Размерные кинетические явления в тонких пленках переходных d-металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

РГБ,- ОД

1 ^ О^ЛЬ0Ш2ЫШЙ ДЕРЗКАВНИИ УН1ВЕРСИТЕТ ím. I.ФРАНКА

На правах рукопису

МЕЛЬШЧУК Борис. ЛеоHTIÍTOBIH

УДК 537.311.31

P03MPHI KIHETK4KI ЯЗШ В ТС"'»Г{ ГЛ13КАХ ПЕРЕХ1ДКЙЛ а-ЫЕТАЛ1В

01.04.13 - ф1зиха w9ïo..uiB

Автореферат дисертацп ка здобуття вчзного ступеня кандидата фгзико-математичних каук

ЛБВ1В 1995

Дисертащзю е рукопис.

Роботу виконано на кафедр1 загально! ф1зики Льв1вського державного ушверситету 1М. 3.Франка.

Науковий кер1внкк: Доктор ф1зико-матзматичних наук

Стаоок Зиновий Васильевич

0ф1Д1йя1 опонект::: Доктор ф1зкко-мзтематичн'.£ наук

Пак"внко Олег Антонович Кандида? ф1зпхо-математичних науг: Мжолайчук Олекс1й Горд:^озич

I

1]ров1Дка оргашзащя - Прнкарпатськкй деркавний ун1Еереитвт т. В.Стефаника.

Захт,ст д:.'сертац11 В1г,буд9тьсл " / " Л>>.£ЮЫЩ'Л1995р. о /]_ год.

на зас1данн1 спэц1а~лзонако1 ?адд Д С-,..04.08 при Льв1вс.ькому державному ушвврситет: 1м. I.Франка (290005 Льв1в, Бул. Кирила I Мефод1я, 8, Велика ф1зична аудаторхя).

3 дисертатею можна ознайс.\итис^ в науков1й б1бл!отец1 Льв1вського ушверситету (вул.Драгоманова, 5).

Вхдгуки на автореферат у двох лришрниках, зав1реш печаткою, просимо надсилати за адрвсою: 290005, м.Львхв, вул. Кирила 1 Мефод1я, 8, ф1зичний факультет, вченому секретарю.

Автореферат роз 1 слано "1т" 1995 року.

Вчений секретар спецхал130ван01 Ради Д 04.04.08 докт.фгз.-мат.наук, професор

^ Скь.*****^ ' Блажиевський Л.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Вивчення властивостей тонких шпвок мае важливе прак-тичне г наукове значения.ТоннI шпвки широко використовують-ся в мифоелектрошт, НВЧ-технзщ.онтищ, оггтоелектронхщ 1 гнших галузях новоI техшки. Досл1дження властивостей тонких шпвок дозволяв також отримати важливу хнформащю, необх1дну для виргаення ряду фундаментальнее проблем ф1зики твердого тхла. Шпвки можуть використовуватись при вивчешп процесив утвореяня кондвнеованого стану,в досл:сдабннях зонно! енерге-тично1 структура твердих тгл \ кшетики зарядкених частинок в твердому тШ та на його поверхш, у виясненн1 механгзмхв взаемоды повврхнх твердого т:гла з оточуючим середовщем.

Одмею з найважлив1ших проблем фхзики тонких шпвок в вивчення процеспв релаксанд I носпв струму в зразку, як на-сл1док IX розешвання в ов'ът I на поверхн1 шпвки.Релакса-щя носИв струму в шпвщ вхдбувазться як за рахунок чисто об'емного розехюваяня (статичш 1 динам1чш нвдосконалост1), так х за рахунок поверхневого I зернограничного розс1ювання (звичайно тонка плавка складаеться з набагато менших криста-л1т!В, Н1Ж масивний метал х вклад цього виду розешвання в шпвках суттевий). Змшювчи товщину шпвки або розм1ри крис-талтв, мокна отримати зразки з р1знкми вIдносними вкладами виде згаданих мэхашзмхв розс1Ювання носыв, 1, таким чином, досл1джуючи залежшеть кшегичних коефщгентхв шпвки В1Д II товщини ( класичний розм1рний ефект) вивчати процеси зерно-граничного та поверхневого розсповання. Досл1дженню впливу класичного розм1рного ефекту нз перенос заряду в шпвках ряда' перех1дних Д-металхв г присвячена дана робота.

