Магнитные и электрические свойства многослойных структур {[(Co40Fe40b20)33,9(SiO2)66,1]/[In35,5y4,2o60,3]}93

О.В. Жилова, магистр гр. ПФ-101, К.С. Габриельс, аспирант, А.В. Ситников

Кафедра физики твёрдого тела

Исследованы электрические, магнитные свойства и газовая чувствительность многослойных структур {[(Co₄₀Fe₄₀B₂₀)_33,9(SiO₂)_66,1]/[In_35,5Y_4,2O_60,3]}₉₃.

Многослойные структуры из слоев нанокомпозита (Co₄₀Fe₄₀B₂₀)_33,9(SiO₂)_66,1 толщиной 2-5 нм с In_35,5Y_4,2O_60,3 прослойкой, толщиной изменяющейся от 0,2 до 1,4 нм, были получены методом ионно-лучевого распыления двух мишеней на вращающуюся подложку. Для напыления многослойных структур композит–полупроводник (металл) использовались составная мишень и мишень из полупроводника (металла).

Для измерения газовой чувствительности на поверхность образцов наносился раствор хлористого палладия в дистиллированной воде.

Образцы сначала отжигались в вакууме до температуры 600 ⁰С, затем испытания проводились при постоянной температуре 300 ⁰С в воздушной среде и среде воздух + водород. При циклическом напуске молекулярного водорода с парциальным давлением 2,4 Торр в воздушную среду (Р = 380 Торр).

На рисунке представлен график зависимость изменение газовой чувствительности с толщиной полупроводниковой прослойки.

Рисунок – Зависимость газовой чувствительности многослойной структуры {[(Co₄₀Fe₄₀B₂₀)_33,9(SiO₂)_66,1]/[In_35,5Y_4,2O_60,3]}₉₃

от толщины полупроводниковой прослойки In_35,5Y_4,2O_60,3 при температуре 300 ⁰С

Многослойные структуры изменяют сопротивление в зависимости от состава газовой среды только в образцах с толщиной прослойки больше чем 0,9 нм. Это связано с формированием сплошного слоя полупроводниковой прослойки при данных толщинах. При меньших h _{In35,5Y4,2O60,3} пленка является островковой и электроперенос осуществляется по композиционному слою. При больших толщинах сопротивление определяется проводимостью полупроводниковых прослоек. Надо заметить, что при добавлении водорода сопротивление многослойной структуры повышается, тогда как для пленок In_35,5Y_4,2O_60,3 характерным является понижение сопротивления в восстановительной среде. Это может быть обусловлено сменой механизмов проводимости в прослойки с n типа на p тип. К подобному эффекту может привести диффузия бора из металлической фазы композиционного слоя в полупроводник при отжиге. Это также подтверждается тем, что при более низких температурах отжига структуры (500⁰С) реакция на водород образцов является подобной как у оксида индия (сопротивление понижается в присутствие водорода).

УДК 533.9.01

Сравнение коэффициентов переноса в плазме и обычном газе

К.И. Семененко, студент гр. НТ-081, О.В. Стогней

Кафедра физики твердого тела

Как и в обычном газе, при отступлении от термодинамического равновесия в плазме могут происходить процессы переноса массы, импульса и энергии, т.е. явления диффузии, вязкого трения и теплопроводности. При наличии неоднородности плотности, импульса или температуры, в плазме могут возникать потоки, пропорциональные градиенту соответствующей величины. В плазме, содержащей свободные заряды, может появится пространственная неоднородность распределения заряда, и, следовательно, перенос заряда – электрический ток.

Согласно газокинетической теории коэффициент диффузии в газе можно оценить как

(1)

- среднее смещение частицы при хаотических блужданиях, - время между столкновениями. Если величина порядка средней длины свободного пробега , тогда

(2)

где - тепловая скорость частиц газа. Выражения для коэффициентов вязкости и теплопроводности газа.

(3)

(4)

Эти выражения можно применять в расчетах коэффициентов переноса в плазме, но учитывать, что, явления переноса в плазме определяются главным образом упругими столкновениями заряженных частиц, в обычном газе взаимодействие происходит между нейтральными частицами, поэтому зависимости коэффициентов переноса от температуры в плазме и газе будут различными. В общем случае электронная и ионная составляющие плазмы могут иметь различную температуру, и тогда рассмотрение процессов переноса усложняется, так как коэффициенты переноса компонент будут различны. Также на значение коэффициентов окажет влияние перенос заряда из-за неоднородности его распределения. В следствие различной массы электрона и иона коэффициенты диффузии будут сильно различаться.

(5)

Электроны, имеющие больший коэффициент диффузии, должны бы уходить быстрее из мест, где плотность плазмы больше. Уход электронов в свою очередь приведет к появлению электрического поля, что должно оказать существенное влияние на перемещение заряженных частиц.

В работе рассмотрен, главным образом, случай изотермической двухкомпонентной плазмы. Рассмотрена зависимость изменения коэффициентов переноса в обычных газах и плазме от температуры, массы, заряда, взаимодействующих частиц. Дана оценка коэффициентов переноса для электронной и ионной составляющих полностью ионизированной плазмы по отдельности.

Литература

1. Вопросы теории плазмы/ Брагинский С. И. – М.: Атомиздат. 1963. – 209с.

2. Элементарные процессы и взаимодействие частиц в плазме/ Романовский М. К. – М: МИФИ. 1894. – 387с.

УДК 537.9