Сверхпроводящие свойства системы твердых растворов SnTe-PbTe, легированных индием тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГб ол

РОССШСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИ* ИНСТИТУТ ИМЕНИ А.Ф.КОФФЕ

На правах рукописи

ШАХОВ МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 621.315.592

СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ БпТе-РЬТе, ЛЕГИРОВАННЫХ ИВДИЕМ

(01.04.10 - физика полупроводников и диэлектрикоз)

АВТОРГФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физихо-математичеоких наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН.

1

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Парфеньев Р.В.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Прокофьева Л.В.,

Ведущая организация - Российский государственный- педагогический университет им. А.И.Герцена.

на заседании специализированного совета * К 003.23.02 при Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26.

С- диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОТ И им. А.Ф.Иоффе РАН. ;

кандидат физико-математических наук Лыков Сергей Николаевич .

Защита состоится

/Р часов

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного . сочоте К 003.23.02.

сандидат физико-математических наук /С.И.Бяхолдин/

0Б1ЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ту иТ

Актуальность темы. Полупроводниковые соединения А В и твирдые раствори па их основе характеризуются уникальным набором физических свойств, которые определяют их применение в инфракрасной технике, оптоэлектронике, термоэлектрических преобразователях и тензометрии. Узкозонные материалы этой системы успешно используются в качестве детекторов и источников ЮС излучения в области длин волн 4-20мкм, тогда кок сильнолегированные халькогениды свинца и олова с концентрацией

ОТ рр

носителей заряда .10 +10 см применяются для создания термоэлектрических элементов различных устройств. Кроме того, как показали' исследования последних лет, необычными свойствами обладают соединения А^В^, легированные элементами III группы периодической системы Менделеева -индием и таллием. Если в РЬТе, легированном 1п, в области гелиевых температур наблюдается долговременные процессы релаксации концентрации .избыточных (неравновесных) носителей заряда, то в БпТе, легированном 1п, и РЪТе с примесью Т1 при низких температурах наблюдаются возникновение квантового когерентного состояния -сверхпроводимости при заполнении носителями полосы примесных состояний в валентной зоне указанных материалов. Обнаружение отмеченных необычных низкотемпературных явлений в А^В7' расширяет возможности применений материалов этой системы.

Можно утверждать, что тема диссертационной работы является актуальной, так как она посвящена изучению свойств нового класса сверхпроводящих материалов -полупроводниковых соединений на основе с квазилокальными примесными состояниями.

Цель работы заключалась в решении следующих задвч;

1) Экспериментальное изучение сверхпроводящего состояния в непрерывном ряде твердых растворов системы БпТе-РЬТе, легированных индием.

2) Выявление зависимостей сверхпроводящих параметров от состава материала, типа и уровня легирования.

3) Определение состава материала о оптимальными сверл фоволяс.ими параметрами на основе системы 5аТе РЬТе.

4) Сопоставление параметров сверхпроводящего состояния в пленочных и объемных образцах Sn(_zPbzTe<In> разного состава.

Научная новизна. В результате проведенных исследований: I1 Впервые получена информация о сверхпроводящих параметрах твердых растворов SnTe-PbTe в широком интервале составов (содержание РЬ) и концентраций легирующих примесей (In, избыточный Те).

2) Обнаружено, что сверхпроводящие -войства SnTe<In> и Sri, „Pb_Te<In> зависят как от степени заполнения полосы

• С*

примесных состояний In, так и от расположения примесной полосы относительно края 2-ионы тяжелых дырок с большой плотностью состояний.

3) Установлены немонотонные зависимости сверхпроводящих характеристик Sn1_zPbzTe<In> от z при неизменном уровне легирования In, а также от уровня легирования избыточной (по сравнению с индием) примесью.

4) В тонких слоях, полученных на слюде методом мгновенного распыления шихты в вакууме, обнаружено распределение примеси In по толщине, определяющее сверхпроводящие свойства таких пленок. Получены сверхпроводящие поликристаллическга пленки легированных In твердых растворов SnTe-PbTe с ТС»4К.

