Баллистические планарные структуры из монокристаллического вольфрама тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Черных, Анатолий Васильевич

• Черных, Анатолий Васильевич
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Черных, Анатолий Васильевич

Глава 1. Баллистический электронный транспорт и пленки, необходимые для создания баллистических металлических структур.

1.1. Электропроводность тонких пленок металлов.

1.1.1. Размерный эффект.

1.1.2. Температурная зависимость сопротивления.

1.2. Баллистический электронный транспорт в низко-размерных структурах.

1.3. Получение и свойства монокристаллических пленок.

1.3.1. Особенности эпитаксиального роста.

1.3.2. Эпитаксия пленок тугоплавких ОЦК-металлов.

1.3.3. Эпитаксия буферных слоев Mg0(001).

1.3.4. Метод импульсного лазерного осаждения (ИЛО).

Глава 2. Технологические и экспериментальные методы.

2.1. Выращивание эпитаксиальных пленок W и MgO методом ИЛО.

2.2. Методы исследования структуры и морфологии пленок.

2.3. Методика измерений вольт-амперных характеристик пленок и наноструктур.

2.4. Изготовление планарных монокристаллических структур с минимальными размерами 100 нм.

2.5. Развитие зондовой литография для создания монокристаллических наноструктур с размерами 10-100 нм.

Глава 3. Оптимизация условий роста монокристаллических пленок W на г-плоскости сапфира и исследование их свойств.

3.1. Оптимизация условий роста.

3.2. Размерная зависимость проводимости пленок от толщины.

3.3. Влияние латеральных размеров структур на ДСП электронов.

Глава 4. Оптимизация условий роста гетероструктур W/MgO на сапфире и арсениде галлия и исследование их свойств.

4.1. Гетероструктуры W/MgO/W на r-плоскости сапфира.

4.2. Гетероструктуры W/MgO на поверхности GaAs(001).

Глава 5. Исследования температурной зависимости проводимости планарных наноструктур из монокристаллического W(001).

5.1 Баллистический ЭТ в W(001) наноструктурах.

5.2. Зависимость баллистического эффекта от ДСП электронов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Баллистические планарные структуры из монокристаллического вольфрама»

Актуальность темы.

Металлические планарные наноструктуры вызывают значительный интерес в связи с перспективой создания новых активных элементов твердотельной электроники. В зависимости от соотношения латеральных размеров структур и длины свободного пробега (ДСП) электронов электронный транспорт (ЭТ) в них может быть диффузионный или баллистический. До последнего времени исследовались наноструктуры из поликристаллических пленок металлов, в которых ДСП электронов, составлявшая величину порядка 10 нм, была много меньше латеральных размеров структур, обычно равных сотням нанометров, и, следовательно, ЭТ являлся диффузионным. Появление новых свойств в ЭТ наноструктур связывается как с уменьшением их размеров, так и с увеличением ДСП электронов за счет применения более совершенных, монокристаллических пленок металлов. В результате возможен переход к исследованию «баллистических» наноструктур, в которых ДСП электронов превышает латеральные размеры [1].

Баллистический ЭТ в твердотельных планарных структурах до последнего времени исследовался лишь в наноструктурах на основе полупроводниковых гетероструктур с двумерным электронным газом [1-6]. Были обнаружены существенные отклонения от диффузионного ЭТ, вызванные проявлением баллистических эффектов, таких как зависимость проводимости структуры от ее формы, коллимация электронов, отрицательное изгибное сопротивление крестообразной структуры и др. Баллистические планарные структуры из нормальных металлов ранее не удавалось получить, и потому их свойства не исследовались.

Настоящая работа посвящена созданию и исследованию баллистических структур на основе монокристаллических пленок W. В научном плане исследование их ЭТ должно дать ответы на вопросы: насколько существенны баллистические эффекты, а также, в какой мере эффекты, обнаруженные в полупроводниковых структурах, могут проявляться в металлических, обладающих большей на несколько порядков плотностью носителей тока. Температурные измерения проводимости металлических баллистических структур позволят исследовать переход от диффузионного ЭТ при высоких температурах к баллистическому ЭТ при низких и определить зависимость проводимости от ДСП электронов. В практическом плане создание металлических баллистических планарных структур из монокристаллического W может способствовать появлению перспективных баллистических приборов на основе гетероструктур металл-диэлектрик, нормальный металл-сверхпроводник, магнитных устройств со спин-зависящим баллистическим ЭТ.

Выбор вольфрама обусловлен его высокой температурой плавления, самым низким среди переходных металлов удельным электросопротивлением, способностью выдерживать большие плотности тока и совместимостью с распространенными технологиями. Кроме того, пленки W, как и пленки других тугоплавких металлов, могут быть эпитаксиально выращены на различных подложках, включая оксиды [7-15], магнитные металлы [16,17], сверхпроводники [18,19], что может быть использовано для создания цельно монокристаллических гетероэпитаксиальных электронных устройств [20-23]. Для исследования свойств эпитаксиальных пленок вольфрама подходят используемые в электронике подложки сапфира (г-плоскость) [7-9], а в качестве диэлектрических слоев в гетероструктурах -слои MgO(OOl) [10,12].

