Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI

Проведено комплексное исследование и сравнение сверхпроводящих свойств двухслойных и многослойных полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур типа АIVВVI, проявляющих сверхпроводимость при критических температурах Тс≤6,5 К. Сверхпроводимость этих систем связана с инверсией зон в узкощелевых п...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Физика низких температур
Дата:	2008
Автори:	Юзефович, О.И., Михайлов, М.Ю., Бенгус, C.В., Аладышкин, А.Ю., Пестов, Е.Е., Ноздрин, Ю.Н., Сипатов, А.Ю., Бухштаб, Е.И., Фогель, Н.Я.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2008
Теми:	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118198
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI / О.И. Юзефович, М.Ю. Михайлов, C.В. Бенгус, А.Ю. Аладышкин, Е.Е. Пестов, Ю.Н. Ноздрин, А.Ю. Сипатов, Е.И. Бухштаб, Н.Я. Фогель // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 12. — С. 1249-1258. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-118198
record_format	dspace
spelling	Юзефович, О.И. Михайлов, М.Ю. Бенгус, C.В. Аладышкин, А.Ю. Пестов, Е.Е. Ноздрин, Ю.Н. Сипатов, А.Ю. Бухштаб, Е.И. Фогель, Н.Я. 2017-05-29T11:27:27Z 2017-05-29T11:27:27Z 2008 Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI / О.И. Юзефович, М.Ю. Михайлов, C.В. Бенгус, А.Ю. Аладышкин, Е.Е. Пестов, Ю.Н. Ноздрин, А.Ю. Сипатов, Е.И. Бухштаб, Н.Я. Фогель // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 12. — С. 1249-1258. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 68.35.bg;68.65.–k;73.21.–b;74.78.Fk https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118198 Проведено комплексное исследование и сравнение сверхпроводящих свойств двухслойных и многослойных полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур типа АIVВVI, проявляющих сверхпроводимость при критических температурах Тс≤6,5 К. Сверхпроводимость этих систем связана с инверсией зон в узкощелевых полупроводниках, обусловленной неоднородными напряжениями, создаваемыми сеткой дислокаций несоответствия, возникающей на границах раздела при эпитаксиальном росте. Обнаружено, что Тс и характер сверхпроводящего перехода двухслойных гетероструктур PbTe/PbS зависят от толщины полупроводниковых слоев d и напрямую связаны с качеством сеток дислокаций несоответствия на интерфейсах (количеством и типом структурных дефектов в сетках). Найдены существенные отличия в поведении двухслойных сэндвичей и сверхрешеток. Минимальная толщина d, при которой появляется сверхпроводимость, для двухслойных систем в несколько раз больше, чем для многослойных. Верхние критические магнитные поля Hc₂ двухслойных систем более анизотропны. В области температур, близких к Тс, для сверхрешеток наблюдается 3D-поведение, а ее понижение приводит к кроссоверу 3D–2D. Для двухслойных структур 2D-поведение начинается непосредственно от Тс и обнаруживается кроссовер типа 2D–1D с резкой расходимостью Hc₂, характерной для сверхпроводящих сеток. Проведено комплексне дослідження й порівняння надпровідних властивостей двошарових і багатошарових напівпровідних епітаксіальних гетероструктур типу АIVВVI, що проявляють надпров ідність при критичних температурах Тс≤6,5 К. Надпровідність цих систем пов’язана з інверсією зон у вузькощілинних напівпровідниках, яка обумовлена неоднорідними напругами, створюваними сіткою дислокацій невідповідності, що виникає на інтерфейсах при епітаксіальному зростанні. Виявлено, що Тс і характер надпровідного переходу двошарових гетероструктур PbTe/Pb залежать від товщини напівпровідникових шарів d і прямо пов’язані з якістю сіток дислокацій невідповідності на інтерфейсах (кількістю й типом структурних дефектів у сітках). Знайдено істотні відмінності в поводженн і двошарових сендвичів та надграток. Мінімальна товщина d, при якій з’являється надпров ідність, для двошарових систем у кілька разів більше, ніж для багатошарових. Верхні критичні магнітні поля Hc₂ двошарових систем більш анізотропні. В області температур, близьких до Тс, для надграток спостерігається 3D-поводження, а її зниження призводить до кросоверу 3D–2D. Для двошарових структур 2D-поводження починається безпосередньо від Тс і виявляється кросовер типу 2D–1D з різкою розбіжністю Hc₂, характерною для надпровідних сіток. Some epitaxial semiconducting IV–VI heterostructures is known to be superconducting at temperatures as high as 6.5 K. Superconductivity in these systems is supposed to be related to the band inversion in narrow-gap semiconductors due to the elastic stress field formed by misfit dislocation grids at the heterostructure interface. We report here a comparative study of superconducting properties of two-layer and multilayer IV–VI heterostructures. Superconducting critical temperature Tc and transition width of two-layer heterostructure is found to depend on thickness of layers and is influenced by quality of misfit dislocation grids at the interface. The superconducting properties of two-layer and multilayer heterostructures demonstrate essential distinctions. The minimum layer thickness of the two-layer heterostructures at which they display superconductivity is several times greater compared to that of the multilayer one. Upper critical magnetic fields Hc₂ for the two-layer heterostructures are more anisotropic. The multilayer heterostructures display a 3D behavior in the vicinity of Tc, and a 3D–2D crossover is observed in the temperature dependence of Hc₂ with decreasing the temperature. For the two-layer heterostructures the 2D behavior starts directly at Tc and a 2D–1D crossover is observed with a sharp divergence of Hc₂, which is characteristic for superconducting nets. Работа выполнена при поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины (грант № F8/307-2004) и РФФИ России (грант № 06-02-16592). Авторы выражают признательность В.И. Нижанковскому за интерес к работе и полезные дискуссии. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI Interface superconductivity in two-layer and multilayer semiconductivity IV–VI heterostructures Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI
spellingShingle	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI Юзефович, О.И. Михайлов, М.Ю. Бенгус, C.В. Аладышкин, А.Ю. Пестов, Е.Е. Ноздрин, Ю.Н. Сипатов, А.Ю. Бухштаб, Е.И. Фогель, Н.Я. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
title_short	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI
title_full	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI
title_fullStr	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI
title_full_unstemmed	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI
title_sort	сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа аivbvi
author	Юзефович, О.И. Михайлов, М.Ю. Бенгус, C.В. Аладышкин, А.Ю. Пестов, Е.Е. Ноздрин, Ю.Н. Сипатов, А.Ю. Бухштаб, Е.И. Фогель, Н.Я.
author_facet	Юзефович, О.И. Михайлов, М.Ю. Бенгус, C.В. Аладышкин, А.Ю. Пестов, Е.Е. Ноздрин, Ю.Н. Сипатов, А.Ю. Бухштаб, Е.И. Фогель, Н.Я.
topic	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
topic_facet	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
publishDate	2008
language	Russian
container_title	Физика низких температур
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
format	Article
title_alt	Interface superconductivity in two-layer and multilayer semiconductivity IV–VI heterostructures
description	Проведено комплексное исследование и сравнение сверхпроводящих свойств двухслойных и многослойных полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур типа АIVВVI, проявляющих сверхпроводимость при критических температурах Тс≤6,5 К. Сверхпроводимость этих систем связана с инверсией зон в узкощелевых полупроводниках, обусловленной неоднородными напряжениями, создаваемыми сеткой дислокаций несоответствия, возникающей на границах раздела при эпитаксиальном росте. Обнаружено, что Тс и характер сверхпроводящего перехода двухслойных гетероструктур PbTe/PbS зависят от толщины полупроводниковых слоев d и напрямую связаны с качеством сеток дислокаций несоответствия на интерфейсах (количеством и типом структурных дефектов в сетках). Найдены существенные отличия в поведении двухслойных сэндвичей и сверхрешеток. Минимальная толщина d, при которой появляется сверхпроводимость, для двухслойных систем в несколько раз больше, чем для многослойных. Верхние критические магнитные поля Hc₂ двухслойных систем более анизотропны. В области температур, близких к Тс, для сверхрешеток наблюдается 3D-поведение, а ее понижение приводит к кроссоверу 3D–2D. Для двухслойных структур 2D-поведение начинается непосредственно от Тс и обнаруживается кроссовер типа 2D–1D с резкой расходимостью Hc₂, характерной для сверхпроводящих сеток. Проведено комплексне дослідження й порівняння надпровідних властивостей двошарових і багатошарових напівпровідних епітаксіальних гетероструктур типу АIVВVI, що проявляють надпров ідність при критичних температурах Тс≤6,5 К. Надпровідність цих систем пов’язана з інверсією зон у вузькощілинних напівпровідниках, яка обумовлена неоднорідними напругами, створюваними сіткою дислокацій невідповідності, що виникає на інтерфейсах при епітаксіальному зростанні. Виявлено, що Тс і характер надпровідного переходу двошарових гетероструктур PbTe/Pb залежать від товщини напівпровідникових шарів d і прямо пов’язані з якістю сіток дислокацій невідповідності на інтерфейсах (кількістю й типом структурних дефектів у сітках). Знайдено істотні відмінності в поводженн і двошарових сендвичів та надграток. Мінімальна товщина d, при якій з’являється надпров ідність, для двошарових систем у кілька разів більше, ніж для багатошарових. Верхні критичні магнітні поля Hc₂ двошарових систем більш анізотропні. В області температур, близьких до Тс, для надграток спостерігається 3D-поводження, а її зниження призводить до кросоверу 3D–2D. Для двошарових структур 2D-поводження починається безпосередньо від Тс і виявляється кросовер типу 2D–1D з різкою розбіжністю Hc₂, характерною для надпровідних сіток. Some epitaxial semiconducting IV–VI heterostructures is known to be superconducting at temperatures as high as 6.5 K. Superconductivity in these systems is supposed to be related to the band inversion in narrow-gap semiconductors due to the elastic stress field formed by misfit dislocation grids at the heterostructure interface. We report here a comparative study of superconducting properties of two-layer and multilayer IV–VI heterostructures. Superconducting critical temperature Tc and transition width of two-layer heterostructure is found to depend on thickness of layers and is influenced by quality of misfit dislocation grids at the interface. The superconducting properties of two-layer and multilayer heterostructures demonstrate essential distinctions. The minimum layer thickness of the two-layer heterostructures at which they display superconductivity is several times greater compared to that of the multilayer one. Upper critical magnetic fields Hc₂ for the two-layer heterostructures are more anisotropic. The multilayer heterostructures display a 3D behavior in the vicinity of Tc, and a 3D–2D crossover is observed in the temperature dependence of Hc₂ with decreasing the temperature. For the two-layer heterostructures the 2D behavior starts directly at Tc and a 2D–1D crossover is observed with a sharp divergence of Hc₂, which is characteristic for superconducting nets.
