Гальваномагнитные свойства пленок системы Висмут-Сурьма на подложках с различным температурным расширением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Суслов Антон Владимирович

• Суслов Антон Владимирович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Суслов Антон Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературных источников по исследованию кристаллической структуры, электрических и гальваномагнитных свойств полуметаллов на основе висмута в условиях механических деформаций в массивном и тонкопленочном состоянии

§1. Кристаллическая структура массивных кристаллов и тонких пленок системы висмут-сурьма

§1.1. Кристаллическая структура массивных монокристаллов висмут -сурьма

§1.2. Кристаллическая структура тонких пленок висмут-сурьма

§2. Висмут. Сурьма. Электронный энергетический спектр и параметры носителей заряда

§3. Гальваномагнитные свойства тонких пленок висмут-сурьма

§4. Влияние деформации на электрические и гальваномагнитные свойства, параметры носителей заряда и зонную структуру тонких пленок висмут-сурьма

§5. Выводы к главе

ГЛАВА 2. Методы получения и исследования кристаллической структуры и

гальваномагнитных и электрических явлений в тонких пленках висмут -сурьма_

§ 1. Получение тонких пленок висмут-сурьма

§2. Контроль состава исходного материала и полученных пленок висмут -сурьма

§3. Исследование морфологии поверхности и кристаллической структуры

пленок висмут-сурьма

2

§3. Исследование толщины пленок висмут-сурьма

§3. Измерение гальваномагнитных и электрических свойств тонких пленок висмут-сурьма

§4. Оценка величины плоскостной деформации тонких пленок, возникающей вследствие несоответствия температурного расширения пленки и подложки

§5. Погрешность эксперимента

§6. Выводы к главе

ГЛАВА 3. Результаты экспериментального исследования кристаллической структуры, удельного сопротивления, относительного магнетосопротивления и эффекта Холла в пленках висмута и твердых растворов висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§1. Кристаллическая структура тонких пленок висмут-сурьма

§2. Гальваномагнитные свойства тонких пленок висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§2.1. Удельное сопротивление тонких пленок висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§2.2. Относительное магнетосопротивление тонких пленок висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§2.3. Коэффициент Холла тонких пленок

§3. Выводы к главе

ГЛАВА 4. Концентрации, подвижности и параметры энергетического спектра носителей заряда в деформированных подложкой пленках висмута и твердых растворов висмут-сурьма

§1. Основные положения теории явлений переноса в тонких пленках кристаллов типа висмута

§2. Концентрации носителей заряда в пленках висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§3. Подвижности электронов в пленках висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§4. Подвижности дырок в пленках висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§5. Положение энергетических экстремумов в пленках висмут-сурьма в условиях плоскостной деформации

§5.1. Положение потолка валентной зоны и дна зоны проводимости пленках висмут-сурьма в зависимости от КТР подложки

§5.2. Положение дна зоны проводимости и потолка валентной зоны в пленках висмут-сурьма в зависимости от состава

§6. Сравнение результатов

§6. Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гальваномагнитные свойства пленок системы Висмут-Сурьма на подложках с различным температурным расширением»

Актуальность работы

Полуметаллы и узкозонные полупроводники на основе висмута и сплавов висмут-сурьма обладают рядом уникальных свойств (малые величины энергетического зазора/перекрытия, малая концентрация и высокая подвижность свободных носителей заряда, малые значения их эффективных масс, большие длины свободного пробега и длины волн де Бройля), благодаря которым эти материалы стали модельными при исследовании гальваномагнитных и термоэлектрических эффектов, классических и квантовых размерных эффектов в конденсированных средах [1-3].

Особенно актуальны исследования систем пониженной размерности на основе висмута и сплавов висмут-сурьма, поскольку свойства таких систем позволяют наблюдать и исследовать классические и квантовые размерные эффекты при геометрических размерах образцов, на порядки превышающих размеры образцов типичных металлов и полупроводников, что облегчает изготовление образцов с контролируемым качеством кристаллической структуры.

Активный интерес научной общественности к исследованию свойств низкоразмерных систем на основе висмута и сплавов висмут-сурьма также продиктован актуальностью изучения топологически защищённых электронных поверхностных состояний, что расширяет возможности создания электронных устройств принципиально нового уровня [4].

Поскольку сплавы системы висмут-сурьма являются одними из наиболее эффективных материалов для изготовления низкотемпературных термоэлектрических преобразователей энергии, исследование способов дальнейшего повышения их эффективности актуально с точки зрения практического применения [5, 6].

В большинстве важных случаев низкоразмерные объекты располагаются на подложке или внутри матрицы из какого-либо материала, при этом между ними существует механически жёсткая связь. Принято считать что материал подложки оказывает воздействие на кристаллическую структуру низкоразмерного объекта лишь через механизмы эпитаксиального роста. Для многих материалов низкоразмерных объектов это действительно так. Однако полуметаллы и узкозонные полупроводники очень чувствительны к деформации вследствие малости величины энергетического зазора/перекрытия. Поэтому механические деформации, возникающие вследствие различия температурных коэффициентов расширения материалов низкоразмерного объекта и материала подложки или матрицы при температуре, отличной от температуры формирования низкоразмерного объекта, способны существенно изменить физические свойства по сравнению с массивными образцами, находящимися в свободном состоянии.