Практическое значение работы:

Разработана и создана автоматизированная система сбора и обработки данных для измерений гальваномагнитных эффектов в проводниках, в широком интервале магнитных полей и температур.

На основе знаний сверхпроводящих свойств твердого раствора Sn)_zPb2;J.e<In> предложен способ получения нового материала с оптимальными сверхпроводящими параметрами, что важно при изготовлении шихты для напыления сверхпроводящих пленок и многослойных структур на их основе. Новый . сверхпроводящий материал защищен авторским свидетельством.

Сопоставление сверхпроводящих и нормальных сеойств тонких пленок и объемного материала важно для создания сверхпроводящих пленок с заданными свойствами, необходимыми для СВЧ приемников и

('•OJiOKCTJK'B.

На защиту выносятся следувдие основные положения:. О- Обнаружено, что основные сверхпроводящие характеристики

материала Бп1_2РЪ2Те<1п> - критическая температура и второе критическое магнитное поле - немонотонным образом зависят как от уровня дополнительного легирования (при неизменном составе), так и от содержания РЬ в ' твердом растворе Зп1_2РЬ2Те<1п> при одной и той же концентрации 1п.

2) Определены значения сверхпроводящих параметров и их связь с электрическими свойствами в нормальном состоянии для системы БпТе-РЬТе с гшимэсью 1п. Совокупность полученных данных, описывается моделью частично заполненной носителями примесной полосы 1п на фоне энергетического спектра валентной зоны

3п1-2рЬиТе.

3) Установлено, то сверхпроводящие параметры материала Зп1_2РЬ2Те<1п> резко уменьшаются при выходе полосы примесных состояний 1п из "тяжелой" валентной Е-зоны полупроводника.

4) Предложен новый сверхпроводящий материал с оптимальными для изученной системы значениями сверхпроводящих параметров.

б) Изучены сверхпроводящие свойства тонких пленок системы Бп)_2РЬ2Те<1п> на слюде с Тс и близкими к соответствующим

значениям для объемного материала. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 24 Всесоюзном совещании по физике низких температур (Тбилиси, 1986г.), 19 Международной конференции по физике полупроводников (Варшава, 1988г.), 26 Всесоюзном совещании по физике низких температур (Донецк, 1990г.), 19 Международной конференции по физике низких температур (Брайтон, 1991г.), 8 Международной конференции по тройным и многокомпонентным соединениям (Кишинев, 1990г.) и опубликованы в 12 печатных работах, включая доклада и тезисы конференции. Получено одно авторское спидетвльство.

Публикации. Основные результаты исследования изложены в 12 печатных работах, которые перечислены в конце автореферата.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Содержит 122 страницы машинописного текста с 43 рисунками и 6 таблицами. Еиблиогрпфич включает 61 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулированы основные цели и задачи работы, изложены защищаемые положения, научная, практическая значимость и дана общая характеристика работы.

В первой главе приведен обзор литературных данных о зонной структуре и кинетических свойствах системы твердых растворов PbTe-SnTe, легированными элементами III группы периодической c/ctömh Менделеева- таллием и индием. В заключении главы сформулированы задачи исследованйя.

Фундаментальной особенностью твердых растворов на основе соединений Ar/BVI является регулируемое изменение зонной структуры и ширины запрещенной зоны в зависимости от состава, вплоть до осуществления бе «целевого (s =0). состояния в интересующей нас системе PbgSn^Te при 2=0,65 (Т=77К). Нромо того, для управления свойствами твердых растворов разного состава важно знеть не только взаимное расположение краев энергетических зон, но и спектр примесных состояний и дефектов. Для управления свойствам... бинарных соединений оказалось существенным легирование яаовалентными примесями, замещающими малую долю (до 1-2ат.%) атомов металла или халькогена, изменяющими не только концентрацию носителе* токз, но и время жизни неравновесных носителей.

