Главная  Пленочные термоэлементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [ 43 ] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]


Рис. 2.30. Температурные зависимости коэффициентов Холла (а), термо-ЭДС (б), поцеречного ЭНЭ (г) и удельной электропроводности (в) в пленках j3 - Bio sSbi gTeg толш,иной 0,14 мкм до отжига (1), после отжига в течение 0,5 (2) и 6 ч (3) на воздухе при Т = 315° С

J-3 - пленки на слюде, J-5 - пленки на полиимиде

зывает, что основной причиной, приводящей к резкому уменьшению о после отжига, является образование запорных прослоек ло границам блоков.

В случае толстых пленок (d 1 мкм), в которых кислород образует высокоомные прослойки только в верхнем слое толщиной окисл, можно оценить сокисл ПО измонению сопротивления пле-лок после отжига, приписав увеличение сопротивления только уменьшению эффективного сечения пленки. Для большей основа-




Рис. 2.31. Зависимость толщины непроводящего слоя от времени отжига при Т - 325 (1), 315 (2, 2% 300 (3, 3\ 6), 275 (4, 4) и 200° С (5, 5) для составов п - Bii-5Sbj,25Te3 {1) и р - Bio,5Sbi,5Te3 [2-6)

1-6 - пленки на слюде, 2-5 - на полиимиде,

6 - пленка покрытая полимером (см. разд. 4.2)

тельности предложенного допущения эти измерения выполнены при температуре 80 К, при которой Оисх намного превышает Оисх при 300 К, в то время как проводимости в верхнем слое йокисл практически не меняется (см. рис. 2,30, в).

На рис. 2.31 представлены зависимости сокисл от времени и температуры отжига для пленок р - BiosSbisTea, напыленных на слюду и полиимид. Для поликристаллических пленок, напыленных на аморфную подложку, толщина йокисл значительно больше, чем для монокристаллических пленок на слюде. Это, по-видимому, связано с большей концентрацией дислокаций в поликристаллических пленках (см. гл. 2), по которым, как указывалось, преимущественно диффундирует кислород.

Для подтверждения определяющей роли кислорода в изменении электрофизических свойств пленок р - BiosSbi 5X03 при отжиге их на воздухе, при тех же температурах был выполнен отжиг толстых пленок в чистом кислороде. Характер изменения электрофизических свойств пленок после отжига в кислороде оказался таким же, как и при отжиге на воздухе, с той только разницей, что увеличение сопртивления пленок при отжиге в кислороде происходило более интенсивно. Величина йокисл после отжига в кислороде оказалась примерно в 3 раза выше, чем после отжига пленок на воздухе. На основании этих результатов в пленках р - Bio,5Sbi,5Te3 были оценены коэффициент диффузии кислорода Z), энергия активации йакт, а также критическая концентрация TVkp, при которой окисные прослойки практически полностью обволакивают границы блоков, препятствуя тем самым прохождению по ним тока. Решение уравнения диффузии в этом случае, согласно [193], имеет вид

iV(.,.)=iV,(i erf)

(2.3)

где Nq, N {х, t) - концентрация атомов кислорода на поверхности и на глубине х соответственно. В данном случае имеем два



уравнения, описывающие диффузию: при отжиге пленок на воздухе и в кислороде. В интервале температур отжига 200-315° С величина D для пленок р - BiogSbigTeg, напыленных на слюду, изменяется от 4,610~i до5-10~1см2/с. Величина ёакт, определенная из зависимости D (Г), оказалась равной 1,5 эВ, а TVp равна 7.101« см-з.

Влияние кислорода на свойства пленок BigTog-ShgTos (Bii,75Sbo,25Te3) -тица проводимости изучалось в [194]. Исследовались пленки с концентрацией заряда (1 ~- 6)-10® см~. Предельная температура отжига пленок п - Bii,75Sbo,25Te3 несколько выше, чем для пленок р - BiogSbi.gToa и составляет 325° С. Отжиг на воздухе при Готж -

275° С в течение 50 ч не приводит к заметному изменению свойств пленок. При увеличении температуры отжига до Готж = 300° С и выше заметно увеличивается концентрация носителей заряда за счет донорного легирования кислородом. Показано, что характер изменения подвижности Uy. зависит от структуры пленки. Так, для совершенных пленок на слюде после отжига в течение 10 ч при Готж 300° С наблюдается увеличение подвижности в 1,2-1,3 раза. В то же время для поликристаллических пленок на аморфной подложке после такого же отжига подвижность уменьшается. После отжига при более высокой температуре Готж = 325° С подвижность уменьшается и в совершенных пленках. Такой характер изменения подвижности может быть связан с двумя механизмами воздействия кислорода. Как отмечалось выше, кислород, являясь донорной примесью и скапливаясь на границах блоков, уменьшает их отрицательный заряд, сглаживая тем самым первоначальный потенциальный рельеф для основных носителей - электронов (см. далее главу 3). Это в свою очередь должно увеличивать их подвижность. Кроме того, так же как и в пленках р - BiogSbigTog, на границах блоков может происходить интенсивное окисление, приводящее к образовангю высокоомных прослоек. Второй механизм усиливается по мере увеличения диффузии кислорода либо за счет дефектности структуры, либо за счет роста температуры оТжига.

Из изменения сопротивления пленок при 80 К после их отжига »та воздухе при Готж = 325° С оценена величина сокисл - толщина верхнего слоя пленки, не участвующего в проводимости. Результаты расчета окисл Для пленок п - Bii,75Sbo,25Te3 показаны на рис. 2.31. Как видно из рисунка, толщина сокисл в пленках п - Bii,75Sbo,85Te3, напыленных на слюду, ниже, чем в пленках р- Bio.sSbisTes, отожженных при Готж = 315° С. Это, по-видимому, связано с противоположным влиянием донорного эффекта кислорода на потенциальный рельеф в пленках п- и р-типов.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [ 43 ] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

0.0008