Всюду в работе под термином «плоскостная деформация» подразумевается двухосная деформация пленки в плоскости пленка-подложка, при которой деформация в перпендикулярном направлении определяется равенством нулю внешних механических напряжений. Также вводится допущение однородности деформации по толщине пленки.

Таким образом, целью работы является исследование влияния плоскостной деформации на гальваномагнитные свойства блочных тонких плёнок системы висмут-сурьма.

Метод создания плоскостной деформации основан на использовании несоответствия температурного расширения материалов плёнки и подложки: при температуре ниже температуры формирования плёнки использование подложки с коэффициентом температурного расширения (КТР) большим, чем у материала плёнки, вызывает деформацию плоскостного сжатия плёнки, а использование подложек с КТР меньше, чем у материала плёнки, вызывает деформацию растяжения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Подобрать ряд материалов подложек, обладающих диэлектрическими свойствами и имеющих КТР как больше, так и меньше КТР материала плёнок системы висмут-сурьма.

2. Получить образцы тонких плёнок системы висмут-сурьма разных толщин с одинаковой температурой формирования на подложках с различным КТР.

3. Получить образцы тонких плёнок системы висмут-сурьма разных толщин с близкими характеристиками кристаллической структуры и одинаковой температурой формирования на подложках с различным КТР.

4. Исследовать кристаллическую структуру полученных плёнок методами рентгеноструктурного анализа и атомно -силовой микроскопии с применением избирательного химического травления.

5. Исследовать электрические и гальваномагнитные свойства полученных тонких плёнок в интервале температур 77-300 К в диапазоне магнитных полей до 0.7 Т.

6. По полученным экспериментальным данным выполнить расчёт параметров носителей заряда.

7. По результатам расчёта параметров носителей заряда выполнить оценку конфигурации зонной структуры исследуемых тонких плёнок.

Научная новизна

Впервые, на основе экспериментальных исследований явлений переноса в тонких плёнках системы висмут-сурьма (0-15 а!% Sb) на подложках с различным КТР в широком диапазоне его значений (2.33-45 10-6 К-1), установлены закономерности влияния плоскостной деформации, обусловленной различием КТР плёнки и подложки, на электрические и гальваномагнитные свойства. Были проведены исследования плёнок толщиной 100-1000 ^т в интервале температуры 77-300 К, магнитного поля до 0.7 Т.

Исследования комплекса гальваномагнитных и электрических свойств серии плёнок с одинаковой кристаллической структурой на подложках с различным КТР позволили однозначно установить характер влияния различия КТР на явления переноса носителей заряда в условиях плоскостной деформации плёночного кристалла при температурах, отличающихся от температуры формирования плёнок вне зависимости от особенностей кристаллической структуры пленок и подложек.

На основе расчётов, проведённых в соответствии с современной теорией явлений переноса в кристаллах полуметаллов типа висмута и кристаллографической ориентации пленочного кристалла (плоскость пленки соответствует тригональной плоскости кристалла) с использованием экспериментально полученных значений гальваномагнитных коэффициентов, в рамках двухзонного приближения установлены закономерности, определяющие отличие концентрации носителей заряда в плёнках от их значений в монокристалле того же состава, связанные с КТР материала подложки. Произведена оценка изменения положения экстремумов валентной зоны и зоны проводимости относительно уровня Ферми в плёнках системы висмут -сурьма в зависимости от КТР материала подложки для температуры 77 К.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Деформация пленок висмута и системы висмут-сурьма (0-15 а!% БЬ) на различных подложках, обусловленная различием КТР пленки и подложки, в значительной мере определяет величину и характер температурных зависимостей электронных коэффициентов переноса в пленках.

2. При одинаковой температуре величина удельного сопротивления и относительного магнетосопротивления плёнок системы висмут -сурьма (0-15 а!°% Sb) на подложках с малым КТР больше, чем на подложках с большим КТР, в области температур ниже температуры формирования плёнки. При 77 К

указанное различие удельного сопротивления пленок на подложках из кремния и полиимида может достигать 800 %

3. Концентрация носителей заряда, полученная в двух зонном приближении, в тонких плёнках системы висмут-сурьма (0-15 а!°% Sb) на подложках с различным КТР отличается от концентрации носителей заряда в монокристалле того же состава вследствие плоскостной деформации плёнки подложкой. При температуре ниже температуры формирования пленки концентрация носителей заряда в плёнке на подложке с КТР меньшим, чем КТР материала плёнки, меньше, чем в монокристалле того же состава, а на подложках с КТР большим, чем КТР плёнки, больше.

