Проводимость на постоянном и переменном токе пленочных нанокомпозитов металл-диэлектрик

Abstract

DC and AC (100 Hz÷1 MHz) conductance of (Fe0,45Co0,45Zr0,10)x(Al2O3)1–x amorphous granular nanocomposite films, deposited by target sputtering in pure argon atmosphere, has been investigated in the temperature region of 100÷340 K. It was established that in the neighbourhood of the percolation threshold the concentration dependences of conductance follow the known relations for 3D percolation models with the values of critical indices t ≈ 1,6, q ≈ 0,9 and s = 0,62. It has been also shown that, while samples with percentage x of 0,30÷0,43 possess hopping carrier transport of Mott type, in the samples with x of 0,45÷0,65 metallic type of conducance predominates and frequency dependences of admittance obey Drude law. According to the results of investigated DC and AC conductance temperature dependences for the films where Mott law carrier transport is applied the evaluation of density of localized states at Fermi level N(ЕF) and electron localization radius a in dielectric matrix and at metall-dielectric interface for the studied samples was made. These estimations have shown the values of N(ЕF) between 3·1018 and 4·1020 eV–1⋅сm–3 and a ≈ (9 ± 2) nm. = Исследована проводимость на постоянном и переменном токе в области температур 4÷340 К пленок аморфных гранулированных нанокомпозитов (Fe0,45Co0,45Zr0,10)x(Al2O3)1–x, полученных ионно-лучевым распылением составной мишени в атмосфере чистого аргона. Установлено, что в окрестности порога перколяции зависимости проводимости от атомной доли металлической фазы х следуют известным соотношениям трехмерной модели перколяции с критическими индексами t ≈ 1,6, q ≈ 0,9 и s = 0,62. Показано, что у образцов с атомной долей х металлической фазы в области 0,30÷0,43 (до порога перколяции) наблюдается прыжковая проводимость моттовского типа по локализованным состояниям в диэлектрической матрице со значениями энергетической плотности локализованных состояний N(ЕF) в диапазоне 3·1018÷4·1020 эВ–1⋅см–3 и радиусом локализации a близким к значению (9 ± 2) нм. В области концентраций 0,45÷0,65 (за порогом перколяции) преобладает металлическая проводимость, частотная зависимость которой подчиняется закону Друде с временем релаксации квазиимпульса электрона τ ≈ 150 нс.