Гигантский магнитоимпеданс в гибридных композиционных барьерах Шоттки : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. К. Федотов

Abstract

Объектом исследования являются структуры Ni/SiO2/Si и Ni/Si. Цель работы – исследование влияния температуры, электрического и магнитного поля на электрофизические характеристики объектов исследования. Основные методы исследования: сканирующая электронная микроскопия, атомная силовая микроскопия, измерение проводимости на постоянном и переменном токе в зависимости от температуры, индукции магнитного поля, приложенного электрического напряжения. В результате проведенных исследований с использованием микроскопических методов подтверждено, что электрохимическое осаждение никеля позволяет эффективно заполнять поры, сформированные в оксиде кремния посредством химического травления ионных треков, полученных в результате облучения быстрыми тяжелыми ионами. Обнаружено, что вольт-амперные характеристики сформированных структур Ni/SiO2/Si и Ni/Si симметричны и нелинейны, причем их форма может быть объяснена возникновением лавинного пробоя в обедненной области барьера Шоттки, формируемого на границе кремния и никеля. Напряжение лавинного пробоя увеличивается с уменьшением температуры, что обусловлено уменьшением концентрации ионизованных атомов примеси. Возникновение лавинного пробоя объясняет наблюдаемые температурные зависимости магнитосопротивления исследованных структур, которые проходят через максимум при температуре 20 – 30 К, достигая по порядку величины свыше 102. Незначительные изменения сопротивления кремния в магнитном поле приводят к перераспределению приложенного к структуре напряжения между обедненной и нейтральной областями, что в совокупности с сильной зависимостью тока от напряжения в окрестности напряжения пробоя обусловливает наблюдаемые высокие значения магнитосопротивления. Характер проводимости на переменном токе (импеданса) структур Ni/SiO2/Si существенно зависит от диаметра пор, изменяясь от емкостного к индуктивному при увеличении диаметра пор от 250 до 500 нм. Данный результат связан с образованием на поверхности слоя SiO2 бесконечного перколяционного кластера, который сформирован выходящими на поверхность пор и увеличивающимися в диаметре наностолбиками никеля. Таким образом, измерение импеданса позволяет проводить экспресс-диагностику характера заполнения пор в слое SiO2 металлом.