4. Деформация плоскостного сжатия в тонких плёнках системы висмут -сурьма, возникающая на подложках с КТР больше, чем КТР материала плёнки, при температурах ниже температуры их формирования вызывает понижение положения дна зоны проводимости в ¿-точке и повышение положения потолка валентной зоны в Г-точке относительно уровня химического потенциала. Деформация плоскостного растяжения вызывает смещение указанных энергетических экстремумов в обратном направлении.

Научная и практическая значимость

Благодаря сильной чувствительности физических свойств полуметаллов и узкозонных полупроводников к деформации, подобные исследования имеют большое теоретические и практическое значение, поскольку позволяют найти связь между параметрами кристаллической решётки материала и особенностями его электронной энергетической структуры, что позволит использовать механические напряжения как инструмент модификации зонной структуры материала для получения заданных свойств [7-9], т.е. осуществить тонкую подстройку энергетического спектра, которая может быть использована для оптимизации условий возникновения топологически защищённых поверхностных состояний и выявления закономерностей транспортных свойств топологических изоляторов [6, 8-10]. Такая тонкая подстройка электронного спектра также может

9

быть использована для оптимизации свойств термоэлектрических материалов для заданных условий работы [6, 10]

Связь темы с планом научных работ

Диссертационная работа является частью научных исследований лаборатории физики полуметаллов НИИ физики РГПУ им. А. И. Герцена в рамках общего научного направления лаборатории «Исследования закономерностей изменения физических свойств полуметаллов и узкозонных полупроводников при переходе от массивных монокристаллов к низкоразмерным и наноразмерным объектам». Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках реализации проекта № 3.4856.2017/БЧ в рамках государственного задания образовательным организациям высшего образования в сфере научной деятельности, тема: «Закономерности эффектов электронного переноса в условиях проявления состояния топологического изолятора в тонких плёнках твёрдого раствора висмут-сурьма с учётом их взаимодействия с подложкой», а также Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), Проект № 18-32-00430, тема: «Исследование влияния деформации растяжения на гальваномагнитные свойства тонких пленок висмута и твёрдого раствора висмут-сурьма».

Достоверность и научная обоснованность

Достоверность и обоснованность результатов данного исследования подтверждается использованием как классических, так и разработанных в лаборатории физики полуметаллов НИИ физики РГПУ им. А. И. Герцена и хорошо апробированных методов получения и исследования свойств тонких плёнок висмута, системы висмут-сурьма и их сплавов (метод термического испарения в вакууме, электронная и атомно-силовая микроскопия, рентгеноструктурный анализ, автоматизированное измерение гальваномагнитных свойств в широком интервале температур и магнитных полей и др.), которые

позволяют совершить полный замкнутый цикл исследований от получения образцов до детального изучения их свойств.

Предложенный в работе способ получения плёнок одинаковой структуры на подложках с различным КТР позволил подтвердить полученные зависимости гальваномагнитных и электрических коэффициентов плёнках на разных подложках от плоскостной деформации. Одинаковая температура формирования плёнок обеспечила простую и однозначную связь различия КТР материала плёнки и подложки и деформации плёнки.

Основные выводы работы получены непосредственно из эксперимента и подтверждаются результатами расчётного анализа на основе современной теории явлений переноса в кристаллах полуметаллов типа висмута.

Полученные результаты подвергались сравнению с результатами исследования свойств тонких плёнок и массивных монокристаллов висмута и системы висмут-сурьма, выполненными ранее в лаборатории полуметаллов РГПУ им. А. И. Герцена, а также с результатами исследований в этой области в той части, где такое сравнение было возможным.

Апробация работы

Основные положения были представлены на следующих конференциях и семинарах:

International Conference Materials Science and Condensed Matter Physics — 2016 (MSCMP2016) (Institute of Applied Physics, Республика Молдова), «Плёнки и покрытия — 2017» (СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург), «Термоэлектрики и их применения — 2014», «Термоэлектрики и их применения — 2016», «Термоэлектрики и их применения — 2018» (ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 9 в рецензируемых научных журналах, входящих в базы Scopus и Web of Science, а также

рекомендованных Высшей аттестационной комиссией к публикации результатов диссертационных исследований.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованной литературы. Работа содержит 127 страниц текста сквозной нумерации, 38 рисунков и 4 таблицы. Список литературы включает 146 наименований.

ГЛАВА 1. Обзор литературных источников по исследованию кристаллической структуры, электрических и гальваномагнитных свойств полуметаллов на основе висмута в условиях механических

деформаций в массивном и тонкопленочном состоянии.___________

Данная глава содержит обзор литературных источников, посвященных изучению кристаллической и зонной структуры, явлений переноса электрического заряда в висмуте и сплавах висмут-сурьма как в массивном, так и в тонкопленочном состоянии. Приводится анализ результатов исследования влияния механических деформаций на параметры зонной структуры, на гальваномагнитные и термоэлектрические свойства этих материалов. Даны некоторые сведения о влиянии размерных эффектов на гальваномагнитные и электрические свойства тонкопленочных образцов висмута и системы висмут-сурьма.