issn	0132-6414
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118198
citation_txt	Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI / О.И. Юзефович, М.Ю. Михайлов, C.В. Бенгус, А.Ю. Аладышкин, Е.Е. Пестов, Ю.Н. Ноздрин, А.Ю. Сипатов, Е.И. Бухштаб, Н.Я. Фогель // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 12. — С. 1249-1258. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT ûzefovičoi sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT mihailovmû sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT benguscv sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT aladyškinaû sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT pestovee sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT nozdrinûn sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT sipatovaû sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT buhštabei sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT fogelʹnâ sverhprovodimostʹgranicrazdelapoluprovodnikovyhsloevvdvuhsloinyhimnogosloinyhgeterostrukturahtipaaivbvi AT ûzefovičoi interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT mihailovmû interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT benguscv interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT aladyškinaû interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT pestovee interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT nozdrinûn interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT sipatovaû interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT buhštabei interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures AT fogelʹnâ interfacesuperconductivityintwolayerandmultilayersemiconductivityivviheterostructures
first_indexed	2025-11-25T20:35:27Z
last_indexed	2025-11-25T20:35:27Z
_version_	1850523652150263808
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12, ñ. 1249–1258 Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ãðàíèö ðàçäåëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ â äâóõñëîéíûõ è ìíîãîñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ òèïà ÀIVBVI Î.È. Þçåôîâè÷1,2,3, Ì.Þ. Ìèõàéëîâ1, C.Â. Áåíãóñ1,3, À.Þ. Àëàäûøêèí4, Å.Å. Ïåñòîâ4, Þ.Í. Íîçäðèí4, À.Þ. Ñèïàòîâ5, Å.È. Áóõøòàá2, Í.ß. Ôîãåëü2 1 Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà E-mail: yuzephovich@ilt.kharkov.ua 2 Solid State Institute, Technion, 32100 Haifa, Israel 3 International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures 95 Gajowicka Str., 53-421, Wroclaw, Poland 4 Èíñòèòóò ôèçèêè ìèêðîñòðóêòóð ÐÀÍ, ã. Íèæíèé Íîâãîðîä, ÃÑÏ-105, 603950, Ðîññèÿ 5 Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò «Õàðüêîâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò» óë. Ôðóíçå, 21, ã. Õàðüêîâ, 61002, Óêðàèíà Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 13 àâãóñòà 2008 ã. Ïðîâåäåíî êîìïëåêñíîå èññëåäîâàíèå è ñðàâíåíèå ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ äâóõñëîéíûõ è ìíî- ãîñëîéíûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýïèòàêñèàëüíûõ ãåòåðîñòðóêòóð òèïà À IV Â VI , ïðîÿâëÿþùèõ ñâåðõ- ïðîâîäèìîñòü ïðè êðèòè÷åñêèõ òåìïåðàòóðàõ Òñ � 6,5 Ê. Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ýòèõ ñèñòåì ñâÿçàíà ñ èíâåðñèåé çîí â óçêîùåëåâûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ, îáóñëîâëåííîé íåîäíîðîäíûìè íàïðÿæåíèÿìè, ñî- çäàâàåìûìè ñåòêîé äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ, âîçíèêàþùåé íà ãðàíèöàõ ðàçäåëà ïðè ýïèòàêñèàëü- íîì ðîñòå. Îáíàðóæåíî, ÷òî Òñ è õàðàêòåð ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð PbTe/PbS çàâèñÿò îò òîëùèíû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ d è íàïðÿìóþ ñâÿçàíû ñ êà÷åñòâîì ñåòîê äèñ- ëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ íà èíòåðôåéñàõ (êîëè÷åñòâîì è òèïîì ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ â ñåòêàõ). Íàé- äåíû ñóùåñòâåííûå îòëè÷èÿ â ïîâåäåíèè äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé è ñâåðõðåøåòîê. Ìèíèìàëüíàÿ òîë- ùèíà d, ïðè êîòîðîé ïîÿâëÿåòñÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòü, äëÿ äâóõñëîéíûõ ñèñòåì â íåñêîëüêî ðàç áîëüøå, ÷åì äëÿ ìíîãîñëîéíûõ. Âåðõíèå êðèòè÷åñêèå ìàãíèòíûå ïîëÿ Hc2 äâóõñëîéíûõ ñèñòåì áîëåå àíèçîò- ðîïíû. Â îáëàñòè òåìïåðàòóð, áëèçêèõ ê Òñ, äëÿ ñâåðõðåøåòîê íàáëþäàåòñÿ 3D-ïîâåäåíèå, à åå ïîíè- æåíèå ïðèâîäèò ê êðîññîâåðó 3D–2D. Äëÿ äâóõñëîéíûõ ñòðóêòóð 2D-ïîâåäåíèå íà÷èíàåòñÿ íåïîñðå- äñòâåííî îò Òñ è îáíàðóæèâàåòñÿ êðîññîâåð òèïà 2D–1D ñ ðåçêîé ðàñõîäèìîñòüþ Hc2, õàðàêòåðíîé äëÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñåòîê. Ïðîâåäåíî êîìïëåêñíå äîñë³äæåííÿ é ïîð³âíÿííÿ íàäïðîâ³äíèõ âëàñòèâîñòåé äâîøàðîâèõ ³ áàãà- òîøàðîâèõ íàï³âïðîâ³äíèõ åï³òàêñ³àëüíèõ ãåòåðîñòðóêòóð òèïó À IV Â VI , ùî ïðîÿâëÿþòü íàä- ïðîâ³äí³ñòü ïðè êðèòè÷íèõ òåìïåðàòóðàõ Òñ � 6,5 Ê. Íàäïðîâ³äí³ñòü öèõ ñèñòåì ïîâ’ÿçàíà ç ³íâåðñ³ºþ çîí ó âóçüêîù³ëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ, ÿêà îáóìîâëåíà íåîäíîð³äíèìè íàïðóãàìè, ñòâîðþâàíèìè ñ³òêîþ äèñëîêàö³é íåâ³äïîâ³äíîñò³, ùî âèíèêàº íà ³íòåðôåéñàõ ïðè åï³òàêñ³àëüíîìó çðîñòàíí³. Âèÿâ- ëåíî, ùî Òñ ³ õàðàêòåð íàäïðîâ³äíîãî ïåðåõîäó äâîøàðîâèõ ãåòåðîñòðóêòóð PbTe/Pb çàëåæàòü â³ä òîâ- ùèíè íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ øàð³â d ³ ïðÿìî ïîâ’ÿçàí³ ç ÿê³ñòþ ñ³òîê äèñëîêàö³é íåâ³äïîâ³äíîñò³ íà ³íòåðôåéñàõ (ê³ëüê³ñòþ é òèïîì ñòðóêòóðíèõ äåôåêò³â ó ñ³òêàõ). Çíàéäåíî ³ñòîòí³ â³äì³ííîñò³ â ïî- âîäæåíí³ äâîøàðîâèõ ñåíäâè÷³â òà íàäãðàòîê. Ì³í³ìàëüíà òîâùèíà d, ïðè ÿê³é ç’ÿâëÿºòüñÿ íàä- ïðîâ³äí³ñòü, äëÿ äâîøàðîâèõ ñèñòåì ó ê³ëüêà ðàç³â á³ëüøå, í³æ äëÿ áàãàòîøàðîâèõ. Âåðõí³ êðèòè÷í³ ìàãí³òí³ ïîëÿ Hc2 äâîøàðîâèõ ñèñòåì á³ëüø àí³çîòðîïí³. Â îáëàñò³ òåìïåðàòóð, áëèçüêèõ äî Òñ, äëÿ íàäãðàòîê ñïîñòåð³ãàºòüñÿ 3D-ïîâîäæåííÿ, à ¿¿ çíèæåííÿ ïðèçâîäèòü äî êðîñîâåðó 3D–2D. Äëÿ äâî- øàðîâèõ ñòðóêòóð 2D-ïîâîäæåííÿ ïî÷èíàºòüñÿ áåçïîñåðåäíüî â³ä Òñ ³ âèÿâëÿºòüñÿ êðîñîâåð òèïó 2D–1D ç ð³çêîþ ðîçá³æí³ñòþ Hc2, õàðàêòåðíîþ äëÿ íàäïðîâ³äíèõ ñ³òîê. © Î.È. Þçåôîâè÷, Ì.Þ. Ìèõàéëîâ, C.Â. Áåíãóñ, À.Þ. Àëàäûøêèí, Å.Å. Ïåñòîâ, Þ.Í. Íîçäðèí, À.Þ. Ñèïàòîâ, Å.È. Áóõøòàá, Í.ß. Ôîãåëü, 2008 PACS: 68.35.bg Ïîëóïðîâîäíèêè; 68.65.–k Íèçêîðàçìåðíûå, ìåçîñêîïè÷åñêèå è íàíîðàçìåðíûå ñèñòåìû: ñòðóêòóðà è íåýëåêòðîííûå ñâîéñòâà; 73.21.–b Ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ è êîëëåêòèâíûå âîçáóæäåíèÿ â ìíîãîñëîéíûõ ñòðóêòóðàõ, êâàíòîâûå ÿìû, ìåçîñêîïè÷åñêèå è íàíîðàçìåðíûå ñèñòåìû; 74.78.Fk Ìíîãîñëîéíûå ñòðóêòóðû, ñâåðõðåøåòêè, ãåòåðîñòðóêòóðû. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ñâåðõïðîâîäèìîñòü, ïîëóïðîâîäíèêîâûå ãåòåðîñòðóêòóðû, êðàåâûå äèñëîêàöèè íåñîîòâåòñòâèÿ. Ââåäåíèå Â ïîñëåäíåå âðåìÿ äèíàìè÷íî ðàçâèâàåòñÿ òåìàòèêà èññëåäîâàíèé, ñâÿçàííàÿ ñ èçó÷åíèåì íàíîðàçìåðíûõ ñèñòåì, êîòîðûì ïðèñóùè ïðèíöèïèàëüíî íîâûå ôèçè- ÷åñêèå ñâîéñòâà. ×àñòî äëÿ ñîçäàíèÿ íàíîñòðóêòóðíûõ îáúåêòîâ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü äîñòàòî÷íî ñëîæ- íûå òåõíîëîãèè. Íî âîçìîæíî îáðàçîâàíèå íàíîñòðóê- òóð áîëåå ïðîñòûì ïóòåì — ìåòîäîì ñàìîîðãàíèçà- öèè. Â äàííîé ðàáîòå ðå÷ü ïîéäåò î ñâåðõïðîâîäÿùèõ íàíîñòðóêòóðàõ, ñàìîîðãàíèçóþùèõñÿ íà ãðàíèöå ðàç- äåëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ãåòåðîñòðóêòóð ÀIVBVI. Ãåòåðîñòðóêòóðû — ýòî ýïèòàêñèàëüíî âûðàùåí- íûå ñâåðõðåøåòêè (ÑP) è äâóõñëîéíûå ñýíäâè÷è, ñîñòîÿùèå èç äâóõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ ÀIVBVI ñ ðàçíûìè ïåðèîäàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåò- êè. «Ñòûêîâêà» êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåøåòîê ïîëóïðîâîä- íèêîâ ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ íà èíòåðôåéñå ïåðèîäè÷åñêîé ñåòè äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ. Ñàìà ñâåðõïðîâîäèìîñòü ÿâëÿåòñÿ íåîáû÷íûì ñâîéñòâîì òàêèõ îáúåêòîâ, òàê êàê îòäåëüíûå ïîëóïðîâîäíèêî- âûå ïëåíêè, âõîäÿùèå â ãåòåðîñòðóêòóðó, íå ÿâëÿþòñÿ ñâåðõïðîâîäíèêàìè. Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ïîëóïðî- âîäíèêîâûõ ìíîãîñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð (ñâåðõðå- øåòîê PbTe/PbS è PbTe/SnTe) áûëà îáíàðóæåíà åùå â 80-õ ãîäàõ [1,2], íî åå ïðèðîäà äîëãî îñòàâàëàñü íåâû- ÿñíåííîé. Äëÿ åå îáúÿñíåíèÿ âûäâèãàëîñü íåñêîëüêî ãèïîòåç: ôîðìèðîâàíèå óëüòðàòîíêîé ïëåíêè ñâèíöà íà èíòåðôåéñå èëè âûäåëåíèé Pb èç-çà èíòåðäèôôóçèè [1]; âëèÿíèå ïñåâäîìîðôíûõ óñëîâèé ðîñòà íà èíòåð- ôåéñå [3]; âëèÿíèå ñåòêè êðàåâûõ äèñëîêàöèé íåñîîò- âåòñòâèÿ (ÊÄÍ), âîçíèêàþùåé íà ãðàíèöå ðàçäåëà ìåæ- äó äâóìÿ ïîëóïðîâîäíèêàìè [2,4]. Ïîïûòêè æå ñîçäàòü äâóõñëîéíûå ñâåðõïðîâîäÿùèå ãåòåðîñòðóêòóðû áûëè áåçóñïåøíû [5,6]. Â ðàáîòàõ [5,6] áûë ñäåëàí âûâîä, ÷òî òðåõñëîéíûå ñýíäâè÷è — ýòî ìèíèìàëüíûå áëîêè, ïðîÿâëÿþùèå ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà. Â ðàáîòàõ [7,8] äåòàëüíî èçó÷åíî âëèÿíèå ñòðóê- òóðíûõ õàðàêòåðèñòèê èññëåäóåìûõ ÑÐ íà èõ ñâåðõ- ïðîâîäèìîñòü è óñòàíîâëåíà ÷åòêàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæ- äó íàëè÷èåì ñåòêè ÊÄÍ, âîçíèêàþùåé íà èíòåðôåéñå ïðè ýïèòàêñèàëüíîì ðîñòå ãåòåðîñòðóêòóð, è èõ ñòðóêòóðîé (íåïðåðûâíîñòü ñåòêè äèñëîêàöèé, ïëîò- íîñòü äèñëîêàöèé), ñ îäíîé ñòîðîíû, è ñâåðõïðîâîäÿ- ùèìè ñâîéñòâàìè, ñ äðóãîé ñòîðîíû. Ñ ó÷åòîì ýòîãî, à òàêæå ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ôàêòà, ÷òî õàëüêîãåíèäû PbTe, PbSe è PbS ñòàíîâÿòñÿ ìåòàëëàìè ïðè ãèäðîñòà- òè÷åñêîì äàâëåíèè âûøå 10 êáàð è ïåðåõîäÿò â ñâåðõ- ïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå ïðè Ò � 6 Ê (ñì., íàïðèìåð, [9,10]), áûëà ðàçðàáîòàíà òåîðåòè÷åñêàÿ ìîäåëü, îáúÿñíÿþùàÿ ïðèðîäó ñâåðõïðîâîäèìîñòè â ãåòåðî- ñòðóêòóðàõ ÀIVBVI [11]. Ïîêàçàíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå óïðóãîé äåôîðìàöèè è èçìåíåíèÿ îáúåìà âäîëü äèñ- ëîêàöèîííûõ ëèíèé ñîçäàåòñÿ äàâëåíèå, äîñòàòî÷íîå äëÿ èíâåðñèè çîí. Òàêèì îáðàçîì, íà èíòåðôåéñå îáðàçóåòñÿ ïðîâîäÿùàÿ (ñâåðõïðîâîäÿùàÿ) íàíîñåòü, õàðàêòåðíûå ðàçìåðû êîòîðîé çàäàþòñÿ ïåðèîäîì ñåòêè äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ è çàâèñÿò îò ïàðàìåò- ðîâ ðåøåòêè ïîëóïðîâîäíèêîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ãåòå- ðîñòðóêòóðû. Ïåðèîä íàíîñåòè äëÿ ãåòåðîñòðóêòóð ÀIVBVI ìîæåò âàðüèðîâàòüñÿ â èíòåðâàëå 3–25 íì. Ñ ó÷åòîì âûâîäîâ òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè [11], à òàêæå ðåçóëüòàòîâ ñîïîñòàâëåíèÿ ñòðóêòóðíûõ èññëå- äîâàíèé ñ äàííûìè ðåçèñòèâíûõ èçìåðåíèé îïðåäåëå- íû îñíîâíûå íåîáõîäèìûå óñëîâèÿ äëÿ ìåòàëëèçàöèè èíòåðôåéñà, ñëóæàùèå íåîáõîäèìîé ïðåäïîñûëêîé äëÿ âîçìîæíîñòè ïîÿâëåíèÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòè â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñâåðõðåøåòêàõ ÀIVBVI. Ïåðâîå èç óñëîâèé ñîñòîèò â òîì, ÷òî õîòÿ áû îäèí èç ïîëóïðî- âîäíèêîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ãåòåðîñòðóêòóðû, äîëæåí áûòü óçêîçîííûì, ñ ñèëüíîé çàâèñèìîñòüþ ýíåðãåòè- ÷åñêîé ùåëè îò äàâëåíèÿ. Âòîðîå — íà èíòåðôåéñàõ ãå- òåðîñòðóêòóð îáÿçàòåëüíî ïðèñóòñòâèå ñåòêè ÊÄÍ. Â ðåçóëüòàòå óäàëîñü îáíàðóæèòü ñâåðõïðîâîäèìîñòü â ïÿòè íîâûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ÑÐ — PbS/PbSe, PbTe/PbSe, PbS/YbS, PbTe/YbS è PbSe/EuS [11]. Êðîìå òîãî, èç òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè ñëåäîâàëî, ÷òî íå äîë- æíî ñóùåñòâîâàòü íèêàêèõ ïðåïÿòñòâèé äëÿ âîçíèê- íîâåíèÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòè è â äâóõñëîéíûõ ãåòåðî- ñòðóêòóðàõ. Ïîýòîìó ïîñëå íàó÷íî îáîñíîâàííîãî ïîäáîðà ïàðàìåòðîâ ïîëóïðîâîäíèêîâ íàìè äåéñòâè- òåëüíî áûëà îòêðûòà ñâåðõïðîâîäèìîñòü â äâóõñëîé- íûõ ñýíäâè÷àõ PbTe/PbS, PbTe/PbSe è PbTe/YbS [12]. Ïîñëå îáíàðóæåíèÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòè äâóõñëîé- íûõ ãåòåðîñòðóêòóð âîçíèêëè äîïîëíèòåëüíûå âîïðî- ñû: ïî÷åìó òàê äîëãî íå óäàâàëîñü îáíàðóæèòü ñâåðõ- ïðîâîäèìîñòü â äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷àõ; îòëè÷àþòñÿ ëè ñòðóêòóðíûå ñâîéñòâà ñåòêè ÊÄÍ (à ñëåäîâàòåëüíî, è ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà) äâóõñëîéíûõ ñòðóêòóð îò ñâîéñòâ òàêîâûõ â ÑÐ? Ïðåäâàðèòåëüíûå ýêñïåðè- ìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâîâàëè, ÷òî òàêèå ðàçëè÷èÿ èìåþòñÿ [11,12]. Äëÿ ñðàâíåíèÿ ñâîéñòâ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð è ñâåðõðåøåòîê íàìè 1250 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 Î.È. Þçåôîâè÷ è äð. ïðîâåäåíî êîìïëåêñíîå èññëåäîâàíèå ñâåðõïðîâîäÿ- ùèõ è ñòðóêòóðíûõ ñâîéñòâ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ãåòåðîñèñòåì ñ ðàçíûì ÷èñëîì è òîëùèíàìè ïîëóïðî- âîäíèêîâûõ ñëîåâ. Â õîäå òàêîãî ñðàâíåíèÿ èñïîëüçî- âàíû òàêæå íàøè ïðåæíèå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå äëÿ ÑÐ [11]. Äîïîëíèòåëüíî ê ñòàíäàðòíîìó ðåçèñòèâ- íîìó ìåòîäó èññëåäîâàíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ îáðàçöîâ èñïîëüçîâàí ëîêàëüíûé ÑÂ× ìåòîä, ïîçâî- ëÿþùèé áåñêîíòàêòíî ðåãèñòðèðîâàòü êðèòè÷åñêóþ òåìïåðàòóðó ñâåðõïðîâîäíèêîâ [13,14]. 2. Ìåòîäèêè ýêñïåðèìåíòîâ 2.1. Ìåòîäèêà ïðèãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ è ñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ Èññëåäîâàíû áîëåå 50 äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð è ñâåðõðåøåòîê: òîíêèå ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïëåíêè, ñèììåòðè÷íûå äâóõñëîéíûå ãåòåðîñòðóêòóðû PbTe/PbS, PbTe/PbSe è PbTe/YbS ñ òîëùèíàìè ñëîåâ d1 = d2 = = 40–300 íì, òðåõñëîéíûå ñýíäâè÷è, ñèììåòðè÷íûå è íåñèììåòðè÷íûå ÑÐ ñ òîëùèíàìè ñëîåâ 10–300 íì. Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýïèòàêñèàëü- íûõ ãåòåðîñòðóêòóð èñïîëüçîâàëèñü õàëüêîãåíèäû ñâèíöà (PbTe, PbS, PbSe) è ðåäêîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ (YbS). Õàëüêîãåíèäû ñâèíöà — óçêîçîííûå ïîëóïðî- âîäíèêè (øèðèíà çàïðåùåííîé çîíû Eg � 0,3 ýÂ ïðè òåìïåðàòóðå 4,2 Ê), YbS — øèðîêîçîííûé (Eg = 1,7 ýÂ). Ýòè ïîëóïðîâîäíèêè èìåþò êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóê- òóðó òèïà NaCl ñ íåáîëüøèì íåñîîòâåòñòâèåì ìåæäó ïàðàìåòðàìè ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêè, è ïðè ýïèòàêñè- àëüíîì ðîñòå ãåòåðîñòðóêòóð ðåëàêñàöèÿ ïñåâäîìîðô- íûõ íàïðÿæåíèé ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ îáðàçîâàíèþ íà ìåæôàçíîé ãðàíèöå ñåòêè ÊÄÍ. Âñå èññëåäîâàííûå ãåòåðîñòðóêòóðû ôîðìèðîâà- ëèñü ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîé êîíäåíñàöèè ïàðîâ ñîîò- âåòñòâóþùèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ íà íàãðåòóþ äî 520–570 Ê ïîäëîæêó â áåçìàñëÿíîì âàêóóìå 10–6 Òîðð. Òîëùèíû ñëîåâ è ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ êîíòðîëèðîâà- ëèñü ³n s³tu ñ ïîìîùüþ êâàðöåâîãî ðåçîíàòîðà. Õàëü- êîãåíèäû ñâèíöà ïîëó÷àëè òåðìè÷åñêèì èñïàðåíèåì èç âîëüôðàìîâûõ ëîäî÷åê, à YbS — ñ ïîìîùüþ ýëåê- òðîííî-ëó÷åâîãî èñïàðåíèÿ. Ïðè èçãîòîâëåíèè îá- ðàçöîâ èñïîëüçîâàëèñü òîëüêî ñòåõèîìåòðè÷åñêèå ìèøåíè. Â êà÷åñòâå ïîäëîæêè — ñâåæåñêîëîòàÿ ïî- âåðõíîñòü (001) ìîíîêðèñòàëëà ÊCl. Ñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà ïðîñâå- ÷èâàþùåì ìèêðîñêîïå ÏÝÌ-Ó ñ ðàçðåøåíèåì 2 � è ðåíòãåíîâñêîì äèôðàêòîìåòðå ÄÐÎÍ-3. Äëÿ ñòðóêòóðíîãî àíàëèçà áûëà èçãîòîâëåíà ñïåöè- àëüíàÿ ñåðèÿ îáðàçöîâ PbTe/PbS: â êà÷åñòâå ïåðâîãî ñëîÿ íà ïîäëîæêå ÊCl äëÿ âñåõ îáðàçöîâ èñïîëüçîâàë- ñÿ PbS òîëùèíîé 40 íì. Òîëùèíà âåðõíåãî ñëîÿ PbTe èçìåíÿëàñü. Ðîñò ãåòåðîñòðóêòóð îñóùåñòâëÿëñÿ ïî ìåõàíèçìó Ôðàíêà Âàí-äåð-Ìåðâå. Íà íà÷àëüíûõ ñòàäèÿõ ðîñòà íàáëþäàåòñÿ ïñåâäîìîðôíîå ñîñòîÿíèå, ò.