Наряду с использованием диэлектрических подложек, в работе исследована возможность создания монокристаллических наноструктур из W на практически значимых полупроводниковых подложках GaAs(OOl). Ранее предпринимались попытки вырастить эпитаксиальные пленки тугоплавких металлов на поверхности полупроводников, но качество их было низким [24-26]. В работе решается задача получения монокристаллических пленок вольфрама с ДСП электронов, достаточной для изготовления баллистических структур методом электронной литографии с латеральными размерами 100 - 1000 нм. Также разрабатывается методика зон-довой литографии для создания монокристаллических наноструктур с минимальными размерами элементов 10 - 100 нм, чтобы, в результате, иметь возможность изготавливать монокристаллические наноструктуры из W с латеральными размерами 10 - 1000 нм.

Таким образом, цель работы - создание баллистических планарных структур из монокристаллического вольфрама на диэлектрических и полупроводниковых подложках и исследование их электронно-транспортных свойств - является актуальной и представляет как научный, так и практический интерес. Для ее осуществления решаются следующие основные задачи:

• Вырастить тонкие, 10 - 100 нм, монокристаллические пленки W(001) с остаточной длиной свободного пробега электронов 100 - 1000 нм на диэлектрических - АЬОз(Г012), MgO(OOl) и полупроводниковой - GaAs(OOl) подложках, а также гетероструктуры металл-диэлектрик-металл - W-MgO-W. Исследовать структуру, морфологию и температурные зависимости проводимости пленок для оптимизации ростовых процессов.

• Изготовить баллистические наноструктуры из монокристаллических пленок W(001) с минимальными размерами 10 - 200 нм. Применить и развить методы электронной и зондовой литографии.

• Исследовать температурную зависимость проводимости планарных наноструктур из монокристаллического W(001) в интервале температур 4.2 - 295К.

Научная новизна работы

Созданы баллистические планарные наноструктуры из монокристаллического W(001), в которых остаточная ДСП электронов превышает латеральные размеры, и исследована температурная зависимость их проводимости в диапазоне температур от комнатной до жидкого гелия. В вольфрамовых наноструктурах, впервые для металлических планарных структур, реализован баллистический ЭТ, что подтверждено наблюдением баллистических эффектов: при температурах, близких к температуре жидкого гелия изгибное сопротивление крестообразных структур меняет знак и становится отрицательным, и проводимость структур зависит от их геометрической формы.

Переход от диффузионного ЭТ к баллистическому исследовался в зависимости от изменения ДСП электронов при понижении температуры образца от 295 до 4.2 К. Обнаружено, что смена знака изгибного сопротивления происходит при температурах, когда ДСП электронов 1(Т) сравнивается с характерной длиной структуры L, близкой к ширине контакта. Величина баллистической поправки к изгибному сопротивлению крестообразной структуры отрицательна и ее зависимость от ДСП электронов близка к виду AR Batt ~ ехр (- L/l(T)).

Определены оптимальные условия получения методом ИЛО эпитак-сиальных монокристаллических пленок W(001) с малой, менее 0.4 нм, шероховатостью поверхности и с рекордно большой, превышающей на порядок толщину пленки, остаточной ДСП электронов на r-плоскости сапфира и на подложке GaAs(001) с буферным слоем Mg0(001).

Исследован эпитаксиальный рост тонких диэлектрических слоев MgO(OOl) на поверхности W(001), обнаружены режимы двумерного роста. Определены оптимальные условия роста MgO в гетероструктурах W-MgO-W для достижения максимальной ДСП электронов в слоях W(001).

Разработана методика изготовления наноструктур из монокристаллических пленок W и Та с применением зондовой литографии с латеральными размерами элементов 10 - 100 нм. Показано, что танталовые мостики толщиной 3.5 и шириной 20 нм сохраняют металлическую омическую проводимость.

Практическая значимость работы

• Определены условия выращивания методом импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме на поверхностях АЬОз(1012) и MgO(OOl) тонких (30 - 150 нм) эпитаксиальных монокристаллических пленок W(001), имеющих совершенную кристаллическую структуру, малую, менее 0.4 нм шероховатость поверхности и остаточную длину свободного пробега электронов, на порядок превышающую их толщину.

• Разработанная методика реактивного, в атмосфере молекулярного кислорода, эпитаксиального выращивания диэлектрических пленок MgO(OOl) на поверхности W(001) и GaAs(001) позволяет в рамках метода импульсного лазерного осаждения получать гетероструктуры: W(001)/Mg0(001)/W(001) и W(001)/Mg0(00 l)/GaAs(001).

• Разработанная методика зондовой литографии, включающая контроль вольт-амперных характеристик создаваемых наноструктур, позволяет изготавливать из сверхтонких (2-10 нм) монокристаллических пленок W и Та наноструктуры с минимальными размерами 10 - 100 нм.