§1. Кристаллическая структура массивных кристаллов и тонких пленок системы висмут-сурьма

§1.1. Кристаллическая структура массивных монокристаллов висмут-сурьма

Поскольку типичные полуметаллы V (XV) группы: мышьяк, сурьма, висмут

имеют идентичную конфигурацию внешних электронных оболочек, при

нормальных условиях кристаллы этих элементов и их твердые растворы имеют

сходную кристаллическую структуру (типа висмута), относящуюся к

тригональной сингонии, классу дитригонального скаленоэдра Dзd(3m),

пространственной группе Dзd5 (Ы3т) [1, 2, 11]. Данная структура может быть

представлена как две гранецентрированные решетки А и Б (см. рисунок 1. 1 а),

сдвинутые друг относительно друга и растянутые вдоль одной из

13

пространственных диагоналей, образующей ось симметрии третьего порядка ^ (зеркально-поворотную ось шестого порядка). Такая элементарная ячейка называется псевдокубической [12]. В результате этого каждый атом имеет 3 ближайших соседей в одной плоскости и еще 3 соседей, следующих за ближайшими, в другой плоскости. Обе плоскости перпендикулярны оси ^ и образуют двойные слои (бислои). Как показано в работе [11], силы межатомного взаимодействия в кристаллах висмут-сурьма являются ковалентными. Вследствие асимметрии взаимодействия атомов внутри слоя и атомов между слоями возникает описанное понижение симметрии относительно простой кубической решетки и, в результате этого, кристаллы отличаются сильной анизотропией физических свойств кристаллов данной кристаллической структуры.

Данную кристаллическую структуру можно также представить тригональной и гексагональной элементарными ячейками (рисунок 1.1 б, в). Параметры всех 3 вариантов элементарной ячейки представлены в таблице 1.1.

Рисунок 1.1. Варианты выбора элементарной ячейки в кристаллах типа висмута и их параметры. а) псевдокубическая; б) тригональная; в) гексагональная элементарные

ячейки и их параметры [11].

Таблица 1.1. Параметры псевдокубической, тригональной и гексагональной

элементарных ячеек кристаллов висмута и сурьмы

Материал Элементарная ячейка

псевдокубическая тригональная гексагональная

Bi с = 6.568 А в = 87°32.4' а = 4.746 А а = 57°14.2' ак = 4.308 ск = 11.274

Sb с = 6.228 А в = 87°25' а = 4.507 А а = 57°6.5' ак = 4.041 ск = 10.548

Таким образом, структура висмута характеризуется следующими элементами симметрии: 1) ось третьего порядка С3; 2) три оси второго порядка С2, перпендикулярные С3 и образующие между собой угол в 120°; 3) три плоскости зеркального отражения, перпендикулярные С2 и проходящие через С3; 4) центр симметрии.

При повышении давления в условиях гидростатического сжатия при комнатной температуре висмут претерпевает ряд фазовых полиморфных переходов: 1) под давлением 2.55 ГПа описанная выше структура трансформируется в моноклинную (переход 1->П) с параметрами решетки a = 6.674 А, Ь = 6.117 А, с = 3.304 А, р = 110.33° [13]. 2) следующий фазовый переход П->Ш наблюдается при 2.7 ГПа. Фаза Bi-Ш также относится к моноклинной сингонии с параметрами a = 6.65 А, Ь = 4.20 А, c = 4.65 А, в = 85.33°[14]. 3) при 7.7 ГПа происходит переход в фазу V, характеризующуюся объемно-центрированной кубической решеткой (а = 3.16-3.8 А) и сохраняющейся вплоть до давлений не меньше 220 ГПа [15, 16]

При повышении гидростатического давления до ~8.6 ГПа сурьма переходит в тетрагональную фазу Sb-П (а = 7.965 А, Ь = 3.857 А), а затем, при 28 ГПа в фазу Sb-Ш, имеющую объемно-центрированную кубическую структуру (a ~ 2.8 А) [1719]. При отклонении от гидростатических условий несколько изменяются значения давлений, при которых происходят фазовые переходы, а также возможны появления других фаз [20]

Сплавы висмут-сурьма образуют непрерывный ряд твердых растворов, параметры решетки изменяются линейно с повышением концентрации сурьмы в соответствии с правилом Вегардта, с незначительными отклонениями, связанными с несколько различной силой связи Sb-Sb, Sb-Bi и Bi-Bi [21, 22].

Сплавы Bi100-xSbx при x < 3.5 претерпевают ту же последовательность фазовых превращений при повышении давления, что и чистый висмут. Однако с ростом содержания сурьмы переход в фазу Bi-II исчезает, наблюдается сегрегация состава на области богатые сурьмой, находящиеся в фазе Sb-I, и области богатые висмутом в фазе ВьШ, границы переходов сглаживаются. При х > 0.75 особенностей фазовых превращений, по сравнению с чистой сурьмой не наблюдается [23, 24]

§1.2. Кристаллическая структура тонких пленок висмут-сурьма

Кристаллическая структура тонких пленок имеет значительное разнообразие в виду сильного влияния роли подложки и качества ее поверхности, методов и технологических условий их получения.