å. âåðõíèé ñëîé ïîâòîðÿåò ñòðóêòóðó íèæíåãî ñ òåì æå ïàðàìåò- ðîì ðåøåòêè. Ýòî ïðèâîäèò ê íàêîïëåíèþ óïðóãîé ýíåðãèè, êîòîðàÿ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì òîëùèíû âåðõíåãî ñëîÿ. Ðåëàêñàöèÿ óïðóãèõ íàïðÿæåíèé ïðî- èñõîäèò ïóòåì îáðàçîâàíèÿ ðåãóëÿðíîé êâàäðàòíîé ñåòêè êðàåâûõ äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ. Äèñëîêà- öèîííàÿ ñåòêà ñîñòîèò èç äâóõ äèñëîêàöèîííûõ ñòå- íîê ñî âçàèìíî îðòîãîíàëüíûìè âåêòîðàìè Áþðãåðñà òèïà a/2 [110]. Íàëè÷èå ñåòêè ÊÄÍ ïîäòâåðæäàåòñÿ ðåçóëüòàòàìè ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèõ èññëå- äîâàíèé «íà ïðîñâåò» (ðèñ. 1). Ïðè äîñòèæåíèè íåêîòîðîé êðèòè÷åñêîé òîëùèíû dc (äëÿ ñèñòåìû PbS/PbTe âåëè÷èíà dc = 1 íì) âîçíèêà- þò ïåðâûå îäèíî÷íûå îñòðîâêè ðåãóëÿðíîé ñåòêè äèñ- Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ãðàíèö ðàçäåëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ â ãåòåðîñòðóêòóðàõ òèïà ÀIVBVI Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 1251 100 íì 100 íì 100 íì à á â Ðèñ. 1. Ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèå èçîáðàæåíèÿ äâóõ- ñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð PbTe–PbS/KCl ñ òîëùèíàìè ñëî- åâ PbTe: 1 (à), 3 (á) è 30 (â) íì. Òîëùèíà ñëîÿ PbS 40 íì. ëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ (ðèñ. 1,à, ñì. òàêæå ðàáîòó [15]); äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå òîëùèíû ïðèâîäèò ê óêðóïíåíèþ îñòðîâêîâ (ðèñ. 1,á) è ïîñëåäóþùåìó èõ ñëèÿíèþ â ñïëîøíóþ ñåòêó äèñëîêàöèé íåñîîòâåò- ñòâèÿ. Ïðè åùå áîëüøèõ òîëùèíàõ ñïëîøíàÿ êâàäðàò- íàÿ ñåòêà ÊÄÍ ïîêðûâàåò âåñü èíòåðôåéñ, íî â íåé ìîãóò áûòü íåêîòîðûå ëîêàëüíûå äåôåêòû, íàïðèìåð íåðåãóëÿðíîñòè ïåðèîäè÷íîñòè (ðèñ. 1,â). Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç ìíîãèõ äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé è ÑÐ ïðîâîäèëñÿ â ðåæèìå ñúåìêè íà îòðàæå- íèå ñ èñïîëüçîâàíèåì ñõåìû äâîéíîãî êðèñòàëë-ñïåê- òðîìåòðà â Cu-K� èçëó÷åíèè (� = 0,154051 íì) ïðè �–2� ñêàíèðîâàíèè (ñì., íàïðèìåð, ðèñ. 2). Ïðè ñúåìêàõ èñ- ïîëüçîâàëîñü îòðàæåíèå (400) îò êðåìíèåâîãî êðèñ- òàëëà-ìîíîõðîìàòîðà. Íà äèôðàêòîãðàììàõ ãåòåðî- ñòðóêòóð, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäèò PbS, èíîãäà âèäíû ñëàáûå ðåôëåêñû, ñîîòâåòñòâóþùèå ñâîáîäíîìó ñâèíöó. Â ñâåæåèçãîòîâëåííûõ îáðàçöàõ PbTe/PbS ëèíèè ñâèíöà ÷àùå âñåãî îòñóòñòâóþò, îäíàêî ýòî íè- êàê íå âëèÿåò íà ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà ãåòåðî- ñòðóêòóð. Íèêàêèõ êîððåëÿöèé ìåæäó ïðèñóòñòâèåì ñâèíöà è ñâåðõïðîâîäèìîñòüþ íå îáíàðóæåíî [7]. Â ñâåðõïðîâîäÿùèõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ PbTe/PbSe, PbTe/YbS íèêîãäà íå íàáëþäàëèñü ðåôëåêñû, ñîîòâåò- ñòâóþùèå ñâîáîäíîìó ñâèíöó [7]. Áîëåå äåòàëüíî ìå- òîäèêà èçãîòîâëåíèÿ è òåñòèðîâàíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð îïèñàíà â ðàáîòàõ [7,8,11,12]. 2.2. Ìåòîäèêà òðàíñïîðòíûõ èçìåðåíèé Òðàíñïîðòíûå èçìåðåíèÿ ïðîâåäåíû â ãåëèåâûõ êðèîñòàòàõ, ñíàáæåííûõ ñâåðõïðîâîäÿùèìè ñîëåíîè- äàìè ñ ìàêñèìàëüíûì ìàãíèòíûì ïîëåì 7 è 14 Òë, â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 0,3–300 è 1,4–300 Ê ñîîòâåò- ñòâåííî. Òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ è ñòàáèëèçàöèè òåì- ïåðàòóðû â èíòåðâàëå 0,3–4,2 Ê íå õóæå 10–3 Ê, à â èí- òåðâàëå 4,2–300 Ê — 0,05 Ê. Ñîïðîòèâëåíèå R èçìåðÿëîñü ÷åòûðåõçîíäîâûì ìåòîäîì, îáðàçöû ïðåäñòàâëÿëè ñîáîé äâîéíûå õîë- ëîâñêèå êðåñòû. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü êàê íà ïî- ñòîÿííîì òîêå, òàê è íà ïåðåìåííîì (50 íA, 13 Ãö). Íàïðàâëåíèå òðàíñïîðòíîãî òîêà I ïàðàëëåëüíî ïëîñ- êîñòè îáðàçöà ïðè ñîáëþäåíèè óñëîâèÿ I � H. Âåëè- ÷èíû êðèòè÷åñêèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé Hc2 îïðåäåëÿ- ëèñü ïî ñåðåäèíå ðåçèñòèâíûõ ïåðåõîäîâ â òî÷êå R = = Rn/2 (Rn — îñòàòî÷íîå ñîïðîòèâëåíèå ïåðåä ñâåðõ- ïðîâîäÿùèì ïåðåõîäîì). Áîëåå äåòàëüíî ìåòîäèêà ìàã- íèòîòðàíñïîðòíûõ èçìåðåíèé îïèñàíà â ðàáîòå [11]. Êðèîñòàòû ñíàáæåíû ïîâîðîòíûìè óñòðîéñòâàìè, ïîçâîëÿþùèìè âðàùàòü îáðàçåö â ìàãíèòíîì ïîëå; òî÷íîñòü âûñòàâëåíèÿ óãëà ~ 0,1�. 2.3. Ìåòîäèêà èçìåðåíèé íåëèíåéíûõ ÑÂ× ñâîéñòâ Â íàñòîÿùåé ðàáîòå äîïîëíèòåëüíî ê òðàíñïîðò- íûì èçìåðåíèÿì ìû ïðèìåíèëè ìåòîäèêó èçìåðåíèé ëîêàëüíîãî íåëèíåéíîãî ÑÂ× îòêëèêà ñâåðõïðîâîä- íèêà ñ èñïîëüçîâàíèåì áëèæíåïîëüíîãî çîíäà ñ èí- äóêòèâíîé ñâÿçüþ. Áëîê-ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè ïðèâåäåíà â ðàáîòàõ [13,14]. Òàêàÿ ýêñïå- ðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà ïîçâîëÿåò èçó÷àòü ëîêàëü- íûé íåëèíåéíûé ÑÂ× îòêëèê îáðàçöîâ íà ÷àñòîòå òðåòüåé ãàðìîíèêè. ×àñòîòà ïåðâîé ãàðìîíèêè ðàâíà 472 ÌÃö. Óðîâåíü ïàðàçèòíîãî ñèãíàëà íà ÷àñòîòå òðåòüåé ãàðìîíèêè ïîðÿäêà 10–13 Âò. ÑÂ× çîíä ïðåä- ñòàâëÿåò ñîáîé ìåäíóþ ïðîâîëî÷êó äëèíîé 2 ìì è äèàìåòðîì 50 ìêì, ñîåäèíÿþùóþ âíåøíèé è âíóò- ðåííèé ïðîâîäíèêè êîàêñèàëüíîãî êàáåëÿ. Ïî ïðîâî- ëî÷êå ïðîòåêàåò ïåðåìåííûé òîê âûñîêîé ïëîòíîñòè, ñîçäàþùèé êâàçèñòàòè÷åñêîå ìàãíèòíîå ïîëå, ëîêà- ëèçîâàííîå íà ìàñøòàáàõ ïîðÿäêà ðàçìåðà çîíäà. Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñèëüíîãî âûñîêî÷àñòîòíîãî ïîëÿ ñ èññëåäóåìûì îáðàçöîì òðåòüÿ ãàðìîíèêà îñíîâíîé ÷àñòîòû â ñïåêòðå îòðàæåííîãî ñèãíàëà ñîäåðæèò èí- ôîðìàöèþ î íåëèíåéíûõ ñâîéñòâàõ ñâåðõïðîâîäíèêà. Áëèæíåïîëüíûé çîíä èñïîëüçóåòñÿ êàê äëÿ ñîçäàíèÿ ÑÂ× ïîëÿ, òàê è äëÿ ðåãèñòðàöèè îòêëèêà ñâåðõïðî- âîäíèêà íà ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå. Ðàçäåëåíèå ñèãíàëîâ ïðîèçâîäèòñÿ ñ ïîìîùüþ öèðêóëÿòîðà. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà çîíäà ñ èñ- ñëåäóåìûì îáðàçöîì, ïðèâîäÿùåãî ê ãåíåðàöèè ïàðà- çèòíîãî ñèãíàëà íà ÷àñòîòå òðåòüåé ãàðìîíèêè, îáðà- çåö íàêðûâàëè òåôëîíîâîé ïëåíêîé òîëùèíîé 10 ìêì. 3. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå 3.1. Ðåçèñòèâíûå ñâåðõïðîâîäÿùèå ïåðåõîäû ïðè Í = 0 Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñ- òè ñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû PbTe/PbS d1,2 = 100 íì è åäèíè÷íûõ ïëåíîê PbTe 1252 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 Î.È. Þçåôîâè÷ è äð. È í òå í ñè â í î ñò ü , î òí . åä . 