• Показана возможность создания баллистических наноструктур из монокристаллических пленок W(001) на диэлектрических подложках АЬОз (1012) и Mg0(001).

• Созданы баллистические вольфрамовые наноструктуры на практически значимых полупроводниковых подложках GaAs(001).

• Разработанная методика изготовления планарных структур из монокристаллических пленок тугоплавких металлов вольфрама и тантала на диэлектрических и полупроводниковых подложках может быть использована в приборах микро- и наноэлектроники.

Основные защищаемые положения

• Условия получения методом ИЛО на поверхностях АЬОз(1012) и MgO(OOl) монокристаллических пленок W(001) с малой, менее 0.4 нм, шероховатостью поверхности и рекордно большой остаточной длиной пробега электронов, превышающей на порядок толщину пленки: скорость - -10 нм/мин, вакуум - 10"7-10"9 тор, температура подложки - 400 - 600°С.

• Условия получения методом ИЛО монокристаллической пленки W(001) на подложке GaAs(OOl): а) синтез буферного слоя Mg0(001) толщиной не менее 7 нм посредством испарения мишени - из магния в атмосфере молекулярного кислорода при давлении 1х10"3 тор или - из MgO в вакууме 10'6тор: температура - 450-480°С, скорость - ~1 нм/мин, б) рост W: вакуум - 10'7-10'9 тор, скорость - ~10 нм/мин, температура подложки - 480-500°С.

• Оптимальные условия эпитаксиального двумерного роста слоя MgO(OOl) в гетероструктуре W-MgO-W для достижения максимальной ДСП электронов в слое W: температура - 400-600°С, давление кислорода -1х10-3 тор, скорость - ~1 нм/мин.

• Впервые в планарных металлических структурах из W(001) реализован баллистический ЭТ: величина изгибного сопротивления крестообразных наноструктур, изготовленных из монокристаллических пленок W(001) на подложках АЬОз(1012) и GaAs(OOl) с буферным слоем MgO(OOl), с остаточной ДСП электронов, приблизительно равной ширине контактов, при температурах, близких к температуре жидкого гелия, принимает отрицательные значения и зависит от формы структуры.

• В баллистической крестообразной наноструктуре из W(001), при понижении температуры от 293 до 4.2 К наблюдается переход от диффузионного режима ЭТ к баллистическому. Величина баллистической поправки к изгибному сопротивлению крестообразной структуры отрицательна и ее зависимость от ДСП электронов 1(Т) близка к виду АЯш ~ ехр (- L/l(T)).

• Разработана методика изготовления наноструктур из монокристаллических пленок W и Та с применением зондовой литографии с минимальными размерами 10 - 100 нм. Мостики из Та толщиной 3.5 нм и шириной 20 нм сохраняют металлическую омическую проводимость.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на научных семинарах ИПТМ РАН, а также на следующих конференциях:

1. 4th Int. Symp. "Nanostructures-96", St.-Petersburg, Russia, 1996.

2. XVII Российская конференция «Электронная микроскопия ЭМ'98», 15-18 июня, Черноголовка, 1998.

3. «14th Int. Vac. Congr.,10th Int. Conf. On solid Surfaces, 5th Int. Conf. On Nanometer-scale Science and Technology, 10th Int. Conf. On Quantitative Surf. Analysis», Birmingham, UK, 31 August-4 September 1998.

4. Всероссийская научно- техническая конференция «Микро- и нано- электроника-99», Звенигород, 1999.

5. «Национальная конференция по росту кристаллов», Москва,

2000.

6. XVII российский симпозиум «Растровая электронная микроскопия и аналитические методы исследования твердых тел», Черноголовка, 2001.

7. Всероссийская научно-техническая конференция «Микро- и нано-электроника - 2001», Звенигород, 2001.

Краткое содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются ее цели, обсуждается научная новизна и практическая значимость выполнения работы. Приведен список публикаций по материалам диссертации.

В первой главе дан обзор публикаций по исследованию эпитакси-ального роста пленок W, изложены основные представления о механизмах эпитаксии, методе ИЛО, особенностях электронного транспорта в тонких пленках и в баллистических структурах.

Во второй главе описаны разработанные методики эпитаксиального выращивания пленок тугоплавких металлов (W и Та) и диэлектриков (MgO), изготовления наноструктур с применением электронной и зондо-вой литографий, а также используемые методы исследования структурных и электронно-транспортных свойств пленок и наноструктур.

В третьей главе приводятся результаты оптимизации процесса получения пленок W(001) на r-плоскости сапфира с наибольшей ДСП электронов и исследования размерной зависимости их проводимости.

В четвертой главе приведены результаты развития и оптимизации метода ИЛО для получения гетероструктур W-MgO на сапфире и арсени-де галлия с наибольшей ДСП электронов в слоях W(001) и исследования их свойств.

В пятой главе рассмотрены баллистические свойства ЭТ в наноструктурах из монокристаллического W(001): отрицательное изгибное сопротивление крестообразных структур, влияние формы структуры на ее проводимость, температурная зависимость баллистического эффекта.