Формирование пленки может происходить как непосредственно из паровой фазы в кристаллическую (механизм пар-кристалл: ПК), так и с образованием промежуточной жидкой фазы (механизм пар-жидкость-кристалл: ПЖК). В работах научной школы Палатника и Комника [25-29] установлено, что при температуре подложки во время напыления T > 2/3 ^ (где Ts — температура плавления) реализуется механизм ПЖК, при T < 2/3 ^ — ПК, причем граница довольно условная и может отличаться в зависимости от используемой подложки [29]. Температура подложки T = 1/3 ^ определяет минимальную температуру, при которой начинаются процессы коалесценции кристаллитов, т.е. объединения кристаллитов с последующей их рекристаллизацией.

В основном тонкие пленки висмута и его сплавов, получаемые методом термического испарения в вакууме представляют собой блочный кристалл,

причем размеры кристаллитов обычно превышают толщину пленки в несколько раз [30-32].

Существенного изменения структуры: увеличения размера кристаллитов, уменьшения разориентации кристаллографических осей соседних кристаллитов можно достичь последующим отжигом пленок при повышенной температуре [3137]. Так в работе [38] исследовалась влияние отжига при температуре 266-270 К с различным временем выдержки на кристаллическую структуру пленок. Авторы показали, что увеличение температуры и времени отжига пленок на подложках из окисленного кремния, полученных методом магнетронного испарения, приводит к увеличению размеров кристаллитов до 1.1 мкм и появлению преимущественной ориентации оси Cз параллельно нормали к пленке. На рентгенограммах пленок, отжигаемых в течение 10 ч, не наблюдается пиков, отличных от направлений (003), (006) и (009). Неудачу получения монокристаллических пленок авторы связывают с тем, что максимальный размер кристаллитов определяется толщиной пленки.

В работах [29, 39, 40] показано, что степень влияния отжига существенно зависит от качества исходной структуры. Так увеличенная разориентация кристаллографических осей соседних блоков приводит к значительному уменьшению влияния отжига.

Рост пленок на аморфных подложках имеет свои особенности. Напыленные на стекло или кремний пленки при комнатной температуре имеют текстуру, характеризующуюся преимущественным направлением оси Cз перпендикулярно плоскости пленки, направление кристаллографических осей соседних кристаллитов имеет случайный характер. Однако с уменьшением толщины до 10 нм наблюдается преимущественная ориентация оси Cз перпендикулярно подложке (ориентация (100) ) [41, 42]. Повышение температуры во время напыления выше 100 °С без последующего отжига приводит к утрате текстуры [43-46]. Ву и Черн [47], исследуя структуру тонких пленок висмута (22-28 нм),

осажденных методом лазерного напыления (Pulsed Laser Deposition — PLD) на подложках из стекла, пришли к выводу, что при температуре выше 100 °С рост пленки происходит из жидкой фазы, в результате чего вследствие сил поверхностного натяжения формируются круглые кристаллиты довольно большого размера с также довольно большой шероховатостью, особенно на границе зерен. При температуре во время напыления ниже 100 °С конденсация происходит непосредственно в твердую фазу, в результате чего размеры блоков становятся меньше. Дальнейшее понижение температуры во время напыления характеризуется выделением преимущественного направления кристаллитов ориентации (111), что авторы связывают с большей скоростью роста в этом направлении. При температуре подложки во время напыления в -40 °С происходит утрата текстуры пленок. Понижение температуры во время напыления до -173 C приводит к появлению преимущественной ориентации в плоскости (110) [48]. Авторы рекомендуют для выращивания пленок наименьшей шероховатости и наибольшей совершенности кристаллической текстурированной структуры пленок на слюде использовать температуру во время напыления -30 °С.

Пленки, напыленные на кристаллические подложки, в основном имеют большие размеры кристаллитов и, в процессе роста пленки, их конденсат подвергается более сильному ориентирующему воздействию со стороны подложки. В работах [25, 49] показано, что при напылении на NaCl с равной вероятностью возникают две ориентации — (001) и (012), которые можно выделить, подбором условий получения. Их азимутальные ориентации в основном имеют согласованное направление. При определенных условиях на кристаллических подложках из NaCl, KCl, KBr возможно получение тонких пленок с ориентацией оси C3 перпендикулярной нормали к поверхности пленки [33]. Пленки висмута с ориентацией (012) были получены на допированных цинком кристаллах p-GaAs (110) методом электрохимического осаждения с последующим отжигом при 267 °С [50]. Пленки на n-GaAs (110) имеют четкую текстуру (018) при толщине более 100 нм, в то время как более тонкие пленки

поликристалличны [51]. Подобные ориентации пленки, однако, могут быть связаны с диффузией атомов галлия и мышьяка в пленку висмута.