АКТУАЛЪНГСТЬ ТЕМИ визначавться тим, що властивостх шпвок первх1дних (1-м9тал1в на вг дои ну В1д властивостей шпвок

яростих металid вивченх значно менше. Це зумовлено такими факторами. Bei теорн розм1рних явищ в шпвкових зразках по-будован! з використанням моде л i зоммерфельд1вського металу, яка поргвняно добре задовольняе електрошпй будов! простих мотал1в.Елвктронна будова пвреулдних метал^в суттево В1дрш-няеться в:д itief моделг. У nepeHoci заряду в перех1дних ме-талах приймають участь hocxi струму,якi мають ршну ефектив-ну масу.отже уявлення.покладен! в основу в1Домих теоргй роз-м:рних явищ, у багатьох випадках не 3obcim виправдаш.biflomi з лхтератури даш про явшда переносу в шивках перех1дних метал1в явно недостатш через те, що в багатьох роботах не була забезпэчена необххдна чистота експерименту(в першу черту cryniHb вакууму та сгушнь знегаження шдкладок i випаро-вувачхв), або ж досшдауввлися об'екти, в1домост1 про структуру яких нэдостагн:.KpiM цьаго.практично у Bcix роботах да-ного плану грактування експериментальних результата проводилось без врахування реально1 электронно! структур« мета-Л1в,а висновки про характер переносу заряду/ в шивках роби-лися в абсолютной б1льшост1 випадюв лише на основ! вивчення елвктропров!дност1. Розм1рн1 залежностх хнших кшетичних коефЩ1ент1в практично не вивчалися. Тому проведения комплексного Д0СЛ1ДЖ9ння розм1рних залежностей ргзних кгнетичних коеф1Ц1ент!в i сумiсие трактування отршданих результатгв становить эначний науковий интерес.

МЕТА__РОБОТИ^ У в1дпов1дност1 з розглянутою науковою

проблемою основним напрямком дисертащйно: роботи було до-слхдаення шливу поверхневого i зернограничного розешвання на електроф1зичш властивосм шпвок, вивчення розшрних залежностей питомого електричного опору р, температурного кое-фиценту опору ß, постШкп Холла R i абсолютно! дифэренц!-

влыют термоэлектроруш Iйно! сили э пл1вок первххдних й-мэ-тал1в. При цьому виршували питания:

а) розробка методик отримання гШвок 13 задано» структурою I електроф1зичними властивостями;

б) досл1дження розм:рних залекностей кшетичних коефщ1бнт1в пл1вок, апробащя теоретичних моделей Фукса -Зондгвймера, Майадаса - Шацкеса, Телье-Тоссе-Шшара для пояснения цих залежностей;

в) визначення параметр:в переносу заряду в шпвках.

0Б^екТО0СЛ|5ЖЕНННл В робот I експериментально досл1д-жен1 електроф13ичш властивост1 тонких пл1Бок ( товщина до 200 нм) перех1дних металхв титаново! групп (титану .циркошю, гафнхю), а також Н1келю, мол1бдену 1 паладш.

Виб1р матер1ал1в для доопдження зумовлений як широким IX практичним застосуванням в мхкроелекгронщ! та ¿нших га-лузях електрошки, так 1 можлив1стю отримання даних, необхгд-шх для вдосконалення модельних уявлень. про мэхашзми _ релак-саци нос11В струму в пЛвках перех1дних метал1в.

НАУКОВА НОВИЗНА. В дасертащйшй робот1 вперше проведено систематична досл1дження розмгрних явшц р1зних к1нетичних коеф1Ц1внт1в в тонких шпвках И, Ът, Ш, N3., Мо I рд, одер-жаних в надвисокому вакуум! при тиску залишкових газ1в не вищому за Ю"7 Па. Явшца переносу заряду в шпвках дослгджу-вали безпосередньо у вакуумному приладг без порушення вакууму, що забезпечувало достатню чистоту шпвок.

Результата експерименту трактуються в рамках модафгко-ваних модельних уявлень Майадаса-Шацкеса,Телье-Тоссе-Шшара. Вважаеться, що висновки теорШ незалежно застосовш до ргз-них груп носПв струму в шпвках.Вперше визначено параметри, що характеризуют зернограничне розстювання носив, як! ру-

хаються по електрошшх i д1ркових траекторгях.