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 2 , ãðàä� 20 30 40 50 60 70 80 P b T e (2 0 0 ) K C l (2 0 0 ) Y b S (2 0 0 ) P b T e (4 0 0 ) K C l (4 0 0 ) Y b S (4 0 0 ) Ðèñ. 2. Ðåíòãåíîâñêàÿ äèôðàêòîãðàììà äâóõñëîéíîé ãåòå- ðîñòðóêòóðû PbTe/YbS d1,2 = 100 íì. 200 íì, PbS 85 íì, èçãîòîâëåííûõ ïðè òåõ æå óñëîâè- ÿõ, ÷òî è äâóõñëîéíûå ñèñòåìû. Ïëåíêè íå ïðîÿâëÿþò ñâåðõïðîâîäèìîñòè âûøå 0,3 Ê, â òî âðåìÿ êàê äâóõ- ñëîéíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà ñ îäíèì èíòåðôåéñîì äåìî- íñòðèðóåò ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå ñ Tc � 5,8 Ê è ìåòàëëè÷åñêèé õîä ñîïðîòèâëåíèÿ â íîð- ìàëüíîì ñîñòîÿíèè. Òàêîå ðàäèêàëüíîå ðàçëè÷èå â ïî- âåäåíèè îäèíî÷íûõ ïëåíîê è äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñ- òðóêòóð óêàçûâàåò íà òî, ÷òî èìåííî íàëè÷èå ãðàíèöû ðàçäåëà ìåæäó ïîëóïðîâîäíèêîâûìè ïëåíêàìè âåäåò ê ìåòàëëèçàöèè îáðàçöà (ïîÿâëÿåòñÿ õàðàêòåðíûé äëÿ ìåòàëëîâ õîä ñîïðîòèâëåíèÿ) è âîçíèêíîâåíèþ ñâåðõ- ïðîâîäèìîñòè. Â äàííîé ðàáîòå ïðîâåäåíî ýêñïåðèìåíòàëüíîå èñ- ñëåäîâàíèå è âûïîëíåí ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ñâåðõ- ïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñèñòåì è ñâåðõðåøåòîê PbTe/PbS ñ ðàçíûìè òîëùèíàìè ïîëó- ïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ. Â õîäå èññëåäîâàíèÿ óñòàíîâ- ëåíî, ÷òî äâóõñëîéíûå ñèñòåìû óñëîâíî ìîæíî ðàçäå- ëèòü íà 3 êàòåãîðèè (õîòÿ ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ÷åòêîé ãðàíèöû ìåæäó ýòèìè êàòåãîðèÿìè íåò). Ê ïåð- âîé êàòåãîðèè îòíîñÿòñÿ îáðàçöû ñ d � 80 íì. Îíè èìåþò ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè â íîðìàëü- íîì ñîñòîÿíèè, îòíîøåíèå ñîïðîòèâëåíèé ïðè êîì- íàòíîé òåìïåðàòóðå è ïåðåä íà÷àëîì ñâåðõïðîâîäÿ- ùåãî ïåðåõîäà r = R300/Rn èçìåíÿåòñÿ â èíòåðâàëå 2,1–8, êðèòè÷åñêèå òåìïåðàòóðû Tc — â èíòåðâàëå 4,2–6,5 Ê (ðèñ. 4). Êî âòîðîé êàòåãîðèè îòíîñÿòñÿ îá- ðàçöû òîëùèíàìè 50–80 íì. Ýòó êàòåãîðèþ ìîæíî íà- çâàòü ïðîìåæóòî÷íîé. Îáðàçåö â íîðìàëüíîì ñîñòîÿ- íèè ìîæåò äåìîíñòðèðîâàòü êàê ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè, òàê è ïîëóïðîâîäíèêîâûé, íî íåçàâè- ñèìî îò òèïà ïðîâîäèìîñòè ïåðåõîäèò â ñâåðõïðîâî- äÿùåå ñîñòîÿíèå. Êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà èçìåíÿ- åòñÿ â èíòåðâàëå 2,3–3,3 Ê. Çíà÷åíèÿ r = R300/Rn íàõîäÿòñÿ â èíòåðâàëå 0,9–1,7. Òðåòüÿ êàòåãîðèÿ — äâóõñëîéíûå ãåòåðîñòðóêòóðû ñ d � 50 íì. Çàâèñèìîñòè R(T ) â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè äëÿ òàêèõ îáðàçöîâ âñåãäà õàðàêòåðèçóþòñÿ îòðèöàòåëüíûì òåìïåðàòóðíûì êîýô- ôèöèåíòîì ñîïðîòèâëåíèÿ dR/dT âûøå Tc. Âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ íà êâàäðàò R� > 1,5 êÎì, à r < 1. Äëÿ òà- êèõ ñèñòåì Tc ÷àñòî îêàçûâàåòñÿ ìåíüøå 1 Ê, è îíè äå- ìîíñòðèðóþò íåçàêîí÷åííûé ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿ- ùåå ñîñòîÿíèå äî ñàìûõ íèçêèõ òåìïåðàòóð, ïðè êîòîðûõ ïðîâîäèëèñü ýêñïåðèìåíòû (0,3 Ê), ëèáî âîîá- ùå íå ïåðåõîäÿò â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Â îòëè÷èå îò äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð âñå ÑÐ ñ òîëùèíàìè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ d � 10 íì ïðî- ÿâëÿþò ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè â íîðìàëü- íîì ñîñòîÿíèè è ñâåðõïðîâîäèìîñòü [11]. Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíû ðåçèñòèâíûå ïåðåõîäû äëÿ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð ñ ðàçíîé òîëùèíîé ïî- ëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ è îäíîé ÑÐ ñ òîëùèíàìè ñëî- åâ d1,2 = 120 íì. Êàê âèäíî, ðåçèñòèâíûå ïåðåõîäû äâóõñëîéíûõ ñèñòåì îòëè÷àþòñÿ îò îáû÷íî íàáëþäà- åìûõ äëÿ ñâåðõðåøåòîê. Â òî âðåìÿ êàê äëÿ ÑÐ íàáëþ- äàåòñÿ ðåçêèé ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå ( 0,1 Ê), äëÿ âñåõ äâóõñëîéíûõ îáðàçöîâ ïåðåõîä çíà- ÷èòåëüíî óøèðåí (øèðèíà ïåðåõîäà ìîæåò áûòü áîëåå 2 Ê). Âîçìîæíî, áîëüøåå óøèðåíèå ðåçèñòèâíîãî ïå- ðåõîäà â äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷àõ ñâÿçàíî ñ íèçêîé ðàç- ìåðíîñòüþ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñëîÿ. 3.2. Òåìïåðàòóðû ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè òåìïåðàòóð ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà îò òîëùèíû ïîëóïðîâîä- íèêîâîãî ñëîÿ dPbS äëÿ ñèììåòðè÷íûõ (dPbS = dPbTe) äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð, òðåõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé è ñâåðõðåøåòîê PbTe/PbS ðàçíîãî òèïà — êàê ñèììåò- ðè÷íûõ, òàê è íåñèììåòðè÷íûõ (dPbS dPbTe). Äëÿ ÑÐ ñ óâåëè÷åíèåì òîëùèí îò 7,5 äî 20 íì çíà÷åíèÿ Tc Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ãðàíèö ðàçäåëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ â ãåòåðîñòðóêòóðàõ òèïà ÀIVBVI Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 1253 6 5 4 3 2 1 0 20 40 60 80 100 T, Ê R , ê Î ì PbS 85 íì PbTe 200 íì PbTe/PbS 100íì/100íì Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ ïëå- íîê PbTe, PbS è äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû PbTe/PbS d1,2 = 100 íì â ðàñøèðåííîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð â íó- ëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 T, Ê R /R n Ðèñ. 4. Ðåçèñòèâíûå ïåðåõîäû äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð PbTe/PbS: d1 = 30 íì, d2 = 40 íì (1); d1,2 = 60 íì (2); d1,2 = = 70 íì (3); d1,2 = 80 íì (4); d1,2 = 80 íì (5); d1,2 = 100 íì (6) è îäíîé ñâåðõðåøåòêè ñ d1,2 = 120 íì, n = 8 (7) â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå. áûñòðî óâåëè÷èâàþòñÿ. Ïðè dPbS � 50 íì êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà ïðîÿâëÿåò òåíäåíöèþ ê âûõîäó íà íàñû- ùåíèå. Çíà÷åíèÿ Tc äëÿ òðåõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé óêëà- äûâàþòñÿ â òîò æå êîðèäîð, â êîòîðîì íàõîäÿòñÿ âåëè- ÷èíû êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû äëÿ ìíîãîñëîéíûõ îáðàçöîâ. Ðàçáðîñ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ äëÿ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð çíà÷èòåëüíî áîëüøèé, ÷åì â ñëó÷àå ÑÐ, õîòÿ íàáëþäàåòñÿ òà æå ñàìàÿ òåíäåí- öèÿ — ðîñò êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû ñ óâåëè÷åíèåì òîëùèíû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ è âûõîä íà íàñû- ùåíèå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âåëè÷èíû Tc äâóõñëîé- íûõ ñýíäâè÷åé ïðè áîëüøèõ òîëùèíàõ, êàê ïðàâèëî, íèæå, ÷åì òàêîâûå äëÿ ÑÐ. Âñòðå÷àþòñÿ, îäíàêî, è îò- äåëüíûå äâóõñëîéíûå ñýíäâè÷è ñ òàêèìè æå Tc, êàê ó ÑÐ. Ñóùåñòâåííûì æå îòëè÷èåì ñâîéñòâ äâóõñëîéíûõ ñèñòåì îò ÑÐ ÿâëÿåòñÿ ðàçëè÷èå â ìèíèìàëüíîé òîë- ùèíå ñëîÿ, ïðè êîòîðîé ïîÿâëÿåòñÿ ñâåðõïðîâîäè- ìîñòü. Â ñëó÷àå ÑÐ ïîëíûé ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿ- ùåå ñîñòîÿíèå íàáëþäàåòñÿ äëÿ îáðàçöîâ ñ d � 10 íì, â òî âðåìÿ êàê äëÿ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð — òîëü- êî ïðè òîëùèíàõ ñëîåâ áîëåå 70 íì. Íà âñåõ äâóõñëîé- íûõ ñýíäâè÷àõ ñ d < 30 íì ñëåäîâ ñâåðõïðîâîäèìîñòè íå îáíàðóæåíî. Äëÿ òðàêòîâêè ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðå- çóëüòàòîâ îáðàòèì âíèìàíèå íà èñòî÷íèêè äèñëîêà- öèé íåñîîòâåòñòâèÿ è íà êèíåòèêó îáðàçîâàíèÿ ñåòîê ÊÄÍ. Îáà ýòè ôàêòîðà îêàçûâàþò ñóùåñòâåííîå âëèÿ- íèå íà ñîâåðøåíñòâî (íåïðåðûâíîñòü è ïåðèîäè÷- íîñòü) äèñëîêàöèîííîé ñåòêè è, ñîîòâåòñòâåííî, íà ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà ãåòåðîñòðóêòóð. Ñóùåñò- âóþò äâà èñòî÷íèêà äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ. Ïðè ðîñòå âòîðîé ïëåíêè åå ñâîáîäíàÿ ïîâåðõíîñòü — îñíîâíîé è íåîãðàíè÷åííîé èñòî÷íèê äèñëîêàöèé. Îäíàêî èìååòñÿ íåãàòèâíûé ôàêòîð, âëèÿþùèé íà ôîð- ìèðîâàíèå ñîâåðøåííîé ñåòêè ÊÄÍ, — íàëè÷èå äèñëî- êàöèé, îáðàçîâàííûõ ïðè ðîñòå ïåðâîé ïëåíêè íà ïîä- ëîæêå è ðàñïîëîæåííûõ íà åå ïîâåðõíîñòè äîâîëüíî õàîòè÷íî. Ïîýòîìó ïåðâîíà÷àëüíûé àíñàìáëü êðàåâûõ äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ áóäåò äàëåê îò ñîâåðøåí- íîé äèñëîêàöèîííîé ñåòêè. Òîëüêî êîãäà òîëùèíà íèæ- íåãî