Во время напыления пленок на подложку из слюды осаждаемый конденсат оказывается под сильным ориентирующим воздействием подложки. В диапазоне температур во время напыления 25-50 °С и 100-200 °С пленки имеют четкую текстуру с направлением оси Cз перпендикулярно плоскости подложки. В диапазоне температур 50-100 °С в пленках наблюдались кристаллиты с ориентациями (001), (011), (012) без согласованности соседних кристаллитов в азимутальном направлении. При температуре 130 °С рост происходит эпитаксиально, пленки имеют согласованную ориентацию осей ^ и соответствующие повороту кристалла вокруг оси Cз на 60°, либо перевороту оси Cз на 180° [1, 3, 52-55, 25, 29, 30, 33, 37-40].

В работах, посвященных исследованию тонких пленок висмута и его сплавов монокристаллической структуры, пленки получены в основном методом молекулярно-лучевой эпитаксии на кристаллических подложках (BaF2, кристаллический кремний). Так в работе [54] сообщается о получении монокристаллической пленки висмута на подложке BaF2. В работе [56] показана возможность получения тонких (менее 30 нм) монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма на подложках из кремния.

В работе [57] исследовались ультратонкие пленки висмута на подложке из кремния по модели Si (111)-7*7 и Р-^3*^3. Было показано, что в высоком вакууме на подложках 7*7 при комнатной температуре первые несколько слоев термически испаряемого висмута имеют атомарно гладкую поверхность со структурой, подобной структуре черного фосфора. Исследования методами туннельной микроскопии позволили авторам сделать предположение, что структура черного фосфора подобна структуре свободного монослоя (1-3 монослоев) висмута, причем механические напряжения, возникающие в слоях висмута, вызваны взаимодействием между монослоями. Дальнейшее осаждение

пленки происходит на слои, имеющие соотношение постоянных решетки подложки и пленки: 6 }| = 7|. Конденсирующийся на эти слои висмут

имеет гексагональную структуру, зародыши которой приводят к коалесценции всех осажденных слоев к практически монокристаллической гексагональной структуре. Пленки на подложках напротив, осаждаются в условиях

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Суслов Антон Владимирович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грабов В.М. Физика полуметаллов и низкоразмерных структур на их основе: Учебное пособие / В. М. Грабов, В. А. Комаров, И. И. Худякова, Т. А. Яковлева - Санкт-Петербург: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2001.- 293c.

2. Эдельман В.С. Свойства электронов в висмуте / Эдельман В.С. // Успехи Физических Наук. - 1977. - Т. 123, № 2. - С.257-287.

3. Hofmann P. The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties / Hofmann P. // Progress in Surface Science. - 2006. - Т. 81, № 5. - С.191-245.

4. Hasan M.Z. Topological insulators / Hasan M.Z., Kane C.L. // Reviews of modern physics. - 2010. - Т. 82, № 4. - С.3045.

5. Hicks L.D. Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit / Hicks L.D., Dresselhaus M.S. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 1993. - Т. 47, № 19. - С.12727-12731.

6. Polvani D.A. Large Improvement in Thermoelectric Properties in Pressure-Tuned p-Type Sb1.5Bi0.5Te3 / Polvani D.A., Meng J.F., Chandra Shekar N. V., Sharp J., Badding J. V. // Chemistry of Materials. - 2007. - Т. 13, № 6. - С.2068-2071.

7. Nikolaeva A. Features of lifshits electron topological transitions induced by anisotropic deformation in thin wires of doped bismuth / Nikolaeva A., Konopko L., Huber T., Tsurkan A. // Journal of Low Temperature Physics. - 2010. - Т. 159, № 12. - С.258-261.

8. Yang W.J. Tuning of Topological Dirac States via Modification of van der Waals Gap in Strained Ultrathin Bi2Se3 Films / Yang W.J., Lee C.W., Kim D.S., Kim H.S., Kim J.H., Choi H.Y., Choi Y.J., Kim J.H., Park K., Cho M.H. // Journal of Physical Chemistry C. - 2018. - Т. 122, № 41. - С.23739-23748.

9. Liu Y. Tuning dirac states by strain in the topological insulator Bi2Se3 / Liu Y., Li Y.Y., Rajput S., Gilks D., Lari L., Galindo P.L., Weinert M., Lazarov V.K., Li L. // Nature Physics. - 2014. - Т. 10, № 4. - С.294-299.

10. Condrea E. Thermopower peculiarities of uniaxial-strained bismuth nanowires / Condrea E., Nicorici A., Gilewski A., Matyjasik S. // Journal of Low

111

Temperature Physics. - 2014. - Т. 174, № 5-6. - С.232-246.

11. Грабов В.М. Энергетический спектр и механизмы релаксации носителей заряда в легированных кристаллах висмута, сурьмы и сплавов висмут-сурьма: дисс. докт. физ.-мат. наук. / В. М. Грабов - Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена.- Санкт-Петербург, 1998.- 603c.