ПРАКТИЧНА ЦШЩСТЬ. Розроблено методики одэржання в умо-вах надвисокого вакууму шцвок перех1дних метал1в з вхдтворкь ваними властивостями. Запропонована оригинальна конструкщя випаровувач1Б циркон¡ю I гафн1Ю,як1 нагршаються електронним бомбардуванням: у випаровувач! використовували граф1товий тигель, покритий шаром карбхду виларовуваного металу. Одержат нов! систематичш даш про розм!рн1 залекност! кшетичних коеф1щент1в ПЛ1ВОК метал¿в. Результата эксперименту можуть бути використаш для виготовлення шпвок 13 зэданими значениями посийно! Холла або абсолютно! диферентальжп термоерс.

Практичну щншсть мають також результата розрахунку па-рам8тр1в електропереносу в шпвках. Щ результата щкавг для переварки сучасних модельних уявлень про перенос заряду в ганвках 1 для !х подалыиого розвитку.

НА ЗАХИСТ ВШОСЯТЬСЯ:

1. Комплекс експериментальних даних, що характеризуют вплив повегрхневого та зернограничного розсгювання на кшетичнх коеф1щенти пол1кристал1чних плiвoк Ti.Zr.Hf.мо.Ш.ра,.

2. Пояснения одержаних в роботI експериментальних розм1рних залежностей питомо! лров1даост1 шпвок мэтал1В мокна зд1й-ашти на основ: модельних уявлень Фукса-Зондгеймера, Майа-даса-Шацкеса та Телье-Тосе-Пшара.

3. ЕкспериментальнI розьпрнг залежност1 постгйно! Холла й та абсолютно! диферендIальноI термо-е.р.с. 3 шпвок можна по-яснити з допомогою модиф1кованоI теор1I розм1рних явшц.що базуеться на припущенш про !снування б досл1джених мета-лах двох незалежних груп носив струму, ггричому вважаеть-ся, що повврхневе та зернограничне розсповання незалекно впливають на перенос заряду кокною з груп носив струму.

4. Is розмхрних залежностей р 1 R шивок можна передбачити

ххд залежностх S(d). АПР0Е^1Я_Р0Б0ТИ_1_птеЛ1КАЩ1. Основыi результати робота були вшсладеш на таких симпозиумах, ceMiHapax 1 конферешцях: Республ1канська нарада "Структура i гальваномаппии явща в тонких шпвках" (Льв1в,1973), М1жобласн1й науков1й конферен-цп молодих вчених по проблемг "Фхзика твердого т1ла"(Льв1в, 197Б), Всесоюзних конфврешпях з eMicifbioi елоктрошки, на III та IV Всесоюзних симпозиумах "Властивост1 малих часткнок та ocTpiBKOBiix мэталевих шпвок" ( Льв1в, ISSO, Суми, 1985), на РеспубЛ1канських семшарах з ф1зики i технологи тонких плхвок (1ван0-франк1вськ, 1980, 1982, 1983, 1985, 1988), на 1 Всесоюзнхй школ1 з термодинамики i технолог:i нашвпровХд-никових кристал1в i плхвок (1вано-Фрашивськ,198б), III Всесоюзной конференцп з фгзики i технологи тонких плгвок Цвано-Фрашивськ, 1990), IV Шжнародн1й конференци з фхзи-ки i технологи тонких шпвок ( 1вано - Фрашивськ, 19ЭЗ ), I I Укра1нськ1й конференцы "Структура i ф1зичн1 властивост1 невпорядкованих систем" (Льв1в, 19ЭЗ).

Результати дослхджень опублхковаш в 30 статтях i тезах доповхдей, з них 14 назв включен1 в список пубЛ1кац1й в автореферат i.

Дисертыця вккладена на 136 сторшках тексту, включаючи 42 рисушав, мае 10 таблиць. Дисертахця скла-даеться з встуггу, чотирьох роздШв, bhchobkib i списку ви-користахю1 Л1тератури, що включае 176 назв.

ОСНОВЩ_ЗМ1СТ_РрБОТМ_. У ВСТУШ обгрунтована актуаль-HicTb робота, коротко охарактеризовано сучасний стан вивчен-ня проблеми. Сформульована мета дослхджень i основнх положения, якх виносяться на захист.