В заключении сформулированы основные выводы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. l.G. М. Mikhailov, А. V. Chernykh, V. Т. Petrashov, Electrical properties of epitaxial Tungsten films grown by laser ablation deposition, J. Apll. Phys., 1996, v.80, №2, p.948-951.

2. Г.М. Михайлов, А.В. Черных, Баллистические эффекты в вольт-амперных зависимостях монокристаллических наноструктур из вольфрама, Микроэлектроника, 1996, т.27, №2, с.83-86.

3. G.M. Mikhailov, A.V. Chernykh, The ballistic effects in Volt-Current measurements of monocrystalline Tungsten nanostructures, Proc.4th Inter. Symp. "Nanostructures-96" St. Petersburg, Abstr., p. 219-222.

4. G.M. Mikhailov, I.V. Malikov, A.V. Chernykh, V.T. Petrashov, The growth temperature effect on electrical properties and structure of epitaxial refractory metal films, Thin Solid Films, 1997, v.293, p.315-319.

5. Г.М. Михайлов, И.В. Маликов, А.В. Черных, Влияние квантового размерного эффекта для скользящих электронов на электронную проводимость металлических пленок, Письма в ЖЭТФ, 1997, т.66, N.11, с.693-698.

6. G.M. Mikhailov, L.I. Aparshina, S.V. Dubonos, Yu.I. Koval, I.V. Malikov, A.V. Chernykh, Fabrication of monocrystalline refractory metal nanostructures, capable ballistic electron transport, Nanotechnology, 1998, v.9, № 1, p.1-5.

7. A.V. Chernykh, I.V. Malikov, A.F. Fioshko, G.M. Mikhailov, L. Ryen, E. Olsson, Influence of interface structure and growth parameters on ballistic electron transport in heteroepitaxial MDM films, XVII Российская конференция по электронной микроскопии ЭМ'98, 15-18 июня 1998 г., Черноголовка, Тезисы докладов, с. 126-127.

8. G.M. Mikhailov, A.V. Chernykh, S.V. Dubonos, L.I. Aparshina, I.V. Malikov and A.F. Fioshko, Growth, technology, characterisation and electron transport properties of monocrystalline refractory metal low-dimensional systems, Abstr. Book 14th Int. Vac. Congr.,10th Int. Conf. On solid Surfaces, 5th Int. Conf. On Nanometer-scale Science and Technology, 10th Int. Conf. On Quantitative Surf. Analysis, Birmingham, UK, 31 August-4 September 1998, p.353.

I. Г.М. Михайлов, Л.И. Апаршина, С.В. Дубонос, С.В. Максимов, И.В. Маликов, А.В. Черных, A.M. Фиошко, Монокристаллические наноструктуры на основе металлов: нанотехнология и электронно-транспортные свойства, Всероссийская научно-техническая конференция "Микро- и на-ноэлектроника-99", Звенигород, 1999, Тезисы докладов, 03-2.

10. G.M.Mikhailov, I.V.Malikov, A.V.Chernykh, Novel Class of Low-Dimensional Metallic Structures, Characterized by Surface Dominated Electron Transport, Phys, Low-Dim. Struct., 1999, v.3/4, p. 1-24.

II. А.В. Черных, Г.М. Михайлов, Эпитаксиальный рост пленок MgO(lOO) на поверхности W(100), Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, 2000. Тезисы докладов, Р-354.

12. А.В. Черных, Г.М. Михайлов, Изучение морфологии поверхности эпитаксиальных пленок MgO(lOO) на поверхности W(100) методами АСМ, XVII российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел. Черноголовка, 2001. Тезисы докладов, с. 189.

13. А.В. Черных, И.В. Маликов, Г.М. Михайлов, С.М. Boubeta, J.L. Menendes, J.L. Costa-Kramer, J.M. Garsia, J.V. Anguita, B. Bescos, A. Cebollada, F. Briones, Epitaxial metallic nanostructures on GaAs, Surf. Science, 2001, 482-485, p.910-915.

14. Г.М. Михайлов, А.В. Черных, Зондовая литография для изготовления эпитаксиальных металлических наноструктур, Всероссийская научно-техническая конференция "Микро- и нано-электроника - 2001", Звенигород, 2001, Тезисы докладов, т. 1, 02-13.

15. А.В. Черных, И.В. Маликов, Г.М. Михайлов, С.М. Boubeta, J.L. Menendes, J.L. Costa-Kramer, J.M. Garsia, J.V. Anguita, B. Bescos, A. Cebollada, F. Briones, Нанотехнология эпитаксиальных металлических наноструктур на поверхности GaAs(OOl), Всероссийская научно-техническая конференция "Микро- и нано-электроника - 2001", Звенигород, 2001, Тезисы докладов, т. 1, Л2-3.

14

16. А.В. Черных, И.В. Маликов, JI.A. Апаршина, Г.М. Михайлов, С.М. Boubeta, J.L. Menendes, A. Cebollada, F. Briones, Температурные баллистические эффекты в электронной проводимости эпитаксиальных наноструктур из вольфрама на поверхности MgC)/GaAs(001), Всероссийская научно-техническая конференция "Микро- и нано-электроника - 2001", Звенигород, 2001, Тезисы докладов, т.2, Р2-10.