12. Фальковский Л.А. Физические свойства висмута / Фальковский Л.А. // Успехи Физических Наук. - 1968. - Т. 94, № 1. - С.3-41.

13. Brugger R.M. The crystal structure of bismuth-II at 26 kbar / Brugger R.M., Bennion R.B., Worlton T.G. // Physics Letters. - 1967. - Т. 24, № 13. - С.714-717.

14. Nichols S. The pressure-induced bismuth III-IV transition / Nichols S. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 1971. - Т. 4. - С.783-786.

15. Aoki K. Stability of the bcc structure of bismuth at high pressure / Aoki K., Fujiwara S., Kusakabe M. // Journal of the Physical Society of Japan. - 1982. - Т. 51, № 12. - С.3826-3830.

16. Liu Y. Anomalous thermoelectricity in strained Bi2Te3 films / Liu Y., Chen J., Deng H., Hu G., Zhu D., Dai N. // Scientific Reports. - 2016. - Т. 6, September. - С.2-8.

17. Aoki K. New phase transition into the bcc structure in antimony at high pressure / Aoki K., Fujiwara S., Kusakabe M. // Solid State Communications. - 1983. -Т. 45, № 2. - С.1211-1214.

18. Iwasaki H. Structural Systematics of the High-Pressure Phases of Phosphorus, Arsenic, Antimony and Bismuth / Iwasaki H., Kikegawa T. // Acta Crystallographica Section B: Structural Science. - 1997. - Т. 53, № 3. - С.353-357.

19. Iwasaki H. Crystal Structure Of The High Pressure Phase Of Antimony SbII / Iwasaki H., Kikegawa T. // High Pressure Research. - 1990. - Т. 6, № 2. - С. 121-132.

20. Khvostantsev L.G. High-pressure Polymorphism of Antimony / Khvostantsev L.G., Sidorov V.A. // Physica Status Solidi (B). - 1981. - Т. 64. - С.379-384.

21. Cucka P. The crystal structure of Bi and of solid solutions of Pb, Sn, Sb and

Te in Bi / Cucka P., Barrett C.S. // Acta Crystallographica. - 1962. - Т. 15, № 9. -С.865-872.

22. Дивин П.Н. Физические основы управляемого выращивания монокристаллов висмута для анизотропных термоэлементов и их применения: дисс. ... канд.физ-мат. наук. / Дивин П. Н. - Ленинградский государственный педагогический институт. - Ленинград, 1982.- 173c.

23. Kolobyanina T.N. Polymorphic transformations in the antimony-bismuth system at high pressures / Kolobyanina T.N., Kabalkina S.S., Vereshchagin L.F., Kachan M.F. // Sov. Phys. JETP. - 1971. - Т. 32, № 4. - C.624-629.

24. Haussermann U. Bi1-xSbx under high pressure: Effect of alloying on the incommensurate Bi-III type composite structure / Haussermann U., Degtyareva O., Mikhaylushkin A.S., Soderberg K., Simak S.I., McMahon M.I., Nelmes R.J., Norrestam R. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. -2004. - Т. 69, № 13. - С.1-10.

25. Палатник Л.С. Эпитаксиальные пленки / Палатник Л. С., Папиров И. И. - Москва: Наука, 1971.- 480c.

26. Thornton J.A. HIGH RATE THICK FILM / Thornton J.A. - 1977.

27. Behrndt K.H. Phase and Order Transitions during and after Film Deposition / Behrndt K.H. // Journal of applied physics. - T.37. - 1966. - C. 3841-3853.

28. Fisher J.H. Nucleation and growth of thin lead films on amorphous substrates / Fisher J.H., Anderson J.C. // Thin Solid Films. - 1968. - Т. 2. - С.119-130.

29. Демидов Е.В. Блочная структура пленок висмута и ее влияние на подвижность носителей заряда: дисс. ... канд. физ.-мат. наук / Демидов Е. В. -Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена.-Санкт-Петербург, 2009.- 150c.

30. Rogacheva E.I. Quantum-size effects in n -type bismuth thin films / Rogacheva E.I., Grigorov S.N., Nashchekina O.N., Lyubchenko S., Dresselhaus M.S. // Applied Physics Letters. - 2003. - Т. 82, № 16. - С.2628-2630.

31. Грабов В.М. Гальваномагнитные и термоэлектрические явления в

тонких пленках висмута и сплавах висмут-сурьма: Монография / Грабов В. М., Комаров В. А., Демидов Е. В. - Санкт-Петербург: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2011.- 124c.

32. Rosenbaum R. Unusual electronic transport properties of a thin polycrystalline bismuth film / Rosenbaum R., Galibert J. // Journal of Physics Condensed Matter. - 2004. - Т. 16, № 32. - С.5849-5867.

33. Комник Ю.Ф.Физика металлических пленок / Комник Ю. Ф. - Москва: Атомиздат, 1979.