ñëîÿ áîëüøå íåêîòîðîé îïðåäåëåííîé òîëùèíû, ïðè êîòîðîé ïåðâûé óïîìÿíóòûé èñòî÷íèê äëÿ ôîðìè- ðîâàíèÿ ñåòîê ÊÄÍ ÿâëÿåòñÿ äîìèíèðóþùèì, äèñëîêà- öèîííûå ñåòè ñòàíîâÿòñÿ áîëåå ñîâåðøåííûìè. Ñòðóêòóðà ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñëîÿ íà èíòåðôåéñàõ ãåòåðîñòðóêòóð «îòðàæàåò» ñòðóêòóðíûå îñîáåííîñòè ñåòêè ÊÄÍ. Äëÿ ñèñòåìû PbTe/PbS ñ òîëùèíàìè ïî- ëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ íà÷èíàÿ îò 1 íì íà èíòåðôåé- ñå ïîÿâëÿþòñÿ îäèíî÷íûå ñëó÷àéíûì îáðàçîì ðàñïî- ëîæåííûå îñòðîâêè ðåãóëÿðíûõ ñåòîê ÊÄÍ (ðèñ. 1,à), ôîðìèðóþùèå îñòðîâêîâóþ íàíîñòðóêòóðó. Òàêèå ñèñòåìû îòíîñÿòñÿ ê òðåòüåé êàòåãîðèè äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé è âñåãäà îáíàðóæèâàþò ïîëóïðîâîäíèêî- âûé òèï ïðîâîäèìîñòè â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè. Ïå- ðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå â äàííûõ îáðàç- öàõ ïðîèñõîäèò, âåðîÿòíî, áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ ñëàáûõ ñâÿçåé, ñîåäèíÿþùèõ ñâåðõïðîâîäÿùèå ó÷àñòêè. Îòñóòñòâèå ñëàáûõ ñâÿçåé â òåõ èëè èíûõ ó÷àñòêàõ îá- ðàçöîâ ïðèâîäèò ê íåïîëíîìó ñâåðõïðîâîäÿùåìó ïå- ðåõîäó èëè åãî îòñóòñòâèþ. Â ïðîìåæóòî÷íîé êàòåãî- ðèè îáðàçöîâ ñåòêè ÊÄÍ áîëåå ñîâåðøåííû è, ïî-âèäèìîìó, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé çàìêíóòûå ó÷àñòêè ñåòîê äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ, ïîêðûâàþùèå âåñü èíòåðôåéñ (ðèñ. 1,á). Ïðîâîäÿùèå èíòåðôåéñíûå ñëîè ïåðåõîäÿò â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå, íî â íîð- ìàëüíîì ñîñòîÿíèè ïðîÿâëÿåòñÿ ëèáî ïîëóïðîâîäíè- êîâûé, ëèáî ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè. Ïîëíûé ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå è ìåòàëëè÷åñêèé õîä ñîïðîòèâëåíèÿ â ñëó÷àå äâóõñëîé- íûõ ãåòåðîñòðóêòóð âñåãäà íàáëþäàåòñÿ òîëüêî ïðè òîëùèíàõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ � 80 íì. Íà÷èíàÿ ñ ýòîé òîëùèíû, ñåòêà äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ ñòà- íîâèòñÿ äîñòàòî÷íî ñîâåðøåííîé è ïîêðûâàåò âåñü èí- òåðôåéñ (ðèñ. 1,â), õîòÿ îíà ìîæåò ñîäåðæàòü íåêîòî- ðûå ëîêàëüíûå äåôåêòû, íå ñèëüíî âëèÿþùèå íà ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà ãåòåðîñòðóêòóðû â öåëîì. Äëÿ ñâåðõðåøåòîê íàáëþäàåòñÿ èíàÿ êàðòèíà. Ïî ìåðå êîíäåíñàöèè äîïîëíèòåëüíûõ ñëîåâ êà÷åñòâî ñå- òîê ÊÄÍ íà ïîñëåäóþùèõ èíòåðôåéñàõ óëó÷øàåòñÿ èç-çà óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ïîÿâèâøèõñÿ íà íà÷àëüíîé ñòàäèè ðîñòà õàîòè÷åñêèõ äèñëîêàöèé. Ýòî ïðîèñõî- äèò äàæå â ñëó÷àå ñâåðõðåøåòîê ñ ìàëûìè òîëùèíàìè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ. Äëÿ îáðàçöîâ, ñîäåðæà- ùèõ áîëüøîå êîëè÷åñòâî èíòåðôåéñîâ, íåñîâåðøåí- ñòâî ïåðâîãî èíòåðôåéñà íå ñòîëü ñóùåñòâåííî è íå âëèÿåò íà ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà îáðàçöà â öåëîì. 1254 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 Î.È. Þçåôîâè÷ è äð. 7 5 4 3 2 1 0 5 1000 T ñ, Ê 10 100 6 d ,PbS íì Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòè êðèòè÷åñêèõ òåìïåðàòóð îò òîëùèíû ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ñëîÿ dPbS: äâóõñëîéíûå ãåòåðîñòðóê- òóðû ñ íåïîëíûì ïåðåõîäîì â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿ- íèå (�), äâóõñëîéíûå ãåòåðîñòðóêòóðû ñ ïîëíûì ïåðåõî- äîì â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå (�), òðåõñëîéíûå ñýíäâè÷è (�), ñèììåòðè÷íûå dPbS = dPbTe (�) è íåñèì- ìåòðè÷íûå dPbS dPbTe ñâåðõðåøåòêè PbTe/PbS (�). Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ÑÐ íàèìåíüøàÿ òîëùèíà ïîëó- ïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ, ïðè êîòîðîé âîçíèêàþò äîñ- òàòî÷íî ðåãóëÿðíûå ñåòêè ÊÄÍ íà èíòåðôåéñàõ è, ñîîòâåòñòâåííî, íàáëþäàåòñÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòü, ñî- ñòàâëÿåò ïðèìåðíî 10 íì [11], òàêèå ÑÐ ïðîÿâëÿþò ìå- òàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè è îáíàðóæèâàþò ïîë- íûé ñâåðõïðîâîäÿùèé ïåðåõîä ïðè ãîðàçäî ìåíüøèõ òîëùèíàõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ. Ðàçáðîñ çíà÷åíèé êðèòè÷åñêèõ òåìïåðàòóð Òñ äâóõ- ñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð è ÑÐ, íåñìîòðÿ íà òî ÷òî âñå îíè ïîëó÷åíû â îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ ðîñòà (âàêóóì, òåìïåðàòóðà ïîäëîæêè, ñêîðîñòü êîíäåíñàöèè), ñ íà- øåé òî÷êè çðåíèÿ, ñâÿçàí â îñíîâíîì ñ íàëè÷èåì è ðàñïîëîæåíèåì äåôåêòîâ ÊÄÍ, êîòîðûå, â ñâîþ î÷å- ðåäü, ìîãóò çàâèñåòü îò êà÷åñòâà ïîäëîæêè ÊÑl. 3.3. Âåðõíèå êðèòè÷åñêèå ìàãíèòíûå ïîëÿ Èññëåäîâàíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè âåðõíèõ êðèòè÷åñêèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé äâóõñëîéíûõ ãåòåðî- ñòðóêòóð è ïðîâåäåíî èõ ñðàâíåíèå ñ òàêèìè æå çàâè- ñèìîñòÿìè äëÿ ÑÐ. Êðèòè÷åñêèå ìàãíèòíûå ïîëÿ äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé áîëåå àíèçîòðîïíû, ÷åì òàêî- âûå äëÿ ÑÐ. Â ñâåðõðåøåòêàõ âáëèçè Òñ íàáëþäàåòñÿ 3D-ïîâåäåíèå (òðåõìåðíîå) ïàðàëëåëüíîãî êðèòè÷åñ- êîãî ïîëÿ Hc\|\| ~ (Tc – T), à ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ïðîèñõîäèò êðîññîâåð ê 2D-ïîâåäåíèþ (ðèñ. 6). Ðàç- ìåðíûé êðîññîâåð òàêîãî òèïà íàáëþäàåòñÿ äëÿ áîëü- øîãî ÷èñëà èñêóññòâåííûõ ÑÐ ðàçíûõ êëàññîâ [16]. Êà÷åñòâåííûå ñðàâíåíèÿ îñîáåííîñòåé ïîâåäåíèÿ âåð- õíèõ êðèòè÷åñêèõ ïîëåé ñ íàáëþäàåìûìè äëÿ îáû÷- íûõ èñêóññòâåííûõ ÑÐ ïîçâîëÿþò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ïîëóïðîâîäíèêîâûå ìíîãîñëîéíûå ãåòåðîñòðóêòóðû ñîñòîÿò èç ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñëîåâ, ðàçäåëåííûõ íå- ñâåðõïðîâîäÿùèìè ïðîñëîéêàìè, è îòíîñÿòñÿ ê êëàñ- ñó ñâåðõðåøåòîê ñâåðõïðîâîäíèê–èçîëÿòîð. Â ñëó÷àå åäèíè÷íîãî èíòåðôåéñà â äâóõñëîéíûõ ñòðóêòóðàõ íàáëþäàåòñÿ èíàÿ êàðòèíà — 2D-ïîâåäåíèå ïàðàëëåëüíîãî êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ (Hc\|\| ~ (Tc – T)1/2)) íà÷èíàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî îò Òñ (ðèñ. 7). Áîëåå òîãî, êàê âèäíî íà ðèñ. 7, äëÿ äâóõñëîéíûõ ñèñòåì ïðè íèç- êèõ òåìïåðàòóðàõ íàáëþäàåòñÿ êðîññîâåð òèïà 2D–1D ñ ðåçêîé ðàñõîäèìîñòüþ âåðõíåãî êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ Hc\|\|(T). Ñîãëàñíî òåîðèè [17], êðîññîâåð òàêîãî òèïà õàðàêòåðåí äëÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ íàíîñåòåé. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ðåçêàÿ ðàñõîäèìîñòü íàáëþäàåòñÿ òàêæå è äëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ÷òî òîæå õàðàêòåðíî äëÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ íàíîñåòåé. Ýòè ýêñ- ïåðèìåíòàëüíûå ôàêòû íàõîäÿòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ âû- âîäàìè íàøåé òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè [11] î íàíîðàç- ìåðíîé ñòðóêòóðå èíòåðôåéñíûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñëîåâ â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ AIVBVI. Êàê âèäíî íà ðèñ. 7, àíèçîòðîïèÿ Hc2 î÷åíü ñèëü- íàÿ. Äëèíà êîãåðåíòíîñòè �(0) ïðè T = 0, ðàññ÷èòàííàÿ èç ïðîèçâîäíîé ïåðïåíäèêóëÿðíîãî êðèòè÷åñêîãî ïî- ëÿ âáëèçè Òñ, íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå 20–40 íì äëÿ ðàç- íûõ îáðàçöîâ. 