Личный вклад автора в получение результатов.

Получение пленок методом ИЛО на подложках сапфира, их АСМ- исследования - полностью выполнены автором; получение пленок на подложках GaAs, а также исследования методами РД, ДБЭ, изготовление структур, электрические измерения - выполнены с участием соавторов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Черных, Анатолий Васильевич, 2002 год

1. А.Ф. Кравченко, В.Н. Овеюк, Электронные процессы в твердотельных системах пониженной размерности, Новосибирск, Изд-во НГУ (2000).

2. Y. Takagaki, К. Gamo, S. Nama, S. Ishida, S. Takaoka, K. Murase, K. Ishibashi, Y. Aoyagi, Nonlocal quantum transport in narrow multi-branched electron wave guide of GaAs-AlGaAs, Solid State Comm., 68, 1051 (1988);

3. H.U. Baranger, A.D. Stone, Quenching of the Hall resistance in ballistic micro structures: a collimation effect, Phys. Rev. Lett., 63, 4, 414 (1989).

4. G. Timp, H.U. Baranger, P. de Vegvar, J.E. Cunningham, R.E. Hovard, R. Behringer, Propagation around bend in a multichannel electron waveguide, Phys. Rev. Lett., 60, 2081 (1988).

5. S. Tarucha, T. Saku, Y. Hirayama, Y. Horicoshi, Bend-resistance characteristics of macroscopie four-terminal devices with a high electron mobility, Phys. Rev. В 45, 23, 13465 (1992).

6. R.J. Blaikie, D.R.S. Cumming, J.R.A. Cleaver, H. Ahmed, R. Nakazato, Electron transport in multiprobe quantum wires analogus magnetoresis-tance effects, J. Appl. Phys.78, 1, 330 (1995).

7. J.H. Souk, A. Segmuller, and J. Angilello, Oriented growth of ultrathin tungsten films on sapphire substrates, J. Apll. Phys., 62 (2), 509 (1987).

8. L. Krusin-Elbaum, K. Ahn, J.H. Souk, and C.Y.Ting, Effect of deposition methods on the temperature-dependent resistivity of tungsten films, J. Vac. Sci. Technol. A 4,6,3106 (1985).

9. A. Miller, H.V.Manasevit, D.Y. Forbis, and A.Y. Cadoff, Oriented relationships in the heteroepitaxial tungsten on sapphire system, J. Appl. Phys., 37, 2021 (1966).

10. O. Fruchart, S. Jaren, J. Rothman, Growth modes of W and Mo thin epitaxial (110) films on (11 20) sapphire, Appl. Surf. Sci., 135, 218 (1998).

11. H.Kimura, I.Petrov, F.Adibi and J.E.Greene, Growth and microstructure of epitaxial 45°-rotated bcc W layers on NaCl-structure Mg0(001) substrates and TiN(001) buffer layers, J.of Crystal Growth, 123, 344 (1992).

12. A.S. Kao, C. Hwang, VJ. Novotny, V.R. Deline, and G.1L. Gorman, Microstructure and properties of dual ion beam sputtered tungsten film, J. Vac. Sci. Technol. A 7 (5), 2966 (1989).

13. D.X. Li, P. Pirouz, A.H. Heuer, S. Yadavalli, and C.P. Flynn, The characterization of Nb-АЬОз and Nb-MgO interfaces in MBE grown Nb-MgO-Nb-АЬОз multilayers, Acta Metall. Mater., 40, S237 (1992).

14. J.E. Mattson, E.E. Fullerton, C.I. Sowers, C.D. Bader, Epitaxial growth of body-centered-cubic transition metal films and superlattices onto MgO(lll), (Oil), and (001) substrates, J. Vac. Sci. Technol. A13, 2, 276 (1995).

15. A.I. Braginski, J.R. Gavaler, M.A. Janocko, and J. Talvacchio, New materials for refractory tunnel junctions: Fundamental aspects, Wolter de Gruyter and Co, Berlin (1985).

16. M.L. Burke, D.W. Goldman, Epitaxial growth of ultrathin layered oxide films: MgO on Ni0/Mo(100), Surf. Sci. 311, 1-2, 17 (1994).

17. C. Qing, G.J. Lapeyre, R. Avci, Ultrathin magnetic Fe films on W(001): A spin-polarized inverse photoemission study of Fe electronic structure evolution, J. Appl. Phys. 67, 9, 4916 (1990).

18. C.A. Chang , Interface epitaxy and self-epitaxy of metals near room temperatures, Phys. Rev. В 42, 18, 11946 (1990).

19. I.V. Malikov, G.M. Mikhailov, Epitaxial bilayered Nb-Mo(001) films: growth, characterization and size effect in electron conductivity, Thin Solid Films 360, 1-2, 278 (2000).

