних властивостей пл!вок в умовах. надвисокого вакууму, на баз! цих методик проведено комплекс-н! досл!джоння к!нетичних posMipmix явищ в тонких шпвках перехШш металхв. Одержано дан! про заложшсть штомого опору р, температурного коефииента опору (i, nocTifüiol Холла R та абсолютно! тнрмоелектрорушШки сили б в1д товщшш

пл1вки. Отриман! бксперимвитадьн! дои! характеркчуиться добро») в1дтворюванЮ71).

г. Заггропоновэно .удосконалену модель опису класичного розм!ркого ефекту в пл!вкэх М9тял!в, якэ базуетьея ка irptrny-$енн! .про адативntcn aotx mrjmimttt ртасяютют носив струму в пл1вц!. Ир!' ф-ог'у речптр», но р-?.й»ксчп1я hocííb струму ь шишах здн'.снксться пэ рахунок об 'f.?.*íiofo, зерно -граничного та двох вяд!в коворхасвого розсЛгаання: розс!ю-вання поверхневимй недосконалостяма атомного масштабу та мз-; кроскоп!чкими неоднорщюстпми иовврхн!, !снування ягох обу-мовлекэ гранулярной будовов пол!кристал!чно1 пл!вки. В рамках зепропсновано! модэл! 'шару неоднородно! товщини вивэдено анал1тичним шляхом законом!рност!, dio характеризуют^ залех-ност! к!нетичнйх ко5ф!п1ент1в в!д товщини шару, а такая роз-роблено методики числового !нтегруваяня вираз!в з допомогою ЕШ з метою сп!вставлекня теоретичшя залекностей о експерк--ментальшши датш.

3. Запропоноввну теоретичну. модель шару нводпор!дно! товщини використано для поясни гам зэлекностей питсмого опору дуге тонких пл!вок ванад!в, и(колю 1 палад!» в!д ix топсшни. В результат! проведена оц1нка огаШтуди микроскоп!чних неод-норШюстей товщини шйвок яка для др!бнокристал!чшх ил!вок досл!джуватгах метал1в вилвилась р!вно» h ~ 2 i т. Одержан! значения h добре узгоджуються з в!домою з л!торатури tii'íop-мац!ею про неоднор!дност! поверх«! пл!вок, отриманоп з допомогою тунельно! .м1кроскоп!1.

4. Завершено розробку нового п!дходу до трактування розм!ршх к!нетичних явит в ил1вкох пол!вавднттгх та ггаре-х!дних метал!в,якиЯ базуеться на припущеннях про взаемну не-зал9К«1сть та пдитивн!сть внеск!в р!зних груи hocüb струму

В суыариий. паронос заряду в плхыЦ t про назалекшй вплив об'еыного.зорнограшшого та поверхиевого розсхювання на ре-лаксацгю носив струму uomoï з труп. Лиал1тично обгрунтова-iw дану модель для кайпростиного вщюдку ыеталу.в якому при-cyrat двt групп нссiïь струму з р1знима ефективними масами: одна група hooIïb неребувае на влектронних траекторхях.а 1н-иа - на дхркових.

5. Модель, що базуеться на ирипущащЦ про ьзаемну наза-лекшетъ bhqckIb ptamix груп hocxïb струму, викорйстана для пояснения одаркшшх в poOoTi екеиершенталышх розм!рш1Х за-лохаостой гштомого опору, • температурного коефщ1ента опору, HocïiftHoi Холла та абсолютно! дифер&ац!алъно! термо-е.р.с. Ш11вок.десяти порех!дних маталхв, для цих металхв проведено розрахунок параметра переносу заряду по олектрошшх та дхр-кових траектор!ях. Показано, що в дасл!д*;ених хшвках !мо-ыршеть MtKepeuuoro тунеллшшд hocIïb, . що иеребувають на електротшх траекториях вкца за 1мов1ршсть мшзерышого ту-нелювашш hocîïb, що перабувають на д!ркових траектор1ях.

Ь, Про 1 яюстровано лр.датШсть запролоновано! модед1 переносу заряду в гшвках хкшвалентгшх та передних металгв для одержання ИфрмацИ про особливостх електронно! будови маталхв. Зокрема з результате сумюного ьиачения р, il i S пл!вок можна 1хровести розрахунок eneprtï îopMi металtB er. розр&хоьон! таким чином значения oaeprtx Форм! молшдону, циркон tu та школ» добро узгодхуиться з вхдомими з л!терату-ри значениями, отримашми пшпи мэтод'ш.

7. Оеношыш Miixani3M5MH змпт опору шинок при адсорб-цН атомт моталш е:

a) SMtna умов пово^хиеього розсЛдаашш носив струму за рахунок появи на пэгархт зарлпж-чних дигшкопих ятомхв (про-

являешься при ступенях покриття е << t в адсоротйних системах 1з значно» складовою 1онного зв'лзку);

0) зм1на ефективно! товщини пл!вки внаслгдок шунгуючо! дН метал!зованого иару адатом!» { cnoctopira^rbcfl для bcíx систем при 8 1 та О > 1).