Необычность свойств халькогенидов свинца и олова с примесями III группы (In и Т1) связана с образованием квазилокальных прнмесньх состояний на фоне разрешенных состояний зоны проводимости (РЬТе<1п> или валентной зоны (РЪТе<Т1> или SnTe<In>). Впервые модель квазилокального уровня в зоне проводимости для примеси In в РЬТе была предложена В.И.Кайдановым в 1Э71г. В дальнейшем было установлено, что примесь TI также создает квагилокальше состорния, но в валентной зоне тьллурида свинца. Заполнение примесных состоянЫ электронами и обмен электронов между примесными и зонными состояниями в такой модели от-вдел/ют х&ралтрр ноют физических свойств этих материалов при низких температурах:

а) nose-ieir/.e долговременных релаксационных процессов в PtVIt?

и Р!^ Бп^Те, легированных 1п, при освещении и приложении си ьного магнитного поля;

б) переход в сверхпроводящее состояние ГоТе с примэсью Т1 при Т«1,4К.

в) стабилизация уровня Ферми при заполнении примесной полосы кьазилокальных состояний таллия дырками и резонансное рассеяние дырок на примеси Т1 в этом случае.

Аналогичное влияние окапвает введение примеси 1п на электрические свойства БпТе. Наблюдается стабилизация концентрации дырок при легировании дополнительным акцептором сверхпроводимость при температурах, значительно превышающих предельную ТС=0,23К для нелегированного БпТе с избытком теллура и резонансное рассеяние дырок. Для выявления роли примесных квазплокальных состояний 1п в усилении сверхпроводящих свойств сильнолегированного ЬлТе необходимо было провести исследование сверхпроводящих и электрических свойств материала при рая лм уровне легирования 1п совместно с другими примесями. Актуальным представлялось также исследование сверхпроводящих характеристик, твердых растворов РЬ1_хЗпхТе<1п>, в которых взаимное расположение краев зон и примесной полосы 1п зависит от состава соединения.

Во второй главе описан разработанный и изготовленный экспериментальный комплекс для проведения низкотемпературных измерений электрических свойств проводников в магнитных полях. Приведены блок-схемы узлов установки, в частности , блока прецизионной стабилизации и развертки магнитного поля в электромагните до 1,4Т и сверхпроводящем соленоиде до 7Т. Автоматизированный комплекс позволил реализовать следующие возможности: оперативное управление экспериментом по магнитному полю и температуре, многоканальный сбор информации (до 16 каналов одновременно), накопление и обработка эксперк штальных данных.

Объектами исследования были выбраны бинарное соединение ЗпТе и твердые раствори Зп^РЬ^Те (а$0,65), легированные индием (до 20ат.%) и избыточным теллуром (до бат.%). Из шихты материалов БпТе<1п> и РЬ2Зп1_2Те<1п>, обладающих сверхпроводящими свойствами, были приготовлены методом термического испарения и вакууме полукристаллические тонкие шинки на слюде, сверхпроводящие свойстя. которых изучались наряду с обьемяич

- е -

материалом.

Обсуждаются вопросы о структурной однородности исследуемых материалов. Данные микрорентгеновского анализа свидетельствуют о соответствии состава обьемных образцов (по закладко) химической формуле и об отсутствчи следов выпадения второй фазы во всем указанном диапазоне изменения концентраций легирующих примесей.

Низкотемпературные измерения были выполнены на установке °Не в температурном интервале 0,4+3,2К или нэп средетвенно в гадком 4Не. Исследования параметров образцов в нормальном и сверхпроводящем состоянии выполнялись на постоянном токе 4х зондовым методом. Проведена оценка погрешности измерения изучаемых величин.