20. G.A. Prinz, Spin-polarized transport, Phys. Today, 4, 4, 58 (1995).

21. M. Tondra, Micromagnetic design of spin-dependent tunnel junctions for optimized sensing performance, J. Appl. Phys. 87, 4679 (2000).

22. В. Leone, B.D. Jackson, J.R. Gao, T.M. Klapwijk, Geometric heat trapping in niobium superconductor-insulator-superconductor mixers due to niobium titanium nitride leads, Appl. Phys. Lett. 76, 6, 780 (2000).

23. J. Bloch, M. Heiblum, and Y. Komem, Growth of molybdenum and tungsten on GaAs in a molecular beam epitaxy system, Appl. Phys. Lett. 46(11), 1092(1985).

24. K.M. Yu, J.M. Jaklevic, and E.F. Halker, Solid-phase reactions between (100) GaAs and thin film refractory metals (Ti, Zr, V, Nb, Mo, and W), Appl. Phys. A, 44, 177(1987).

25. M. Eizenberg, A. Segmuller, M. Heiblum, and D.A. Smith, Oriented growth of niobium and molybdenum on GaAs crystals, J. Appl. Phys. 63 (2), 466 (1987).

26. Д.К. Ларсон, Размерные эффекты в электропроводности тонких металлических пленок и проволок, в кн.: Физика тонких пленок, М., Мир, т.VI, 97(1973).

27. Ю.Ф. Комник, Физика металлических пленок, М, Атомиздат, 90 (1979).

28. Ф. Блатт, Физика электронной проводимости в твердых телах, М., Мир (1971).

29. S.B. Soffer, Statistical Model for the Size Effect in Electrical Conduction, J. Appl. Phys., 38, 1710(1967).

30. K.L. Chopra, L.C. Bobb, M.N. Francombe, Electrical Resistivity of Thin Single-Crystal Gold Films, J. Appl. Phys., 34, 1699 (1963).

31. L.A. Falkovsky, Transport phenomena at metal surfaces, Adv. Phys., 32, 753(1983).

32. Г.М. Михайлов, И.В. Маликов, А.В. Черных, Влияние квантового размерного эффекта для скользящих электронов на электронную проводимость металлических пленок, Письма в ЖЭТФ, 66, 693 (1997).

33. Н.В. Волкенштейн, JI.C. Старостина, В.Е. Старцев и Е.П. Романов, Исследование температурной зависимости электропроводности монокристаллов молибдена и вольфрама в области низких температур, ФММ, 18,888 (1964).

34. В.Е. Старцев, В.П.Дякина, В.И.Черепанов, Н.В. Волкенштейн, Р.Ш. Насыров, В.Г. Манаков, О квадратичной температурной зависимости электросопротивления монокристаллов вольфрама. Роль поверхностного рассеяния электронов, ЖЭТФ, 79, 1335 (1980).

35. И.К. Янсон, Микроконтактная спектроскопия электрон-фононного взаимодействия в чистых металлах (Обзор), ФНТ, 9, 6, 676 (1983).

36. Физические величины. Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова, М., Энергоатомиздат (1991).

37. Ю.В. Шарвин, Об одном возможном методе исследования поверхности Ферми, ЖЭТФ, 48, 3, 984 (1965).

38. B.J. van Wees, Н. van Houten, C.W.J. Beenakker, J.G. Williamson, L.P. Kouwenhoven, D. Van der Marei, C.T. Foxon, Quantized conductance of point contact in a two-dimensional electron gas, Phys. Rev. Lett., 60, 9, 848 (1988).

39. M. Buttiker, Transmission, reflection and resistance of small conductors, in Electronic Properties of Multilayers and Low-Dimensional Semiconductor Structures, ed. by J.M. Chamberlain, L. Eaves and J.-C. Portal, Plenum Press, New York (1990).

40. C.W.J. Beenakker and H. van Houten, Billiard model of a ballistic multi-probe conductor, Phys. Rev. Lett. 63, 17, 1857 (1989).

41. Y. Hirayama, T. Saku, S. Tarucha, and Y. Horikoshi, Ballistic electron transport in macroscopic four-terminal square structures with high mobility, Appl. Phys. Lett., 58, 2672 (1991).

42. Технология тонких пленок. Справочник. Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, М., Советское радио (1977).

43. В.И. Трофимов, В.А. Осадченко, Рост и морфология тонких пленок, Москва, Энергоатомиздат (1993).

44. J.H. van der Merve and W.A. Jesser, The prediction and confirmation of critical epitaxial parameters, J. Appl. Phys., 64, 4968 (1988).

45. U. Gradman, Magnetism in ultrathing transition metal films, in Handbook of Magnetic Materials, Vol.7, ed. by K.H.J. Buschow, Elsevier, North-Holland, Amsterdam (1993).

46. M. D. Jonson, C. Orme, A.W. Hunt, D. Graft, Sudijono, L.M. Sander, and B.G. Orr, Stable and unstable growth in molecular beam epitaxy, Phys. Rev. Lett., 72, 1, 116 (1994).