ПЕРШИЙ Р03Д1Л - оглядовий, включав анализ ро01т, присвя-чених дослхдженню розмхрних юнетичних явищ в тонких тпвках. Розглянуто Р13Ш теорвтичн! MOД0Лi , ЯК1 пояснюють причини црояву розмгрних ефект1в. Проведено пор1вняння результат1в модельних розрахунк1в,анал1зуються позитивна сторони I недо-Л1ки моделей. Розм1рнх явища в пол1кристал1Чних шарах най-б1льш повно можуть бути описаш з допомогою уявлень, покла-дених в основу подходу Телье - Тосе-Шшара ( Т-Т-П ), який е розвитком теорп зернограничного розсхювання Майадаса-Шацке-са (М-Ш). Вважаеться, що додаткове зменшння часу релаксацП нос11в струму в пл1вцх(пор!вняно з часом релаксаци в масив-ному металх) зумовлено як розс1юваняям носив струму мшзе-ренннми грашщями (ннутр1шпй розмхрний ефект), так х розс1-юванням зовшшпми поверхнями шавки.

Наводиться анал13 результате ряду роб1т, присвячених експериментальному досл1дженню розм1рних явищ в шавках р13-них матерхал1в. Зроблено висновок про те, що модель В1льних електронхв, покладена в основу твори класичного розм1рного ефекту, не враховуе реальну електронну структуру металхв I тому застосування ц1е! теорп для пояснения результате екс-перименту в ряд1 випадкхв некоректне. Вхдзначено значну роз-б!жн1сть експериментальних даних, отриманих для однотипних об'ект1В р1зними авторами, що викликана неможливютю точного в1дтворення умов експерименту, в першу чергу вакуумних умов, методик пропарування 1 дослхдаення.

В ДРУГОМУ Р03Д1Л1 викладено основш особливостх методик, як: використовувалися при нанесешп I досл1дкешп тонких илхвок лервххдних <1 - метал1в, наведено результата електронно-мхкроскошчного I електронограф1чного досл1дження структури плхвок.

Нанесения шавок i досл1дження Ix електричних властивос-тей проводили в умовах надвисокого вакууму у в1дпаяних с-кля-них приладах (тиск залишкових газзв Р ~(1-10)'10"а Па).Плавки наносили на пол1роване скло, а також на поверхню (100) свгжосколеного монокристалу хлористого натрш (для структур-них i шр^вняльних досл1джонь). Шдкладка шд час напилення ПЛ1ВОК знаходилась при Т =78 К. Шсля напилення для стабШ-зацЛ властивостей плавки в1дпалювали при температур: близь-кгй до 370 К. Описана методика дозволяла отримувати tohki гшвки металтв з добре втдтворювашми властивостями. Товщину плiбок визначали за зсувом резонансно! частота п'езокварцо-вих Bi6paTopiB ( чутливють методики по Maci напилено: речо-вини була б1ля 0,1 нм). Контроль складу атмосфери залишкових газхв шд час приготування i досл1дження шпвок зд1йснювали з допомогою омегагронного мас-спектрометра. Дослдаення роз-Mipimx залежностей р, р, R i s шпвок проводили бвзпосеред-ньо в прилад1 без порушення вакууму, причому була вiдроблена методичка досупджекня вс1х кпгетичних коефпиентгв на одному зразку. Досл1джували шпвки товщиною не бклыюю за 150 нм.

Проведенi в роботг електронно-мiкроскопiчнi та електро-нoгpaфíчнi досл1даення шпвок показали, що при використанш orascaHoi вще методики препарування зразктв одержуються одао-piflHi пол1кристал1ЧН1 зразки о кристал1чнов граткою аналопч-ною кристал1чн1й гратщ масивних метал!в. В шпвках pi3H0i товщини середн! лппйш розмхри кристалтв в шющиш пара-лельшй шдкладщ виявились незалежними в1д товщини шару d i для метал1в групи титану ui розмхри piBHi D ~ 12-15 нм, а в шавках Mo, N1 i Pd D ~6-10 нм. Таким чином, результата структурних дослгджень шдтвердаують той факт, що в шпвках дослхджуваних металтв говщиною сальшою за 8-10 нм в1дсутн1

HepiBHOBaxHi (фазовий розм1рний а факт) i домшков1 криста-Л1ЧН1.фази. Це дозволяв ствврдаувати, що залекностг кшетич-них коеф1ц1ент1В шпвок мокуть трактуватися з допомогою модельних уявлень,розвинутих в Teopiflx М-Ш i Т-Т-П.

