СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ТОНКИХ КРЕМНИЕВЫХ ПЛЁНОК И ИХ ЛОКАЛЬНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ: 10.25712/ASTU.1811-1416.2025.01.012

Владимир Александрович Плотников; Анна Алексеевна Мальцева; Сергей Викторович  Макаров

Авторы

Владимир Александрович Плотников Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия; https://orcid.org/0000-0001-7051-1082
Анна Алексеевна Мальцева Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия;
Сергей Викторович Макаров Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия; https://orcid.org/0000-0003-1323-4343

Ключевые слова:

тонкие кремниевые пленки, гибридные тонкопленочные структуры, кластерная структура тонких пленок, вольт-амперные зависимости, туннелирование электронов.

Аннотация

Методом конденсации из парогазовой фазы, полученной резистивным испарением кремния в вакууме, были изготовлены тонкие пленки кремния на подложках из силикатного стекла с подслоем меди. Структурное состояние пленок было изучено сканирующей зондовой микроскопией с помощью проводящего зонда. Анализ поверхностного рельефа свидетельствует о высоком качестве пленки, среднее отклонение z-составляющей пленки на медном подслое составляет около 7 нм. А на подложках из силикатного стекла – 1,34 нм. Тонкие кремниевые пленки могут иметь различное структурное состояние в зависимости от метода их получения и условий, при которых происходит их формирование. В нашем случае структурное состояние как кремниевых пленок, так и медного подслоя является кластерным Это следует из распределения структурных составляющих по размерам

Кластеры состоят из небольшого числа атомов и обычно имеют размеры от долей до нескольких нанометров, что приводит к существенному изменению электронной подсистемы, связанной с локализацией электронов и появлением энергетических уровней как в валентной, так и в зоне проводимости и расширение энергетической щели между ними. Такие изменения электронной подсистемы существенно сказываются на электрофизических и оптических свойствах пленок, например, наблюдается увеличение энергии электронов для перехода с одного уровня на другой, что приводит к туннелированию электронов.

Туннелирование электронов сказывается на их транспортных свойствах. Исследование локальной проводимости было осуществлено с помощью сканирующей зондовой микроскопии. Установлены, что в медном подслое и в гибридной структуре Cu/Si наблюдаются нелинейные вольт-амперные зависимости с выраженным участком так называемого «нулевого тока». Наличие такового участка на вольт-амперной зависимости свидетельствует о туннелировании электронов, а ширина этого участка характеризует энергию для совершение туннельного перехода как в самом кластере, так и между смежными. Проводимость же кремниевой пленки на стеклянной подложке отсутствует., что может свидетельствовать о диэлектрических свойствах пленки.