47. R.L. Schwoebel, Condensation of Gold on gold single crystals, Surf. Sci., 2, 356 (1964).

48. J. Villian, Continuum models of crystal growth from atomic beams with and without desorption, J. Phys.il, 19 (1991).

49. J. Lapujoulade, The roughening of metal surfaces, Surf. Sci. Rep., 20, 191 (1994).

50. R. Kunkel, B. Poelsma, L.K. Verheij, and G. Comsa, Reentrant Layer-by-Layer Growth during Molecular-Beam Epitaxy of Metal-on-Metal Substrates, Phys. Rev. Lett., 65, 733 (1990).

51. G. Oya, M. Koishi, and Y. Sawada, High-quality single-crystal Nb films and influences of substrates on the epitaxial growth, J. Appl. Phys., 60, 4, 1440 (1986).

52. J.H. Claassen, S.A. Wolf, S.B. Qadri, and L.D. Jones, Epitaxial growth of niobium thin films, J. Cryst. Growth, 81, 557 (1987).

53. J.E. O'Neal and B.B. Rath, Crystallography of epitaxially grown molybdenum on sapphire, Thin Solid Films, 23, 363 (1974).

54. D.M. Tricker and W.M. Stobbs, Interface structure and overgrowth orientation for niobium and molybdenum films on sapphire substrates, I. A-plane substrates, Phil. Mag., A71, 1037, (1995).

55. D.M. Tricker and W.M. Stobbs, Interface structure and overgrowth orientation for niobium and molybdenum films on sapphire substrates, II. R-plane substrates, Phil. Mag., A71, 1051 (1995).

56. G. Gutecunst, J. Mayer, and M Ruhle, Atomic structure of epitaxial Nb-АЬОз interfaces, I. Coherent regions, Phil. Mag., A75, 1329 (1997).

57. G. Gutecunst, J. Mayer, and M Ruhle, Atomic structure of epitaxial Nb-АЬОз interfaces II. Misfit dislocations, Phil. Mag., A75, 1357 (1997).

58. C.H. Lee and K.S. Liang, X-ray studies of misfit dislocations in the interface of epitaxial Nb films on sapphire, Acta metall. mater., 40, SI 43 (1992).

59. J. Mayer, C.P. Flynn and M Ruhle, High-resolution electron microscopy studies of Nb/АЬОз interface, Ultramicroscopy, 33, 51 (1990).

60. J. Mayer, G. Gutecunst, G. Mobus, J. Dura, C.P. Flynn and M Ruhle, Structure and defects of MBE grown Nb-АЬОз interfaces, Acta metall. mater., 40, S217 (1992).

61. A.I. Braginski and J. Talvacchio, "MBE" Growth of Superconducting Materials, in Superconducting Devices, ed. by S.T Ruggiero and D.A. Gudman, Academic Press, San Diego, CA, (1990).

62. P.M. Reimer, H. Zabel, C.P. Flynn and J. Dura, Extraordinary alignment of Nb films with sapphire and the effects of added hydrogen, Phys Rev., B45, 11426(1992)

63. P.M. Reimer, H. Zabel, C.P. Flynn and J. Dura, Structural characterization of Nb on sapphire as a buffer layer for MBE growth, J. Cryst. Growth, 127,643 (1993).

64. A. Gibaud, R.A. Cowley, D.F. McMorrow, R.C.C. Ward, and M.R. Wells, High-resolution X-ray-scattering study of the structure of niobium thin films on sapphire, Phys. Rev., B48, 14463 (1993).

65. S.Yadavalli, M.H. Yang, and C.P. Flynn, Low-temperature growth of MgO by molecular-beam epitaxy, Phys. Rev. B, 41, 11, 7961 (1990)

66. K. Nashumoto, D.K. Fork, and Т.Н. Geballe, Epitaxial growth of MgO on GaAs(OOl) for growing epitaxial ВаТЮз thin films by pulsed laser deposition, Appl. Phys. Lett. 60, 1199 (1992).

67. D.K. Fork and G.B. Anderson, Epitaxial MgO on GaAs(l 11) as a buffer layer for z-cut epitaxial lithium niobate, Appl. Phys. Lett. 63, 8, 1029 (1993).

68. A.B. Berezin, C.W. Yuan, A.L. de Lozanne, YBa2Cu307-x thin films grown on sapphire with epitaxial MgO buffer layers, Appl. Phys. Lett. 57, 1,90 (1990).

69. M. Tonouchi, Y. Sakaguchi, T. Kobayashi, Epitaxial growth of NbN on an ultrathin MgO/semiconductor system, J. Appl. Phys. 62(3), 961 (1987).

70. B.M. Larson, M.R. Visokay, R. Sinclair, S. Hagstrom, and B.M. Clemens, Epitaxial Pt(001), Pt(l 10), and Pt(l 11) films on MgO(OOl), MgO(l 10), and А120з(0001), Appl. Phys. Lett., 61,1390 (1992).