Результата дослтдавння залежност1 питомого електричного опору р i температурного коефщхента опору р шпвок метал1в вгд íx товщини викладено в ТРЕТЬОЫУ РОЗДШ. Типов! зале кност: даного виду показано на рис. 1а. Експериментальш данi про розм1рн1 залежност! p(d) i p(d) трактували з допомогою модельних уявлень Фукса-Зондгеймера, Майада са-Шацке са i Телье-Тосе-Пшара ГЗ].

Сшвставлення результатíb експерименту з наближеними виразами теорг! Фукса-Зондгеймера для поргвняно товстих шивок (d > 0,I-0,2X): Р = Рю и+ 3X(1-p)/8d] (1) i р = рю [1- 3M1-p)/8d] (2)

дозволяв визначити кшетичш коефщ1енти неск1нченн0 tobctoí пл1вки (товщина d - да) р^, середню довжину в1льного про-6iry X Hocf'iB отруму в щй пл1вц! i коефЩ1бнт дзеркальност1 р вщбивання hocííb струму зовншшми поверхнями плгвки.

Врахування вкладу зернограничного розс1ювання в релак-сацш hocííb струму можна зробити з допомогою виразхв, одер-жаних в Teopiflx М-Ш i Т-Т-П. Зокрема взаемозв'язок м1ж kíhb-тичними коефщтентами безмекно tobctoí шпвки р^, р^ i в1дп0в±дними величинами для масивного металу рс, (30 можна виразити: р0/рв = рю/ро = f(а) , (3)

де f(a) - зерногранична функщя, залежна В1Д безрозм1рного параметра а = A,or/D(1-r) (4)

f(a) = 1 - За/2 + 3 а2 - 3 ЛпСИ-сГ1) (5) Тут Яо- довжина втльного пробегу hocííb струму в масивному монокристалт, г - параметр зернограничного розс1ювання, який

p lo'.oit u hi

30

10

ß îo'jpwj"'

1.0

0,5

0 20 40 d, HM

a)

p 10r,0u u

15 10

s io\b/k r xo".

Mo

utnf' 1.5

1.0

0.5

20 40 d, hm

6)

a 10"*(0jc и)"'

1.5

1.«

0.5

Uo

r:

я

20 40 d,E

B)

s 10*.в/к M iûu.a "A

Zr

-î

- i -2

I ». »

-2

-4

-в

20

40 d.Hit

Г)

О

в - о

Рис. I.

заложить В1Д iMOBipHOCTi проходження hocííb струму мгжзерен-Hoi граншц (0 < г < 1). 3 (3) випливае, що Я/А.о= f(a).

3 врахуванням сказаного вшце, взаемозв'язок М1Ж питомим опором р i температурним коефицентом опору р плавки товщи-ною d i величинами р0 1 ро може бути приблизно виражений: р /р0 = [1+3 Xe(i-p)í«x)/8d] í"1(а), (6) р /ро = [1+3 X0d-p>f(a)/8d]-4 f(а) (7) Сшвставлвння експериментальних даних з (3), (6) i (7) дозволяе вирахувати величин« Враховуючи, що модель M-11I

розроблена для моноблокових по товщшп плхвок, сл1Д чекати, що у випадку пол1кристал1чних шпвок найкраще сшьпадання теоретичних i експериментальних даних може бути при викорис-танш модел1 Т-Т-П.

В модел: Т-Т-П показано:

Рш /Р0 = 1 + 3 ^o(i-t)/D0+t) (3) , де t - коеф1Ц1бнг проходження hocíhmh струму М1жзеренних граничь, причешу г/(1-г) = ln(l/t) або 1-г = 1/(1-Int).

Для трактування розм1рних залевдостей р нами були вико-ристанх обидва шдхода. Результата розрахушив, проведених з допомогою (6) i (8) та точних вираз1в згаданих теорий наведено в po6oTi.

PosMípHí залежност1 температурного коефщхента опору р шпвок також достатньо добре описуються з допомогою модель-них уявлень М-Ш i Т-Т-П. Враховуючи, що

Рсо /Р. * [1+ 1>45 \>ln( i/^/D]"1 (9)

i, комбшуючи вирази (6), (7), (8), (9), мокна отримати, що

РоРо= Ыл S P(d> <10>

Таким чином,якщо достатньо добре виконуеться сщввгдно-шення (10), елгд чекати, що i po3MipHi залежност1 f3(d) також будуть задов1льняти В1ДП0В1дним значениям параметрib перено-

су заряду. В робот1 детально проаналхзовано добутки Р0Р0, ршРл, рр плхвок встх дослхджуваних метал1в. Показано, то добутки р^Роо добре узгодкуються з табличними значениями роРо: В1дхилення експериментальних р^р^ В1Д табличних ро Ро для гапвок не перевищуе 10% х лише для плхвок молибдену це В1Д-хилення ргвне 20%. 3 розглянутих даних видно,що моделх М-Ш г Т-Т-П достатньо добре описують розм!рш залежност1 р(й) 1 р(а). В робот: наведено порхвняння даних, отриманих нами, з результатами дослхджвнь 1нших автор1в. Зроблено висновок, що модель Т-Т-П дозволяв б1льш над1йно визначити параметри пе-носу заряду в шпвках.

В ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДШ розглянут1 результата досл1давння залекностей пост1йног Холла й I абсолютно! дифарешцальнох термоелектроруш1йно1 сили з шавок вхд IX товщини а.

Враховуючи те,що дослхджуван! матер1али належать до пе-реххдних й-мвтал1в, трактування експериментальних результатов необх1дно проводити з врахуванням складно! электронно! структури цих металхв. Зокрема, при перенос! заряду в пере-х1дних металах носы струму можуть перемщзтися як по елек-тронних,так I по дхркових траекторгях. Насл1дком цього е го-зитивний знак посийно! Холла И, 2г I Мо. В шпвках пере-х1дних мотал1в 'додаткове розс1ювання на мдаеренних границях" I зовншшх поверхнях шпвки Охльш складно нпливас на й I Б, шж в гшвках простих металхв. Якщо врахувати, що в переносг заряду приймають участь носИ струму з рХзними ефективними масами ( електронш га дхрковх траектори), то о = 1/р, и I Б зразка перех1дного металу мокна записати:

о = 1/р = о+ 4 о' = Г/р+ + Г/р~

И = -1/Ме [(о~/п~ - о+/п+)/о2] Б = - X (х2к2Т/еег.) [(о-- Ро+)/о]

(11)

(12) (13)

де а~= 1/р~; о+ = 1/р+ - питомi влектропров1дност! зразка за рахунок переносу заряду по електронних i дтркових траекторт-ях, N - концентрац1я атсшв речовини, n+ i п~ - К1лыисть електронних i д1ркових траекторий на атом, х, F - параметри, що враховують особливост1 зонно* структури матер1алу, е - елементарний заряд, ег- енерпя Фврм1 металу, к -пост!й-на Больцмана, Т - абсолютна температура.

Розрахунок, виконаний за допомогою (11) i (12),дозволив з експериментальних розм1рних залекностей p(d) i R(d) шнвок Ti,Zr,Hi, Uo вирахувати в1дпов1дн1 залежностт p+(d) i р~(й). Ефект Холла в плавках Ni i Pd в дашй робот1 не дослгджував-ся, бо з Л1тератури вхдом! результата дослхдкень тпвок них металхБ, виконан1 is застосуванням 1дентично1 методики.

Подальше трактування одержаних даних зводилось до при-припущання, що розмхрний ефект незалежно впливае на o+i о". Використовуючи висновки теоргй Ы-Ш t Т-Т-П до kojkhoi складо-Boi электропроводностьбуло обчислено параметри переносу заряду по електронних i д^рковнх тразктор1Ях. Для 1люстраци сказаного на рис. 16,в показано po3MipHi залежност1 кшетич-них коефщ1внт1в гопвок мол1бдену та В1ДП0В1ДН1 залежност1 o~(d) i o+(d). Анал1з одержаних результат1В показуе, що в пл!вках досл1дауваних метал1в зернограничне розсшвання сут-тево впливае на перенос заряду по Д1ркових траектор1ях, в той час, як для електронних траекторШ коефшдент зерногра-ничного розс1»вання пор1вняно невеликий. Особливо пом1тно це лроявляеться в шивках молибдену, в яких при значшй довжшп в:гльного пробегу по д:ркових траекторгях (А,* = 140 нм) вклад переносу заряду по дгркових траекторхях суттево менший, hix в масивному металi. В шивках гафнзю взльний npoCir hociib струму практично обмежений розм1рами зерна. Аналог1чна ситу-

ацтя спостэрггалась х в плавках никелю: в [ 4 ] взагал1 не спостер!гали розм1рно! залежност1 о+.

Особливхстю розмхрних залежностей 3(а) шивок Т1 I Ра. е зм1на знаку Б при (1=145 нм для Т1 г при <1=5нм для Рй. Зм1на знаку Б в гшвках Тх I Рй також е наслгдком рхзних роз-м1рних залежностей о+(й) 1 о~(<1).

