Представлены результаты исследования гальваномагнитных свойств (удельного сопротивления, магнетосопротивления, коэффициента Холла) пленок висмута толщинами от 15 до 150 nm на подложке из слюды в температурном диапазоне 5–310 К и в поперечном магнитном поле с индукцией до 8 Т. Доказано преимущественное влияние классического размерного эффекта на ограничение подвижности носителей заряда во всем исследованном интервале толщин пленок. Показано увеличение концентрации носителей заряда в пленках при уменьшении толщины, связанное с изменением параметров зонной структуры и возрастанием вклада поверхности в электронные явления переноса.
REFERENCES
1. Ivanov, G.A., & Grabov, V.M. Physical properties of bismuth-type semimetals
[Физические свойства полуметаллов типа висмута]. Semiconductors, 1995, 29(5),
1040.
2. Komnik, Yu.F. Physics of metallic fi lms. Size and structural effects [Физика
металлических пленок. Размерные и структурные эффекты]. 1979, Moscow:
Atomizdat.
3. Grabov, V.M., Komarov, V.A., & Demidov, Ye.V. Galvanomagnetic and
thermoelectric phenomena in thin bismuth films and bismuth-antimony alloys
[Гальваномагнитные и термоэлектрические явления в тонких пленках висмута
и сплавах висмут-сурьма]. 2011, Saint-Petersburg: The Herzen State Pedagogical
University of Russia.
4. Ogrin, Yu.F., Lutskiy, V.N., & Yelinson, M.I. On the observation of quantum
size effects in thin bismuth fi lms [О наблюдении квантовых размерных эффектов в
тонких пленках висмута]. JETP Letters, 1966, 3(3), 114–118.
5. Pariset, S. Effet dimensionnel classique dans des couches minces de bismuth et
d’antimoine. Thin Solid Films, 1982, 91(4), 301–320.
6. Hirahara, T., Shirai, T., Hajiri, T., Matsunami, M., Tanaka, K., Kimura, S., Hasegawa,
S., & Kobayashi, K. Role of quantum and surface-state effects in the bulk Fermilevel
position of ultrathin Bi fi lms. Physical Review Letters, 2015, 115(10). doi:10.1103/
PhysRevLett.115.106803
7. Garcia, N., Kao, Y., & Strongin, M. Galvanomagnetic studies of bismuth fi lms in
the quantum-size-effect region. Physical Review B, 1972, 5(6), 2029–2039. doi:10.1103/
PhysRevB.5.2029
8. Rogacheva, E.I., Lyubchenko, S.G., Nashchekina, O.N., Meriuts, A.V., & Dresselhaus,
M.S. Quantum size effects and transport phenomena in thin Bi layers. Microelectronics
Journal, 2009, 40(4–5), 728–730. doi:10.1016/j.mejo.2008.11.007
9. Marcano, N., Sangiao, S., Magén, C., Morellón, L., Ibarra, M.R., Plaza, M.,
Pérez, L., & De Teresa, J.M. Role of the surface states in the magnetotransport properties
of ultrathin bismuth films. Physical Review B, 2010, 82(12). doi:10.1103/
PhysRevB.82.125326
10. Demidov, Ye.V., Komarov, V.A., Krushelnitskiy, A.N., & Suslov, A.V. Measurement
of the thickness of block bismuth fi lms by atomic force microscopy using selective
chemical etching [Измерение толщины блочных пленок висмута методом атомно-
силовой микроскопии с применением избирательного химического травления].
Semiconductors, 2017, 51(7), 877–879.
11. Grabov, V.M., Demidov, Ye.V., & Komarov, V.A. Optimization of the modes of
thermal deposition in vacuum of bismuth fi lms under the control of their defectiveness
by atomic force microscopy [Оптимизация режимов термического осаждения в
вакууме пленок висмута при контроле их дефектности методом атомно-силовой
микроскопии]. Physics of the Solid State, 2010, 52(6), 1219–1222.
12. Grabov, V.M., Demidov, Ye.V., Komarov, V.A.,& Klimantov, M.M. Atomic
force microscopy of bismuth fi lms decorated by defects oxidation [Атомно-силовая
микроскопия декорированных оксидированием дефектов пленок висмута]. Physics
of the Solid State, 2009, 51(4), 800–802.
13. Staritsyn, M.V., Krushelnitskiy, A.N., Ivanova, Ye.K., Pronin, V.P., & Demidov,
Ye.V. Crystallographic mapping of thin bismuth fi lms on various substrates by
diffraction of refl ected electrons in SEM. [Кристаллографическое картирование
тонких пленок висмута на различных подложках методом дифракции отраженных
электронов в РЭМ]. 2015, Proceedings of the conference “Films and Coatings – 2015”,
pp. 135–138.
14. Krushelnitskiy, A.N., Staritsyn, M.V., & Tokvel, N.V. Production of bismuth
fi lms on various substrates by the method of thermal spraying in a high vacuum and
investigation of their surface structure by the methods of crystallographic mapping
and atomic force microscopy [Получение пленок висмута на различных подложках
методом термического напыления в высоком вакууме и исследование структуры
их поверхности методами кристаллографического картирования и атомно-силовой
микроскопии]. 2015, Bulletin of the Student Scientifi c Society of The Herzen State
Pedagogical University of Russia, 16, 183–189.
15. Grabov, V.M., Demidov, Ye.V., & Komarov, V.A. Atomic-force microscopy of
bismuth fi lms [Aтомно-силовая микроскопия пленок висмута]. Physics of the Solid
State, 2008, 50(7), 1312–1316.
16. Edelman, V.S. Properties of electrons in bismuth. 1977. Soviet Physics Uspekhi,
123(2), 257–287.
17. Komarov, V.A., Matveyev, D.Yu., Parakhin, A.S., & Krushelnitskiy, A.N. Structure
and transport phenomena in bismuth-doped tellurium fi lms [Структура и явления
переноса в пленках висмута, легированного теллуром]. Thermoelectrics and Their
Applications. Reports of the 13th Interstate Seminar, 2013, 358–363.
18. Patterson, J. On the effect of a magnetic fi eld on the resistance of thin metallic
fi lms. Math. Proc. Cambridge Philos. Soc., 1901, 11, 118–119.
19. Fuchs, K. The conductivity of thin metallic fi lms according to the electron theory
of metals. Math. Proc. Cambridge Philos. Soc., 1938, 34(1), 100–108.
20. Tellier, C.R., & Tosser, A.J. Size effects in thin fi lms. 2013: Elsevier Science.