71. P. Caro, F. Briones, A. Cebollada, M.F. Toney, Structure and chemical order in sputtered epitaxial FePd(OOl) alloys, J. Crystal Growth 187, 426 (1998).

72. D.K. Fork, K. Nashumoto, and Т.Н. Geballe, Epitaxial YBa2Cu307-x on GaAs(OOl) using buffer layers, Appl. Phys. Lett. 60, 1621 (1992).

73. P.A. Stampe, R.J. Kennedy, Growth of MgO on Si(001) and GaAs(OOl) by laser ablation, Thin Solid Films, 326, 63 (1998).

74. E.J. Tarsa, M. De Graef, D.R. Clarke, A.C. Gossard, and J.S. Speck, Growth and characterization of (111) and (001) oriented MgO films on (001) GaAs, J. Appl. Phys. 73(7), 3276 (1993).

75. L.D. Chang, M.Z. Tseng, E.L. Hu, and D.K. Fork, Epitaxial MgO buffer layers for YBa2Cu307-x thin films on GaAs, Appl. Phys. Lett. 60, 1753 (1992).

76. L.S. Hung, L.R. Zheng, and T.N. Blanton, Epitaxial growth of MgO on GaAs(OOl) using ultrahigh vacuum electron-beam evaporation, Appl. Phys. Lett. 60,3129(1992).

77. J.Y. Tsao, T.M. Brennan, J.F.Klern, and B.E. Hammons, Surface-stoichiometry dependence of As2 desorption and As4 "reflection" from GaAs(001), J. Vac. Sci. Technol. A 7,2138 (1989).

78. C.B. Гапонов, Лазерное напыление пленок, Вестник АН СССР, 12, 3 (1984).

79. С.В. Гапонов, Е.Б. Юшенков, Б.А. Нестеров, Н.Н. Салащенко, М.И. Хейфец, Лазерное напыление пленок в активной среде, Письма в ЖТФ, 3, 13,632(1977).

80. С.В. Гапонов, Б.М. Лускин, Б.А. Нестеров, Н.Н. Салащенко, Низкотемпературная эпитаксия пленок, конденсированных из лазерной плазмы, Письма в ЖТФ, 3, 12, 573 (1977).

81. С.В. Гапонов, Столкновение низкотемпературной лазерной плазмы с конденсированной средой, Изв. АН СССР, Сер. Физ., 46, 5, 1170 (1982).

82. А.Д. Ахсахалян, С.В. Гапонов, В.И. Лучин, А.П. Чириманов, Угловое распределение разлетающейся в вакуум эрозионной плазмы, ЖТФ, 52,8, 1584(1982).

83. J. Cheung and J. Horwitz, Pulsed Laser Deposition History and Laser-Target Interactions, MRS Bulletin, 2, 30 (1992).

84. J.G. Lumney, Pulsed laser deposition of metal and metal multilayer films, Appl. Surf. Sci., 86, 79 (1995).

85. A.A. Русаков, Рентгенография металлов, M., Атомиздат (1977).

86. Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев, Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия, М., Металлургия (1982).

87. Д. Вудраф, Т. Делчар, Современные методы исследования поверхности, М., Мир (1989).

88. A.M. Афанасьев, П.А. Александров, P.M. Имамов, Рентгенодифрак-ционная диагностика субмикронных слоев, М., Наука (1989).

89. G. Binning, C.F. Quate, Ch. Gerber, The Atomic Force Microscope, Phys. Rev. Lett., 56, 930 (1986).

90. W.A. Harrison, Total energies in the tight-binding theory, Phys. Rev. B, 23, 10,5230(1981).

91. K. Matsumoto, STM/AFM Nano-oxidation process to room-temperature-operated single-electron transistor and other devices, Proceed, of the IEEE, 85, 4,612(1997).

92. K. Matsumoto, M. Ishii, K. Segawa, Y. Oka et al., Room temperature operation of a single electron transistor made by the scanning tunneling microscope nanooxidation process for the TiOx/Ti system, Appl. Phys. Lett., 68,1,34(1996).

93. E.S. Snow, P.M. Campbell, and F.K. Perkins, Nanofabrication with proximal probes, Proceed, of the IEEE, 85, 4, 601 (1997).

94. E.S. Snow, P.M. Campbell, R.W. Rendell, F.A. Buot, D. Park, C.R.K. Marian, and R. Magno, A metal/oxide tunneling transistor, Appl. Phys. Lett., 72, 23, 3071 (1998)

95. J. Shirakashi, K. Matsumoto, N. Miura and M. Konagai, Nb/Nb oxide-based planar-type metal/insulator/metal (MIM) diodes fabricated by atomic force microscope (AFM) nano-oxidation process, Jpn. J. Appl. Phys., 36,LI 120 (1997).

96. C. Surgers, C. Strunk and H.v. Lohneysen, Effect of substrate temperature on the microstructure of thin niobium films, Thin Solid Films, 239, 51 (1994).

97. C.P. Flynn and S.Yadavalli, Growth of metal-ceramic interfaces by molecular beam epitaxy, Acta metall. Matter, 40, S217 (1992).