Постановка результатов обчислення о+ I а~ при р1зних товщшшх шпвки дозволяв перевгрити правом1рн1сть застосу-вання виразу (13) для опису з(й) плхвок дослхджуваних мате-р1ал1в, а також обчислити IX енергчю Фермь Зокрема, в гшвках мо не виявлена розмгрна залежнгсть Б(<1): в д1апазон1 товщин 6 нм <сК 50 нм тормо-е.р.с. приблизно постхйна 1 до-ргвнюе 3=0,42 10~й В/К. Цей результат стае зрозумглим, якщо обчислити сшвв:гдношення (о+- о~)/о, яке також приблизно пост:гйне у вказаному дхапазош товщин. Шдстановка Б I (о+-о~)/о в (13) дозволила вирахувати ер= 6,5 эВ, що добре узгоджуеться з результатами визначення eнepгii ФермХ мол1б-дену. Для Ъ? одержано ег = 5,2 еВ.

Про правом1р1псть використаного пгдходу св1дчить наступив. 3 вираз1в (11-13) випливае, що з результате дослхд-ження р I И пл1вок можна передбачити ххд розмгрноХ залежнос-Б. Под1бний розрахунок проведено для шивок Ът (рисЛг), на якому гхоказаш розм1рнх залежносп 3 (о) та(о+-о~)/о (*). Результата досл1дження термо-е.р.с. плхвок N1 1 Рй добре уз-годжуються з даними, одержавши в роботах Панченка О.АЛ4,5] при дослхдженнх ефекту Холла в шивках щи металхв.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТИ I ВИСНОВКИ I. Розроблеш надвисоковакуумш методики одержання I дослхд-ження електричних властивостей плхвок переххдних й-мета-мв. Використана методика нанесення I вхдпалу плхвок

дозволяв отримувати однор1да1 шшкристалгчш шари металу з незалежними вал товщини гапвок середами лппйними роз-м1рами зерна.

2. Проведена апробащя модельних уявлень Фукса-Зондгеймера, Майадаса-Шацкеса i Телье-Тосе-Пшара для пояснения роз-MipHHx залежностей p(d) i p(d). Показано, що найб!льш над!йн! данi для параметров переносу заряду одержуються при застосуванш вираз1в reopiï Т-Т-П. Обчислено параметра переносу заряду в шавках.

3. Для пояснения розмгрних залежностей Ris використано припущення про незалежний вплив розм1рного ефекту на перенос заряду по електронних i дхркових траекториях. Використовуючи дане припущення, обчислено параметра переносу заряду по електронних i дхркових траекторхях.

4. Анал1з npoueciB переносу заряду по електронних i дгркових TpasKTopiHX показав,що коефшвнт зернограничного розciю-вання для дхркових траекторхй для шивок bcíx дослхдаених

I метал1В перевшцуе вхдповхдний коефщХвнт для електронних трабктор1й,тому в1дносний вклад дхркових траекторий в су-марний перенос заряду в шавках нижчий, Н1Ж в масивному метал1.

5. Результати дослдаення розм1рних залежностей a+(d)i o"(d) дозволяють прогнозувати Х1Д розм1рно1 залежност1 S(d).

6. CyMicHe експериментальне вивчення o(d),R(d) i B(d) дозволяв вирахувати енерпю Ферм i перех1Дного металу. За результатами дослхджень, виконаних в дан1й роботi, обчислено eHepriJO Ферм1 мол1бдену ( eF = 6,5 эВ ), цирконiю (sF = 5,2 эВ), i шкелю (sF = 2,58 еВ).

Ochobhî результата дисертацн опубликовав в таких роботах:

1. Мельничук Б.Л..Панчишин P.O., Стасюк З.В. Гальваномагнит-1шв явления в тонких пленках молибдена, иттрия и скандия. ФММ, 34, вып.1, с.48-53, 1972.

2. Стасюк З.В., Бигун М.М., Мельничук Б.Л., Панчишин P.C. Электронные явления в тонких пленках некоторых переходных металлов. Известия АН СССР,сер.физ.,т.38,с.370-373, 1974.

3. Мельничук Б.Л., Стасюк З.В. Кинетические явления в тонких пленках титана. ФММ, 1978, т.46. вып. 6, C.III5-III7.