В третьей главе излагаются результаты исследования влияния уровня легирования акцепторной примесью на сверхпроводящее состояние в Бп1_х1пхТе1+у при различных содержаниях легирующих тримесей 1п (до 16ат.%) и Те (до 6ат.%). Полученные результаты обсувдаются в модели образования примесной полосы кве илокализованных состояний тп в валентной зоне ЭпТе и ее заполнение. Выявлена корреляция мезду электрическими характеристиками в нормальном состоянии и сверхпроводящими параметрами соединения при легировании избыточным теллуром.

В электрических свойствах БпТе наиболее ярко квазилокальные состояния индия проявляются в стабилизации концентрации дырок при изменены- концентрации избыточного Те. При легировании 1п образуется два состояния на атом примеси, и примесная полоса квазилокальных состояний индия была бы заполнена электронами наполовину, если бы выше ее по энергии отсутствовали заполненные состояния валентной з ны. При их наличии заполнение полосы примесных состояний дырками становится меньше 1/2. Дополнительное легирование электроактивной примесью, не создающей локальных уровней в зоне, позволяет изменить заполнение дырками примеснпй полисы состояний 1п, вплот ■ до появления роста холловской концентрации дырок поьле заполнения полосы, т.е. при ?у/х>;.

Введение индия в БпТе приводит к резкому уменьшению рлектролровэднэсти и холловской подвижности дырок И-о уке при малых х и сохранению малой величины й-о (характерной для резонансного рассеяния) в сильнолегировшиыг 1п образцах вплоть

до 2у/х=1. Отметим, что в области легирования 2у/х>1 для образцов с 2,5 и бат.Ип наблюдается возрастание подвижности, и ее значения приближаются к значениям подвижностей, которые имеют место в БпТе без 1п при тех же концентрациях дырок. Используя экспериментальные данные, вычислили сечения рассеяния на примеси 1п в образцах с х=0,05+0,16. Максимум сечения рассеяния зонных дырок соответствует 2у/х<*0,8+1, что можно связать с прохождением уровня Ферми полосы примесных состояний.

Введете индия (>2ат.%) приводит ч росту Тс в БпТе практически на порядок при сравнимых концентрациях дырок, что связано с вхождением-уровня Ферми в пределы примесной полосы 1п. Бе? дополнительного легирования Те (у=0) сверхпроводящие параметры Тс и сШ(. /с!Т | монотонно возрастают о увеличением

концентрации 1п. Во р^ех легированных 1п образцах впТе рост Тс сопровождается возрастанием плотности со тояний N(0), вычисленной на. основании экспериментальных данных рм и <1Нс^/с1Т | щ .

Используя дополнительное легирование акцепторной примесью, можно изменять положение уровня Ферми в гримесной полосе. Зависимости Тс и производной второго критического поля от концентрации избыточного Те для всех серий образцов имеют вид кривых с максимумом, соответствующим пересечению уровнем Ферми середины полосы примесных состояний 1п. Увеличение содержания 1п до х--0,16 позволило поднять максимальное значение Тс до 2.35К и Пс (0)=0,69ТС»<ШС /йТ|г_,т до 12,5кЭ. Одновременно наблюдается

рост плотности состояний N(0) в максимуме. Ширина колокола кривых по у увеличивается пропорционально содержанию 1п, поэтому в приведенных координатах 2у/х максимумы кривых размыты одинаково (рис.1). Зависимости сверхпроводящих параметров Тс, Нс(0) и N(0)

от 2у/'х обнаруживают четкую корреляцию: Положения максимумов кривых совпадают и лежат в области 2у/х~0,3+0,4. Выходу Ер из полосы (при выполнении условия 2у/х>1) соответствует возрастание подвижности и резкое падение величин сверхпроводящих пар>т>этров.

Таким образом, дополнительное легирование БпТе акцепторной примесью (избыточным Те) позволяет варьировать положение Ер относительно ^жа плотности примесных состояний вплоть до выхода

Ер из примесной полосы. При этом изменяются как кинетические свойства соединения в нормальном состоянии, так и сверхпроводящие свойства, зависящие от плотности состояний на уровне Ферми.