8. 3 результата досл!ддаш!я темпяратурно! заложност1 зм!ни опору внасл|док ядсорбн!! та игочегш вгшга/ адссрбцti на пост!йну Холла та тормо-е.р.с. mitвек остановлено, що пе-реважаючим мохан!змом зм!ни опору пл1вок перох!лних d-мотч-л!в при адсорбц!! диполыаа моле кул окчеу бар t» та хлористого цез!ю е зм!на умов поверхневого розс1юваштя hoci!b струму.

9. Зб1лылення опору електрично суц!льних шйвок переходах метал!в при адсорбц!f кк'енп в початковМ стадИ ад-сорбц!! обумовлена зм!ною ефектйвно! товщини пл!вки за раху-утворения поверхневого ковалентного зв язку,

Найб!лыл !мов!рним механ!змом змИгл опору пл!вок при тривал!й взаемод!! пл!вок з киснем при низьких температурах ( Т < 370 К ) е зм!на умов м1«зеренного тунелювання носИв струму.

OchobhI результат!! дисертаЩ! онубл1кован1 п наступних роботах :

1. Панчишин P.C., Стасюк З.В., Фрегас Д.М. // ФТТ.- 1968. -Т. 10, N 9,- С. 2731.

2. Птушинський Ю.Г.,Стасюк З.В.//УФЖ.-1968.-т.13, N2.-С.315.

3. Kynrntp P.M.,Стасик З.В.,0ргецин Ю.М.//В1сют Льв1в. ун-ту, Сер. ф!зична.- 1968.- в. 3(11).- С. 100.

4. Миколайчук Н.О., Панчишин P.C., Стасюк З.В. //УФЖ.-1969.-С. 742.

5. Лах К.И.,Стпсюк З.В.//Физическая электроника.'-1972.-в.5.-С. 105.

Ь, Ыалышчук В.Л.,Иакчшшн Г.С., Стаеюк З.В. // 4Ш.- 1972.-Т.4, b.I.- С. 48.

7. Паичааин Г.С.,Стаал; З.В.// Ысит Льв!в. ун-ту,Сер. ф!з.-IS73.- в. 8.- С. 70.

8. Бигун Г.М.,Бигун М.М. .Стаеюк З.В.// Физическая илекгрони1 ка.- 1974, B.8.- С. 66.

9. Шшчкшич Р.О.,Стаскк З.В.//Физическая электроника.-!974.-В.8.- С. 72.

Ю.Пакчишин P.C..Стасш З.В.//УФЖ,- 1974.-т.(9, (<5.- С. 769.

11 Стасик'З.В., Бигун М.М., Мелышчук Б.Л., Паичишш P.C. // Изв. Ali СССР, Сер. физическая.- 1974.- т.38.- С. 370.

12.Панчшии Р.С,,Стаеюк З.В.//Физическая электроника.-1975.-в. 10, С.75.

13.Куриляк Д.В.,Стасш З.В.//Физическая электроника.- 1976.-в.13.- С. 35-40.

14.Лах К.И.,Стаеюк З.В. // OTT.-1978.- т. 20, N 7.- С. 1989.

15. Мелышчук Б.Л., Стаеюк З.В. // <Ш.~ 1978.- т. 46, в.6.-С. Ш5.

16.Лах Х.Г., Смерока Т.П. Стаеюк З.В. //BicnsiK Льв!в. ун-ту, Сер. фГзична,- 1979.- N 14,- 0. 60.

17.Лак К.И., Смврака Т.П. стасш З.В. П Физическая влвктро-ника,- 1981.- в. 2?,.- С. 72.

Ш.Лах К.й.,Стаеюк З.В. П 1902.- т. 27, N 1.- С. 146.

19.Лах К.И.,Стасш З.В.// Журн. техн. физики.- 1982.- в. 52, N 7.- С. 1397.

20.Дума И.М.,Козак М.М.'.Куиннр P.M.,Стасш З.В.// Физическая алектроиика.- 1935.- в. 31.- С. 81.

21.Стасш З.В. // У?Ж.~ I9QG.- т. 31, Н 5.- 0. 742.

22. Козак М.М., Мелышчук В.Л., Стасик 2.ü. // Физическая электроника.- 19S6.- г. 33.- С. 47.

23. Козак М.М., Кушнир P.M., Панчгаиин P.C. Стасик з.в. // Физическая электроника,- 1987.- в. 34.- С. 68.

24. Козак М.М., Паггаишн P.C. Стасюк З.В. // УФЯ,- IPS7. -в. 32, N3.- С. 751.

