Структура и электрические свойства тонких пленок (ZnO/SiO2)25

М.Н. Волочаев, Ю.Е. Калинин, М.А. Каширин, В.А. Макагонов, С.Ю. Панков, В.В. Бассараб

10^1

A

Принимая радиус локализации электрона равным эффек-

тивному боровскому радиусу,

a B =

ε0~

(3)

·cm

m∗e2 ^,

где ε0 — статическая диэлектрическая проницаемость

W

10^0

ZnO, равная

8.5

[14], m^∗ ∼ m0 —

эффективная масса

,r

электрона, e — заряд электрона. Для ZnO расчет дает

значение a B ≈ 0.46 нм. Длину прыжка носителей заряда

для разных составов пленок при

температуре 200 K

определим по формуле [13]

10^–1

3

1/4

−1/4

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

R(T ) = 8 a · B T

.

(4)

HBL , nm

Параметры тонких пленок (ZnO/SiO2)25, рассчитан-

10^2

B

ные на основе модели прыжковой проводимости элек-

тронов с переменной длиной прыжка по локализован-

cm

10^1

A

7.53 nm

4

·W

8.21 nm

,r

3

10^0

8.21 nm

cm

2

8.94 nm

9.56 nm

·

1

10^–1

,rW

150

200

250

300

8.94 nm

100

ln

0

T, K

Рис. 2. Зависимости удельного электрического

сопротивле-

–1

9.56 nm

ния ρ тонкопленочных гетероструктур (ZnO/SiO2)25, изме-

ренные при T = 300 K,

от толщины

бислоя hbl

(a) и от

–2

температуры (b).

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

1/T 1/4, K–1/4

ln(ρ) ∝ f (1/T ^1^/^4) (рис. 3, a), что указывает на прыжко-

B

вый механизм проводимости носителей заряда с пере-

5

менной длиной прыжка по локализованным состояниям,

4

7.53 nm

лежащим в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми.

Тогда, согласно

[13],

выражение

для

электрической

3

проводимости имеет следующий вид:

cm

1/4

2

B

, ·rW

8.21 nm

σ = e^2

· R^2νph · g (EF) exp − T

,

(1)

1

ln

где

0

8.94 nm

B =

16

(2)

a ^3 · kB · g (EF) ^,

–1

e — заряд электрона, R — среднее расстояние прыжка,

–2

9.56 nm

νph — фактор спектра фононов взаимодействия, T —

абсолютная температура, g (EF) — плотность состояний

3.6

4.2

4.8

5.4

6.0

на уровне Ферми, a — радиус локализации волновой

1000/T, K^–1

функции электрона, kB — постоянная Больцмана.