2у/х 2у/х

Рис Л. • Влияние относительного легирования избыточным теллуром на сверхпроводящие характеристики Бп^ _х1пхТе1 1-х=0,025; 2-0,05; 3-0,08; 4-0,12; 5-0,16.

В.четвертой главе изложены результаты по влиянию замещения атомов Эп на РЬ на сверхпроводящие свойства твердого раствора Бп^Р^Те, легированного 1п. Определены' оптимальный состав и уровень легирования для получения максимальной температуры сверхпроводящего перехода в данной системе.

В первом параграфе приведены результаты исследования поликристаллических образцов, состав которых соответствовал формуле (РЬ0 ^Бпг) 8)0 951по 0оТе1+у Дополнительное легирование Те ,зб позволило упраьлятъ положением уровня Ферми в пределах пржесной полосы квазилокальных состояний 1п. Слабое изменение холловсхой концентрации дырок р^* соответствует постепенному ?агсолн?кию дыркт.ш примесной полосы 1п по мере увеличения котоеитргдам Те б . При этом удельное сопротивление в нормальном

состоянии рн достигает максимального значения, что указывает на сохранение резонансного рассеяния дырок в примесную полосу 1п в твердых растворах. При выходе уровня Ферми из полосы 1п резонансное рассеяние исчезает и подвижность дырок растет (при концентрации Теи„^ >2отЛ).

Исследования показали, что параметры сверхпроводящего перехода в твердом растворе (ТСшх=2,65К) превышают значения в граничном соединении ^о 951п0 0^Те1+у ^ТСгпах=1и такЖ9 немоното!шо зависят от содержания ТеКЗ(^. Немонотонные зависимости Тс и N(0) от у, как • и в Бпд 951п0 05Те1+у соответствуют прохождению уровня Ферми через примесную полосу 1п при легировании Теид0 . Однако максимумы Тс и N(0) смещены в сторону стехиометрического состава уЭти данные указывают на изменение заполнения примесной полосы 1п без избыточного Те (у=0) в твердом растворе (г=0,2) из-за ее смещения по энергии к потолку валентной зоны при введении РЬ. Результаты исследований позволяют заключить, что замещение Бп свинцом в 5п1_х1пхТе1+у приводит к уменьшеипо концентрации свободных дырок в области стабилизации из-за смещения полосы и увеличению Тс при всех у<0,02. Последнее, по-видимому, связано с сужением примесной полосы 1п по мере введения свинца в Бл, 1пхТе (при х=сопз1:) и. соответственно, ростом тлотностч состояний в максимуме.

При рассмотрении физических свойств твердого раствора (РЬ2Зп<_.2)1пуТе важно отметить, что с увеличением г происходит сближение Ъ-экстремумов валентной зоны и зоны проводимости, а полоса примесных состояний 1п смещается к потолку валентной Ь-зоны . При этом энергетическое положение максимума 2-зоны тяжелых дырок изменяется с ростом ъ значительно слабев. системы твердых растворов, легированных 1п, представляло' интерес проследить специфику изменения параметров сверхпроводящего перехода при относительном изменении положения полосы 1п и выходе ее из энергетического спектра состояний валентной 2-зоны тяжелых дырок с большой плотностью состояний.

По мере увеличения концентрации свинца в тве рдом растворе концентрация дырок на уровне стабилизации при 2=0,05 и у-О падает как функция от ъ вследствие фиб.чижения полосы примесных состояний, .определяющей положение уровня Ферми, к потолку

валентной Ь-зоны. При больших концентрациях 1п (>8ат.%) увеличивается ширина примесной зоны и ее смещение ьри изменении 2 не столь заметно сказывается на рн*.

При замещении олова свинцом удается существенно повысить сверхпроводящие параметры материала. Получе.чные аависимости Т (2) и Н (а) немонотонны, их максимальные значения для данного

к»

состава определяются уровнем легирования 1п (рис.2).