25. Сигун М.М., Стает З.В. //'¡пзичоскяя отектроиик*).- 1М7.-В.35.- С. 31.

26. Мелышчук С.Л., Стасюк З.В. //В1с.ник .1ьв1в. ун-ту, Сорт ф1зичяа.- 1990,- в. 23.- С. 97.

27. Козак U.U., Молышчук Б.Л., Петренко С.В., Процента И.В., СТасюк З.В.//Физическая электроиика:-1990.-в.41.- С. 100.

28. Мелышчук Б.Л., Стасик З.В. // Известия енсяих учэбшх заведений. Физика.- 1991.- Н 12.- С. 94.

29. Стасик З.В. // УФЖ.- 1992.- Т. 37.- N 4.- С. 601. .

30. Мелышчук В.Л.,Стасюк З.В.//Физ. мет. и металловедение.-199?..- Т.62, в. 3.- С. 63.

31. Стасюк З.В. В сборнике "Физико-химические, структурные и эмиссионные свойства тонких пленок и поверхности твердого тела"//Г1од ред.акад.АН Украиш Н.Г.Находкина.-КиевгШС ЕО, 1992.- С. 212- 219.

32. Мелышчук Б.Л., Стасюк З.В.//Металлофизика.т1Э92,- т.14, т,, С. 97.

33. Дума И.М., Мельничук Б.Л., Стаспк З.В. // Изв. выев. уч. завод. Физика.- 1992.- Д12.- 0. 33.

34. Дума Й.М., Лах К.И., Мелышчук Б.Л., Стасюк З.В.//Металлофизика.- 1993.- т.15, в. I.- С. G0.

35. Лах Х.Г., Ствсюк З.В. //УФЕ.- 1994.- Т.39, N С. 739.

36. Пастырский Я.А., Стасюк З.В..Каменэцкий Р.Р..Кипах С.П., ¡Путинский 3.С.,Козак М.М., Мелышчук Б.Л. Геттерно-ионный насос орбитро!Шого типа. A.c. СССР, 1937, N 1337785.

33. Бигун М.М., Стает З.В. // Ред. УФЯ,- Киев, 1937. Деп. в

- 30 -

biti»m< 14л2л£kí7, с. тз.

ЩПййШк ЛИТЕРАТУРА

К Ewjdliblßer E.II. // Ш. Pliyb.- 1952,- "V. 1.- P. 1.

2. ЫауасЫь A.F. arid Siiaukes M. // I'ftya.Rev.b.- 1970.- v, t, N 4.- P. 13«2.

3. Tusiic-r A. J., Tûllitr С.П., l'icïiard G.H // Jyum.liât.Soi.-1981v. 16, N 5,- P. 944.

4. [¡ШПчНКО O.A. // Ш,- ISbG.- 't.. 11, и 1С/.- С. 114Ï.

Ci. ilaii'iBüKa O.A., Луцишин П.П., Птушинскиа Я.Г. // ЖЗТФ. -1969.- 'Г. 66, В. I.- С. КМ.

Стасик З.В. Электротяга явлении перенося в тонких twmm переходах <1-металлов (рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени доктора фирто мате -матических наук по специальности <Jt .04.04 -- физическая илек -тропика, Институт 4изит;я 1Ш1 Д'пр-шщ, Киоп. [954. Завдщаотся 36 паучких работ и I авторское свИ5»тпльотгл» пэ физике тонких, пленок. В работе иоказгаю, что осмсними-» процессов перенося эвряда в поликристаллчческпх гиенчях мутоя-лов можно провести на основе модели па^ризташнеского слоя неоднородной толдшш. Изучено влияние пстюрхнэстноп) и зернограпичтюго рассеяния на дареное заряда,л тяк<:е агрпгтч адсорбции на юшотичоекко явления в пленках.

Stasyuk 7.. V. Electron Transport Phenomena In TJila Pi Iras of Transition d-metalo (manuscript).

The dissertation advanced for a degree of Doctor of Science (Physics and Mathematics) in the speciality of Of.Of.Of -Physical Electronic;}, Institute of fhyniog ГГЛ-S of I'kmfre, Kylv, 1994.

There are 36 scientific papers and t certificate of the authorship represented, concerning thin film physic?. It tsi Bhowi in the present thesis the transport of the charge in thin metallic polycrystalllne Шгоз сап ъе explained in tora» of the model of nonhomosenooua thickness poiycryotalllno layers. The influenco of tho surface and t!ie да-яШ boundary scattering on charge transport and Influences of adsorption kinetics phenomena in films have been invest i^Ued.

lUimonl'слова: Toiml шПгаад, н«ро*1дл1 метали, ртам!put к1-нетпчн! ягг.та.иояерхнеье та порлмгр-итчяв ponctrrwi'« rocttr.