Электрические характеристики оксида цинка, имплантированного высокой дозой ионов 3d-металлов на постоянном и переменном токе

Abstract

В целях модификации электронно-транспортных характеристик монокристаллические пластины оксида цинка имплан-тированы высокой дозой (1,5 ∙ 1017 cм–2) ионов Mn+, Fe+, Co+, Ni+ с энергией 40 кэВ при плотности ионного тока 4,0 мкA/cм2. Изучены температурные зависимости сопротивления в интервале Т = 300… 2,5 К, а также частотные зависимости в диапазоне 25 Гц – 1 МГц при Т = 300 К. Переход от диэлектрического к металлическому режиму переноса электронов, обусловленный формированием перколяционного проводящего кластера, обнаружен только при имплантации ионов кобальта. При низких температурах на диэлектрической стороне перехода «диэлектрик – металл» перенос заряда осуществляется туннелированием электронов через флуктуации зоны проводимости сильно разупорядоченного имплантацией модифицированного слоя, а на металлической стороне перехода электронный транспорт в модифицированном слое определяют процессы слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия. = Monocrystalline plates of zinc oxide have been implanted by high doses (1,5 ∙ 1017 cm–2) of Mn+, Fe+, Co+, Ni+ ions with the energy 40 keV at the ion current density 4,0 μA/cm2 to modify their electron-transport properties. The temperature dependence of resistance in the temperature range Т = 300… 2,5 К as well as DC and AC electrical characteristics have been measured in the frequency range from 25 Hz to 1 MHz at Т = 300 К. The transition from insulating to metallic regime of conductivity is observed only for implantation of cobalt ions. At low temperatures on the insulating side of the insulator-to-metal transition the charge transport is determined by the electrons tunneling through fluctuations of conduction band in the heavily disordered modified layer of a semiconductor. On the metallic side of the insulator-to-metal transition the processes of weak localization and electron-electron interactions are dominant.