Нг (О).кОе

2

О 10 20 30 40 SO 60

Pb, al%

Рис.2. Изменение

О 10 20 30 40 50 60

Pb, at% .

сверхпроводящих параметров в твердых растворах (РЬ2Зп1_2)1пхТе в зависимости от содержания свинца, в образцах с фиксированным содержанием индия: 1-х=0,03; 2-0,04; 3-0,05; 4-0,08; Б-0,12; 6-0,16; 7-0,2.

Такие зависимости объясняются изменением зонной структуры и пнерготического положения полосы 1п в (РЬ Бп, ). Лп,Те. При малом содеикании 1п (х=0,03+0,08) по мере возрастания г примесная полоса 1п смещается к потолку валентной зоны, ее перекрытие о валентной Е-зоной уменьшается. По-видимому, при г>0,25-»0,4 примесная полоса выходит из 2-валентной зоны РЬ Бп, Те, облидищей большей плотностью состояний, чем 1,-зона. При этом

смещение уровня Ферми вместе с примесной зоной на опыте приводит

к понижению Тс^О,4К. При больших концентрациях 1п (х<0,2) полоса

уширяется и смещается в глубь валентной Е-зоны, т.е. ее движение с

ростом г начинается из более глубокого положения. Поэтому

уменьшение перекрытия примесной полосы и Е-эоны с ростом з

становится существенным только при больших содержаниях РЪ г>0,Б,

когда на опыте наблюдалось падение Т. и Н„ (0). Максимальное

2

значение Т »4,2К было получено для состава о х=0,2 и г=0,5.

О

В заключительном параграфе рассматриваются выводы

теоретической модели сверхпроводимости в материалах с переменной

валентностью (разной степенью заполнения примесных состояний в

данном случае). Учет примесных локализованных состояний в

разрешенной зоне и их взаимодействие с решеткой позволил

А.А.Шеланкову объяснить особенности поведения примесей III группы

VI VI

(1п и Т1) в соединениях А В . При этом появление дополнительного электрон-электронного взаимодействия, приводящего к сверхпроводящему состоянию, связывается с виртуальным (динамическим) смещением положения локализованного примесного уровня за счет взаимодействия с решеткой (поляронный сдвиг).

В пятой главе изложены результаты исследования сверхпроводящего перехода в тонких слоях РЪ22п1_2Те<1п>, напыленных на < тюду из шихты разного состава. Толщина пленок была порядка 1мкм. Для напыления пленок была выбрана шихта двух серий:

1) с постоянным содержанием индия (5атЛ) и переменным "составом г, когда наблюдается зависимость Т.(г) с максимумов;

2) с постоянным содержанием свинца (г=0 и 2=0,4) и разным содержанием индия до 20атЛ, что позволило получить обьемный материал с максимально высокой ТС>4.2К (рис.2).

Поскольку сверхпроводящие свойства исследованных материалов определяются плотностью примесных состояний 1п и степенью их заполнения, представляло интерес сопоставить сверхпроводящие и нормальные свойства пленок с данными о распределении 1п в слоях разного состава. Отметим, что максимальные значения Т„ и с!Н„ /йТ

и V-2

в пленках близки к соответствующим величинем в объемных образцах.

Анализ распределения I- мпон^чтов в пленках разного состава позволил установить некоторые сбшив закономерности.

Приповерхностный слой значительно сбогащен индием, превышающим содержание 1п в шихте. Наблюдаемое перераспределена 1п и Бп (РЬ) и избыток Те приводит к сложной системе соединений и оксидов в

о

приповерхностной области пленок (<500А). Тем не менее, измерения электрических параметров и характеристик сверхпроводящего перехода пленок позволяют сделать следующие заключония.