3.4. Íåëèíåéíûé ÑÂ× îòêëèê ñâåðõïðîâîäÿùèõ ãåòåðîñòðóêòóð Íà ðèñ. 8 ïðåäñòàâëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñ- òè ìîùíîñòè ÑÂ× ñèãíàëà íà ÷àñòîòå òðåòüåé ãàðìî- íèêè P3�(T ) è òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâ- ëåíèÿ äëÿ äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû PbTe/PbS ñ òîëùèíàìè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ d1,2 = 200 íì è ÑÐ PbTe/PbS ñ d1,2 = 130 íì è êîëè÷åñòâîì ñëîåâ n = 8. Çàâèñèìîñòè P3�(T) èìåþò âûðàæåííûé ìàêñèìóì íèæå òåìïåðàòóðû ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà â îò- ñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è â ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ ñâåðõïðîâîäíèêîâ [13,14,18]. Ðàíåå äëÿ ñâåðõïðîâîäíèêîâ (ïîëèêðèñòàëëîâ, ìîíîêðèñòàë- Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ãðàíèö ðàçäåëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ â ãåòåðîñòðóêòóðàõ òèïà ÀIVBVI Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 1255 0,4 0 3, 0,04 0,2 0,06 0 T, Ê 1 9, 2,0 2,1 2,2 2 3, 2,4 2 5, Í , Ò ë ñ2 0,02 0 2,0 2,2 2,4 T, Ê Í , Ò ë ñ2 0,1 Ðèñ. 7. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàëëåëüíîãî è ïåð- ïåíäèêóëÿðíîãî (òàêæå íà âñòàâêå) âåðõíèõ êðèòè÷åñêèõ ïîëåé äëÿ äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòóêòóðû PbTe/YbS ñ òîë- ùèíàìè ñëîåâ d1,2 = 100 íì. 1,4 1,0 0,4 1,2 0,2 0,8 0 T, Ê 0,6 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 Í , Ò ë ñ2 \|\| � Ðèñ. 6. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàëëåëüíîãî è ïåð- ïåíäèêóëÿðíîãî âåðõíèõ êðèòè÷åñêèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé äëÿ ÑÐ PbTe/PbS, d1,2 = 18,5 íì, n = 20. ëîâ è òîíêèõ ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê YBCO, ïëåíîê Nb) áûëà óñòàíîâëåíà êîððåëÿöèÿ ìåæäó òåìïåðàòóð- íûìè çàâèñèìîñòÿìè íåëèíåéíîãî ÑÂ× îòêëèêà è ðåçèñòèâíûìè ïåðåõîäàìè â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿ- íèå [13,14,18]. Íàëè÷èå òàêîé êîððåëÿöèè äàåò âîç- ìîæíîñòü îïðåäåëÿòü Tc ïî ðåçóëüòàòàì áåñêîíòàêòíûõ ÑÂ× èçìåðåíèé. Ïðè ýòîì òåìïåðàòóðà ïîÿâëåíèÿ îò- êëèêà P3�(T) ñîîòâåòñòâóåò òåìïåðàòóðå îáðàùåíèÿ â íóëü ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàçöà Òñ0, à òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé äîñòèãàåòñÿ ìàêñèìóì íåëèíåéíîñòè, ñîîò- âåòñòâóåò òåìïåðàòóðå èñ÷åçíîâåíèÿ òîêà ïèííèíãà [13,14]. Ïîäîáíàÿ êîððåëÿöèÿ íàáëþäàåòñÿ è äëÿ îá- ðàçöîâ, èññëåäîâàííûõ â äàííîé ðàáîòå (ñì. êðèâûå P3�(T) è R(T) íà ðèñ. 8). Êàê âèäíî èç ñðàâíåíèÿ ðèñ. 8,à è 8,á, èíòåíñèâ- íîñòü ïèêà íåëèíåéíîñòè äëÿ ÑÐ áîëüøå òàêîâîé äëÿ äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû ïðèìåðíî â 10 ðàç. Ýòî, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì äîáàâî÷íûõ ñâåðõ- ïðîâîäÿùèõ èíòåðôåéñîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ñâåðõïðî- âîäèìîñòè. Êðèòè÷åñêèå òåìïåðàòóðû äâóõñëîéíîé ãåòåðî- ñòðóêòóðû è ÑÐ â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå îòëè÷à- þòñÿ íåçíà÷èòåëüíî, à ïîëîæåíèå ìàêñèìóìà íåëè- íåéíîñòè äëÿ äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû ñèëüíî ñäâèíóòî â îáëàñòü áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóð îòíî- ñèòåëüíîãî òàêîâîãî äëÿ ÑÐ, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, ñâèäåòåëüñòâóåò î çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé âåëè÷èíå êðèòè÷åñêîãî òîêà äëÿ äâóõñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâåðõðåøåòêîé. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü íåëèíåéíîãî îòêëèêà â ñëó÷àå ÑÐ äåìîíñòðèðóåò äîâîëüíî óçêèé ïèê íåëè- íåéíîñòè, òîãäà êàê äëÿ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð ïèê íåëèíåéíîñòè áîëåå óøèðåí, ÷òî ìîæåò áûòü ñâÿ- çàíî ñ áîëåå ñèëüíîé íåîäíîðîäíîñòüþ ñâåðõïðîâîäÿ- ùåãî ñëîÿ. Èç ýêñïåðèìåíòîâ ñëåäóåò, ÷òî ëîêàëüíûé áåñêîí- òàêòíûé ÑÂ× ìåòîä èññëåäîâàíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ ïîäòâåðæäàåò íàëè÷èå ñâåðõïðîâîäèìîñòè â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ è ïðèìåíèì äëÿ èõ èññëåäîâàíèÿ. Äàííûé ìåòîä ïîçâîëÿåò ñêàíè- ðîâàòü ïîâåðõíîñòü ãåòåðîñòðóêòóðû è âûÿâëÿòü íå- îäíîðîäíîñòè â ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâàõ ðàçëè÷- íûõ ó÷àñòêîâ îáðàçöà. Ïëàíèðóåòñÿ ïðîâåäåíèå òàêèõ ýêñïåðèìåíòîâ. Çàêëþ÷åíèå Óñòàíîâëåíà êîððåëÿöèÿ ìåæäó ñòðóêòóðíûìè è ñâåðõïðîâîäÿùèì ñâîéñòâàìè äâóõñëîéíûõ ãåòåðî- ñòðóêòóð PbTe/PbS ñ ðàçíûìè òîëùèíàìè ïîëó- ïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ. Ïîêàçàíî, ÷òî äâóõñëîéíûå ãåòåðîñòðóêòóðû óñëîâíî ìîæíî ðàçäåëèòü íà 3 êàòå- ãîðèè. Ê ïåðâîé êàòåãîðèè îòíîñÿòñÿ îáðàçöû ñ îò- íîñèòåëüíî ñîâåðøåííîé ñåòêîé äèñëîêàöèé íåñîîò- âåòñòâèÿ, ïîêðûâàþùåé âåñü èíòåðôåéñ, êîòîðûå ïðîÿâëÿþò ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè â íîð- ìàëüíîì ñîñòîÿíèè è äåìîíñòðèðóþò ïîëíûé ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Êî âòîðîé êàòåãîðèè îòíîñÿòñÿ îáðàçöû ñ íåñïëîøíîé ñåòêîé äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ, èìåþùåé ìåñòàìè ðàçðûâû, ó êîòî- ðûõ âîçìîæåí êàê ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè, òàê è ïîëóïðîâîäíèêîâûé, íî íåçàâèñèìî îò òèïà ïðî- âîäèìîñòè ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ åñòü ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Òðåòüÿ êàòåãîðèÿ ñîäåð- æèò îñòðîâêîâóþ ñåòêó äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ, îáíàðóæèâàåò ïîëóïðîâîäíèêîâûé òèï ïðîâîäèìîñòè è ñîîòâåòñòâóþùèå îáðàçöû ëèáî ñîâñåì íå ïåðåõî- äÿò â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå, ëèáî äåìîíñòðèðó- þò íåçàêîí÷åííûé ïåðåõîä ñ Òñ 1 Ê. Ëîêàëüíûé ÑÂ× ìåòîä, ïîçâîëÿþùèé áåñêîíòàêòíî ðåãèñòðèðîâàòü êðèòè÷åñêóþ òåìïåðàòóðó ñâåðõïðî- âîäíèêîâ, ïîäòâåðæäàåò íàëè÷èå ñâåðõïðîâîäèìîñòè â äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ, îáíàðóæåííîé ðåçèñ- òèâíûì ìåòîäîì. Íàéäåíû ñóùåñòâåííûå îòëè÷èÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ äâóõñëîéíûõ ñèñòåì îò òàêîâûõ äëÿ ñâåðõðå- øåòîê. Ìèíèìàëüíàÿ òîëùèíà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ, ïðè êîòîðîé ïîÿâëÿåòñÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòü, äëÿ ñâåðõðåøåòîê ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì äëÿ äâóõ- ñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð. Ïðàêòè÷åñêè âñå ñâåðõðå- 1256 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 Î.È. Þçåôîâè÷ è äð. 0 9, 0 3, 0,04 0,06 0 4 0, 6 0, 6 5, 7 0,4 5, 0,02 5 0, 0,10 1,0 0,4 0,12 0,2 0,8 0,6 5 5, 0,4 0,2 0,8 0,6 0 0, 80 0 0,6 0 R /R n T, Ê Ð , 1 0 Â ò 3 � – 1 0 à á 1 2 3 4 5 1 2 3 4 56 7 Ð , 1 0 Â ò 3 � – 1 0 R /R n Ðèñ. 8. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ìîùíîñòè òðåòüåé ãàð- ìîíèêè P3� ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ðåçèñ- òèâíûå ïåðåõîäû â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå: à) äâóõñëîéíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà PbTe/PbS d1,2 = 200 íì, Í = 0 (1); 1,2 (2); 2,5 (3); 3,75 (4); 15 (5) ìÒë; á) ÑÐ PbTe/PbS d1,2 = 130 íì, n = 8, Í = 0 (1); 1,25 (2); 1,85 (3); 2,5 (4); 3,75 (5); 6,25 (6); 27,5 (7) ìÒë. øåòêè ïðîÿâëÿþò ìåòàëëè÷åñêèé òèï ïðîâîäèìîñòè è îáíàðóæèâàþò ïîëíûé ñâåðõïðîâîäÿùèé ïåðåõîä. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì îáñòîÿòåëüñòâîì, ÷òî ñåòêè êðà- åâûõ äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ íà áîëåå óäàëåííûõ îò ïîäëîæêè èíòåðôåéñàõ, äàæå â ñëó÷àå ñâåðõðåøå- òîê ñ ìàëûìè òîëùèíàìè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ, îêàçûâàþòñÿ áîëåå ñîâåðøåííûìè. Êàê ñëåäóåò èç ïî- ëó÷åííûõ íàìè ðåçóëüòàòîâ, ïðåäûäóùèå ïîïûòêè äðóãèõ àâòîðîâ îáíàðóæèòü ñâåðõïðîâîäèìîñòü â äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ ÀIVÂVI îêàçàëèñü áåçóñïåøíûìè, ïîñêîëüêó ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäè- ëèñü íà ñýíäâè÷àõ ñî ñëèøêîì ìàëîé òîëùèíîé ïî- ëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ. Èíòåíñèâíîñòü ïèêà íåëèíåéíîñòè äëÿ ñâåðõðåøå- òîê íàìíîãî áîëüøå, ÷åì äëÿ äâóõñëîéíûõ ãåòåðî- ñòðóêòóð, ÷òî ñâÿçàíî ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì èíòåð- ôåéñîâ, à ñëåäîâàòåëüíî, ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ñâåðõïðîâîäÿùåãî ìàòåðèàëà â îáðàçöå. Îáíàðóæåíî îòëè÷èå â õàðàêòåðå çàâèñèìîñòåé âåð- õíèõ êðèòè÷åñêèõ ïîëåé îò òåìïåðàòóðû äëÿ äâóõñëîé- íûõ ãåòåðîñòðóêòóð è ñâåðõðåøåòîê. Êðèòè÷åñêèå ìàãíèòíûå ïîëÿ äâóõñëîéíûõ ñýíäâè÷åé áîëåå àíèçîò- ðîïíû, ÷åì òàêîâûå äëÿ ñâåðõðåøåòîê. Â ñâåðõðåøåòêàõ âáëèçè êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû íàáëþäàåòñÿ 3D-ïîâå- äåíèå ïàðàëëåëüíîãî êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ, à ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ïðîèñõîäèò êðîññîâåð ê 2D-ïîâåäåíèþ. Â ñëó÷àå åäèíè÷íîãî èíòåðôåéñà â äâóõñëîéíûõ ñòðóêòó- ðàõ íàáëþäàåòñÿ èíàÿ êàðòèíà — 2D-ïîâåäåíèå ïàðàë- ëåëüíîãî êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ íà÷èíàåòñÿ íåïîñðåäñòâåí- íî îò Tc. Ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ íàáëþäàåòñÿ êðîññîâåð òèïà 2D–1D ñ ðåçêîé ðàñõîäèìîñòüþ âåðõíå- ãî êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ. Êðîññîâåð òàêîãî òèïà õàðàêòå- ðåí äëÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ íàíîñåòåé. Òàêèì îáðàçîì, ïðîäåìîíñòðèðîâàíû ðàçëè÷èÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ äâóõñëîéíûõ ãåòåðîñòðóê- òóð è ñâåðõðåøåòîê, à òàêæå äâóõñëîéíûõ ãåòåðî- ñòðóêòóð ñ ðàçíûìè òîëùèíàìè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ, è ïîêàçàíî, ÷òî îñíîâíûå ðàçëè÷èÿ ïîâåäåíèÿ ýòèõ äâóõ òèïîâ ãåòåðîñòðóêòóð îïðåäåëÿþòñÿ êà÷åñò- âîì ñåòîê êðàåâûõ äèñëîêàöèé íåñîîòâåòñòâèÿ íà èíòåðôåéñàõ è èõ êîëè÷åñòâîì. Ïîêàçàíî, ÷òî ðàçìåð- íîñòü è ïåðèîä ñàìîîðãàíèçîâàííûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ íàíîñòðóêòóð â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ ìîæíî èçìåíÿòü ïîäáîðîì òèïà ïîëóïðîâîäíèêîâ, òîë- ùèíîé è êîëè÷åñòâîì ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ. Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå Ãîñóäàðñòâåííî- ãî ôîíäà ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé Óêðàèíû (ãðàíò ¹ F8/307-2004) è ÐÔÔÈ Ðîññèè (ãðàíò ¹ 06-02-16592). Àâòîðû âûðàæàþò ïðèçíàòåëüíîñòü Â.È. Íèæàíêîâñêîìó çà èíòåðåñ ê ðàáîòå è ïîëåçíûå äèñêóññèè. 1. K. Murase, S. Ishida, S. Takaoka, and T. Okumura, Surf. Sci. 170, 486 (1986). 2. Î.À. Ìèðîíîâ, Á.À. Ñàâèöêèé, À.Þ. Ñèïàòîâ, À.È. Ôåäîðåíêî, À.È. ×èðêèí, Ñ.Â. ×èñòÿêîâ, Ë.Ï. Øïà- êîâñêàÿ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 48, 100 (1988). 3. D. Agassi and T.K. Chu, Phys. Status Solidi B160, 601 (1990). 4. È.Ì. Äìèòðåíêî, Í.ß. Ôîãåëü, Â.Ã. ×åðêàñîâà, À.È. Ôåäîðåíêî, À.Þ. Ñèïàòîâ, ÔÍÒ 19, 747 (1993). 5. Î.À. Ìèðîíîâ, Ñ.Â. ×èñòÿêîâ, È.Þ. Ñêðûëåâ, Â.Â. Çîð÷åíêî, Á.À. Ñàâèöêèé, À.Þ. Ñèïàòîâ, À.È. Ôåäî- ðåíêî, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 50, 300 (1989). 6. À.È. Ôåäîðåíêî, Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Þ. Ñèïàòîâ, Î.À. Ìèðîíîâ, Ñ.Â. ×èñòÿêîâ, Î.Í. Íàùåêèíà, ÔÒÒ 41, 1693 (1999). 7. N.Ya. Fogel, A.S. Pokhila, Yu.V. Bomze, A.Yu. Sipatov, A.I. Fedorenko, and R.I. Shekhter, Phys. Rev. Lett. 86, 512 (2001). 8. A.I. Erenburg, N.Ya. Fogel, Yu.V. Bomze, A.Yu. Sipa- tov, A.I. Fedorenko, V. Langer, and M. Norell, Fiz. Nizk. Temp. 27, 127 (2001). 9. Í.Á. Áðàíäò, Ä.Â. Ãèöó, Í.Ñ. Ïîïîâè÷, Â.È. Ñèäîðîâ, Ñ.Ì. ×óäèíîâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 22, 225 (1975). 10. Þ.À. Òèìîôååâ, Á.Â. Âèíîãðàäîâ, Å.Í. ßêîâëåâ, ÔÒÒ 23, 2510 (1981). 11. N.Ya. Fogel, E.I. Buchstab, Yu.V. Bomze, O.I. Yuzepho- vich, A.Yu. Sipatov, E.A. Pashitskii, A. Danilov, V. Langer, R.I. Shekhter, and M. Jonson, Phys. Rev. B66, 174513 (2002). 12. N.Ya. Fogel, E.I. Buchstab, Yu.V. Bomze, O.I. Yuzepho- vich, M.Yu. Mikhailov, A.Yu. Sipatov, E.A. Pashitskii, R.I. Shekhter, and M. Jonson, Phys. Rev. B73, 161306(R) (2006). 13. E.E. Pestov, V.V. Kurin, and Yu.N. Nozdrin, IEEE Trans. Appl. Supercond. 11, 131 (2001). 14. A.Yu. Aladyshkin, A.A. Andronov, E.E. Pestov, Yu.N. Nozdrin, V.V. Kurin, A.M. Cucolo, R. Monaco, and M. Boffa, Radiophys. Quantum Electronics 46, 109 (2003). 15. L.S. Palatnik and A.I. Fedorenko, J. Cryst. Grow 52, 917 (1981) 16. B.Y. Jin and J.B. Ketterson, Adv. Phys. 38, 189 (1989). 17. L.A. Turkevich and R.A. Klemm, Phys. Rev. B19, 2520 (1979). 18. Þ.Í. Íîçäðèí, Å.Å. Ïåñòîâ, Â.Â. Êóðèí, Ñ.Â. Áàðû- øåâ, À.Â. Áîáûëü, Ñ.Ô. Êàðìàíåíêî, Ä.À. Ñàêñååâ, Ð.À. Ñóðèñ, ÔÒÒ 48, 2136 (2006). Interface superconductivity in two-layer and multilayer semiconductivity IV–VI heterostructures O.I. Yuzephovich, M.Yu. Mikhailov, S.V. Bengus, A.Yu. Aladyshkin, E.Å. Pestov, Yu.N. Nozdrin, A.Yu. Sipatov, Å.I. Buchstab, and N.Ya. Fogel Some epitaxial semiconducting IV–VI hetero- structures is known to be superconducting at tempera- tures as high as 6.5 K. Superconductivity in these systems is supposed to be related to the band inver- Ñâåðõïðîâîäèìîñòü ãðàíèö ðàçäåëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ â ãåòåðîñòðóêòóðàõ òèïà ÀIVBVI Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 1257 sion in narrow-gap semiconductors due to the elastic stress field formed by misfit dislocation grids at the heterostructure interface. We report here a compara- tive study of superconducting properties of two-layer and multilayer IV–VI heterostructures. Supercon- ducting critical temperature Tc and transition width of two-layer heterostructure is found to depend on thickness of layers and is influenced by quality of misfit dislocation grids at the interface. The super- conducting properties of two-layer and multilayer heterostructures demonstrate essential distinctions. The minimum layer thickness of the two-layer hete- rostructures at which they display superconductivity is several times greater compared to that of the multi- layer one. Upper critical magnetic fields Hc2 for the two-layer heterostructures are more anisotropic. The multilayer heterostructures display a 3D behavior in the vicinity of Tc, and a 3D–2D crossover is observed in the temperature dependence of Hc2 with decreas- ing the temperature. For the two-layer heterostruc- tures the 2D behavior starts directly at Tc and a 2D–1D crossover is observed with a sharp divergence of Hc2, which is characteristic for superconducting nets. PACS: 68.35.bg Semiconductors; 68.65.–k Low-dimensional, mesoscopic, and nanoscale systems: structure and nonelectronic properties; 73.21.–b Electron states and collective ex- citations in multilayers, quantum wells, me- soscopic, and nanoscale systems; 74.78.Fk Multilayers, superlattices, hete- rostructures. Keywords: superconductivity, semiconducting hete- rostructures, edge misfit dislocations. 1258 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 12 Î.È. Þçåôîâè÷ è äð.

Сверхпроводимость границ раздела полупроводниковых слоев в двухслойных и многослойных гетероструктурах типа АIVBVI

Репозитарії

Схожі ресурси