4. Мельничук Б.Л.,Стасюк З.В.Явления переноса заряда в пленках циркония. Изв.внеш.уч.зав. Физика, 1991,N12, с.94-97.

5. Мельничук Б.Л., Стасюк З.В. Зернограничное рассеяние носителей тока в тонких пленках металлов группы титана //ФММ - 1992, т. 62, в. 3, с. 53.

6. Мельничук Б.Л., Стасюк З.В. Эффект Холла в пленках гафния // Металлофизика, 1992, т.14, N 3, с. 97.

7. Дума Vi-.fi.. Мельничук Б.Л., Стасюк З.В. Электропроводность и термо.эде пленок никеля и палладия// Изв. высш. уч. завед. Физика, 1992, N 12, с. 33.

8. Дума И.М., Лах К.И., Мельничук Б.Л., Стасюк З.В. Электропроводность гонких пленок ванадия и никеля // Металлофизика, 1993, т.15, в.Т, С. 60.

9. Козак М.М..Мельничук Б.Л.,Стасюк З.В. Электропроводность циркония и гафния. Физическая электроника.Республ.межвед. научно-техн.сборник, Львов, 1986, вып. 33, с. 47-50.

10. Козак М.М..Мельничук Б.Л..Петренко C.B..Проценко И.Е., Стасюк З.В. Электропроводность пленок хрома, циркония и гафния. Физическая электроника, 1990, в.41, с.100-103.

11. Мельничук Б.Л. Po3MipHi явшца в плавках металхв груш титану. BiCHHK Львхвоького ушверситету, сер.фХзична, 1973, вип.8, с. 75-77.

12. Мелышчук Б.Л. .Стасюк З.В. Електропров i дн i с ть та оптичне пропускания iujíbok паладхю. В i сник Львхвського ун-ту, cepifi ф1зична, вип. 23, 1990, с. 97-100.

13. Лопатинський A.I., Мельничук Б.Л., Стасюк З.В. Кшвтичш явища в тонких шавках металib труп скандХю та титану // В зб. ®i3iiKO-xiMi4Hi, структурн! i eMiciñHí властивост1 тонких шпвок i noBepxHi твердого т!ла, в.2 // Шд ред. акад. HAH Укра!ни М.Г.Находкхна.- Запор1жжя, 1995, С.195

14. Ыельничук Б.Л.Размерный эффект в пленках никеля и палладия. В их. "Материалы докладов межобластной научной конференции молодых ученых по проблеме "Физика твердого тела", Львов, 1975, с. 123-126.

15. Пастырский H.A., Стасюк З.В..Каыенецкий P.P. ,Кинах С.П., Путинский З.С.,Козак М.М..Ыельничук Б.Л. Геттерно-ионный

I насос орбитронного типа. A.c. СССР, I9B7, N 1387785.

ЦИТОВАНА Л1ТЕРАТУРА

1. Sondheimer E.H.// Adv.Phys.- 1952, v.1, P. 1.

2. Mayadas A.F. and Shatzkes М.У/ Phys.Rev.B.- 1970.- y.1, N 4.- P. 1382.

3. Tosser A.J., Теliier C.R., Plchard C.R.// Journ.Mat.Sci. 1981.- v. 16, N 5, P. 944. "

4. Панченко O.A.// УФЖ.- 1966.- т. II, N 10, С. 1147.

5. Панченко O.A., Луцишин П.П., Птушшский Ю.Г.// ЖЭТФ.-1969.- т. 66, в. I.- С.. 134.

There are 14 scientific papers and 1 certificate of the authorship represented concerning thin film physics. The influence of the surface and the grain boundary scattering on charge transport in transition metal thin films have been investigated. The experimental results were treated in the frL.ieivork of modified Mayadas-Siia takes and i'eiller-Tosser-Plchard theoretical models.

К защите представлены результаты исследований, •юяожеикых s 14 нау:нкх статьях и одном азтозском свидетельстве яо физике тонких пленок. Изучено влляние поворхност:юго и зесногранлчного гпссеяяия носителей тока на перекос заряда в тонких пленках переходных металлов. Результаты эксперимента обьяснны с помощью модифицированных теоретических''моделей Майадаса-Шацкеса г Телье-Тоссэ-Г&шара.

Ключов1 слова: tokkí пл1вки, переххдн! метали, роз;,прнх занетичш явища, поверхнезе та зернограничне розслювання но-cí IB.

Ms;*'