1) Исследования сверхпроводящего перехода в тонких слоях

РЬ Би^ТесЬ» г=0+0,4 на слюде подтверждают необычно высокую для

полупроводников критическую температуру Тс и критическое

магнитное поле Н„ в пленках, как и в объемном материале, хотя 2

ширина сверхпроводящего перехода больше, чем в объемных образцах (из-за переменного состава по глубине пленки).

2) Максимальная критическая температур:- Тс в пленках БпТе<1п> выше, чем в объемных образцах шихты, из которой напылялась пленка. Это относится и к слоям РЬг5п1_аТе<1п>, напиленным из шихты с малым содержание!.. Тп (5ат.Ж). Этот результат объясняется ' превышением концентрации индия ь приповерхностном слое по сравнению с его содержанием в шихте, поэтому может образоваться слой с оптимальными параметрами, определяемыми соотношением между концентрациями 1п и РЬ.

3) При большом содержании свинца (г~0.'4) Тс в пленках была как близкой к оптимальной ТС«<4К, так и несколько ниже за счет изменения г в приповерхностном слое, к величине которого Т-чувствительна. В объемных образцах при я>0,6 сверхпроводящий переход не наблюдается при Т>0,4К. Поэтому появление в пленке областей с г>0.6 может привести к изменению сопротивления до. некоторого конечного значения, определяемого относительными размерами таких областей и их перекрытием. Отжиг до 200°С приводит к более равномерному распределению компонентов и к устранению подставки в электросопротивлении в ряде случаев.

Таким образом, обогащение 1п приповерхностного слоя играет определяющую роль в сверхпроводящих свойствах исследованных пленок РЬ.,5п1 _^,Те<1п>. Наличие тонкого слоя с высокими 'сверхпроводящими параметрами представляет интерес для использования таких пленок в болометрических целях с рабочей температурой элемента, близкой или равной температуре кипения

жидкого гелия.

В заключении сформулированы основные результаты работы и выводы.

ОСНОВНЫЕ БНВОДЦ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенных исследований, используя разработанную и изготовленную наш систему автоматизированного сбора и обработки данных при измерениях гальваномагштных эффектов в проводниках в широком интервале магнитных полей и температур, были решены следующие задачи:

1) Впервые получена информация о сверхпроводящих параметрах непрерывного ряпа твердых растворов БпТе-РЬТе в широком интервале составов (содержание РЬ по отношению к Бп) и концентраций легирующих примесей (1п, избыточный Те).

2) Обнаружены немонотонные зависимости сверхпроводящих характеристик (Бп1_2РЬ2)1_х1пхТе от-состава г при неизменном уроЕ.;е легирования (х) Гп, а также от уровня легирования избыточной (по сравнению с 1п) иримесью. Установлено; что сверхпроводящие свойства Бп^Гп^Те и (8п1_г,РЬ2)|_211гхТе зависят как от степени заполнения полосы примесных состояний Хп, так и от расположения примесной полосы относительно края 2-зоны тяжелых дырок о большой плотностью состояний.

3) Определен состав материала с оптимальными сверхпроводящими параметрами в системе ТЕардох раствороп БпТе-РЬТе. На основе экспериментальных зависимостей сверхпроводящих свойств твердого раствора (Зп (_ 11 _х1пгТе предложен способ получения нового материала с оптимальными сверхпроводящяки параметрам, что важно при изготовления шихты для напыления сверхпроводящих пленок и структур на их основе. Новый сверхпроводящий материал защищен авторским свидетельством.

4) Сопоставлены параметры сверхпроводящего состояния в пленочных и объемных образце* ^Бп^РЬ, )1_11а[Те рапного состбЕа. 2 тонких слоях, полученных на слюде методом термического распыления пихты и вакууме, обнаружено распре деление принеси 1п по толщине, определ.^лй'зе сьерхпрезодягие свойства таких пленок. Получены сверхпроводящие полукристаллические пленкл

легированных In твердых растворов с ТС*4К.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Бушмарина Г.С., Драбкин И.А., Компанией В.В., Парфеньев Р.В., Шамшур Д.В., Шахов М.А. Сверхпроводящий переход в SnTe, легированном индием.// ФТТ. 1986. Т.28. В.4. C.I094-1099.

2. Бушмарина Г.С., Драбкин И.А., Парфеньев Р.В., Шамшур Д.В., Шахов М.А. Особенности сверхпроводящего перехода в теллуриде олова и твердых растворах на его основе, легированных индием.// 24 Всес. совещание по физике низких температур. Тбилиси. 1986. 4.1. С.126.

3. Drabkin I.A., Mashovets D.V., Farfenlev R.V., Shakhov M.A., Shamahur D.". Superconductivity In semiconductor solid solution PbzSn1-2Te doped with Indium.// Proc. 19th. Int. Conf. Phys. Semiconductor. Warsaw. Poland. 1988. P.1255-1256.

4. Бушмарина Г.С., Драбкин И.А., Машовец Д.В., Парфеньев Р.В., Шамшур Д.В., Шахов М.А., Шеланков АЛ., Шубников М.Л. Сверхпроводимость полупроводниковых соединений с квазилокальными примесными состояниями.// "Основные результаты научной деятельности ФТИ 1988", C.I08-II0. Ленинград.ФТИ.1989.

б. Бушмарина Г.0., Драбкин И.А., Парфеньев Р.В., Шамшур Д.В., Шахов М.А. Сверхпроводящий полупроводниковый материал.// А.С.* 1686985.1990.

6. Бушмарина Г.С., Драбкин И.А., Машовец Д.В., Парфеньев Р.В., Шамшур Д.В., Шахов М.А. Оптимизация параметров сверхпроводящего состояния в системе^ PbTe-SnTe при легировании индием.// TeaДокладов~26Всесоюзн. совещания по физике низких температур. Донецк. 1990. T.I. С.89.

7. Bushmarina G.S., Drabkin I.A., Mashovets D.V., Parfenlev R.V., Shakhov M.A., Shamshur D.V. Superconducting properties of the SnTe-PbTe syatem doped with indium.// Abstracts of 19th Int. Conf. on low Temperature Physics. Brighton. Sussex. UK. 1990.

8. P.uahmarlna G.S., Drabkin I.A., Mashovets D.V., Parfenlev *R.V., Shakhov M.A., Shamshur D.V., Taratynova A.K. Superconductivity In the system SnTe-PbTe with quasillocai Jmpurlty states.// Abstracts of In. 8th. Int. Corif. on ternary

and multlnary compounds. Kishinev. 1990. P.322.

9. Bushrnarlna G.S., Drabkln I.A., Mashoveta D.V., Parfenlev R.V., Shakhov M.A., Shamnhur D.V. Superconducting properties of the SnTe-PbTe system doped with indium.// Physlca B. V.169. 1991. P.687-688.

10. Bakulln E.A., Boittov Yu.A., Mashoveta D.V., Parfenlev R.V., Safonchik M.O., Shakhov M.A., Sharcshur D.V. Superconducting state of thin layers of PbzSn.|_zTe doped with Indium.// Abstr. h^S-HTSC III. Kanasava. Japan. 1991. P124.

11. Бакулин E.A., Данилов B.A., Парфеньев P.В., Шампур Д.В., Шахов М.А. Сверхпроводимость и распределение компонентов в тонких слоях PbzSnj_zTe, легированных индием.// Тезисы докладов XXIX Совещания по физике низких температур. Казань. 1992. 4.1. С.212.

12. Бакулин Е.А., Данилов В.А.,' Парфеньев Р.В., Светлов В.Н., Шамшур Д.В., Шахов М.А. Сверхпроводимость и распределение компонентов в тонких слоях PbzSnj_zTe, легированных индием.// ФГТ. 1993. Т.35. N I. С.173.

РТП ПИЯФ,зак.б98,тир.Ю0,уч.-изд.л.0,8; 3/Х1-1993г. Бесплатно