34. Палатник Л.С. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок / Палатник Л. С., Фукс М. Я., Косевич В. М. - Москва: Наука, 1972.- 320c.

35. Mallik R.C. Study of structural-, compositional-, and thickness-dependent thermoelectric and electrical properties of Bi93Sb7 alloy thin films / Mallik R.C., Das V.D., Mallik R.C., Das V.D. //Journal of applied physics. - 2005. - Т. 98. -С.023710.

36. Федотов А.С. Влияние Отжига На Термоэлектрические И Гальваномагнитные Свойства Поликристаллических Пленок Висмута / Федотов А.С. // Материалы И Структуры Современной Электроники: Сб. Науч. Тр. Vi Междунар. Науч. Конф. - Минск, 8-9 Окт. 2014. - 95-99с.

37. Грабов В.М. Влияние отжига при температуре выше температуры солидуса на структуру и гальваномагнитные свойства тонких пленок твердого раствора Bi92Sb8 / Грабов В.М., Демидов Е.В., Иванова Е.К., Комаров В.А., Каблукова Н.С., Крушельницкий А.Н., Старицын М.В. // Журнал Технической Физики. - 2017. - Т. 87, № 7. - С.1071.

38. Chang J. Microstructure and magnetoresistance of sputtered bismuth thin films upon annealing / Chang J., Kim H., Han J., Jeon M.H., Lee W.Y. // Journal of Applied Physics. - 2005. - Т. 98. - С.023906.

39. Грабов В.М. Атомно-силовая микроскопия пленок висмута / Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А. // Физика твердого тела. - 2008. - Т. 50,

№ 7. - С.1312-1316.

40. Грабов В.М. Атомно-силовая микроскопия декорированных оксидированием дефектов пленок висмута / Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А., Климантов М.М. // Физика твердого тела. - 2009. - Т. 51, № 4. -С.800-802.

41. Marcano N. Role of the surface states in the magnetotransport properties of ultrathin bismuth films / Marcano N., Sangiao S., Magen C., Morellon L., Ibarra M.R., Plaza M., Perez L., Teresa J.M. De // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 2010. - Т. 82. - С. 125326.

42. Marcano N. Erratum: Role of the surface states in the magnetotransport properties of ultrathin bismuth films [ Phys . Rev . B 82 , 125326 ( 2010 )] T = 50 K / Marcano N., Sangiao S., Magen C., Morellon L., Ibarra M.R., Plaza M., Perez L., Teresa J.M. De // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. -2013. - Т. 87. - С.199904.

43. Nakada M. Crystal Orientation and Surface Roughness of Bi Films Prepared in Ionized Cluster Beam Apparatus / Nakada M., Ohshima N., Okada M. // Japanese Journal of Applied Physics. - 1996. - Т. 35, № 2. - С.714-719.

44. Ozawa S. Nucleus shape and growth rate of bismuth films vacuum-deposited onto amorphous silicon monoxide and carbon substrates / Ozawa S., Fujiwara S. // Thin Solid Films. - 1976. - Т. 37. - С.73-83.

45. Zayed M.K. Condensation on ( 002 ) Graphite of Liquid Bismuth Far Below Its Bulk Melting Point / Zayed M.K. // Physical Review B. - 2005. - Т. 72. - С.205426.

46. Dauscher A. Unusual growth of pulsed laser deposited bismuth films on Si100 / Dauscher A., Boffoue M.O., Lenoir B., Martin-Lopez R., Scherrer H. // Applied Surface Science. - 1999. - Т. 138-139. - С.188-194.

47. Wu K.S. Temperature-dependent growth of pulsed-laser-deposited bismuth thin films on glass substrates / Wu K.S., Chern M.Y. // Thin Solid Films. - 2008. -Т. 516, № 12. - С.3808-3812.

48. Wu K.S. Electrical transport properties of n -type (110)-oriented bismuth thin

films grown at 110 K on glass substrates / Wu K.S., Chern M.Y. // Journal of applied physics. - 2014. - Т. 104. - С.32-36.

49. Patel A.R. Orientation of bismuth films on mica / Patel A.R., Shivakumar G.K. // Journal of Materials Science Letters. - 1977. - Т. 12. - С.1976-1978.

50. Vereecken P.M. Magnetotransport properties of bismuth films on p -GaAs / Vereecken P.M., Sun L., Searson P.C., Tanase M., Reich D.H., Chien C.L. // Journal of Applied Physics. - 2000. - Т. 88, № 11. - С.6529-6535.

51. Vereecken P.M. Electrodeposition of bismuth thin films on n-GaAs ( 110 ) / Vereecken P.M., Rodbell K., Ji C., Searson P.C. // Applied Physics Letters. - 2005. -Т. 86. - С.121916.

52. Rogacheva E.I. Semimetal-semiconductor transition in thin Bi films / Rogacheva E.I., Lyubchenko S.G., Dresselhaus M.S. // Thin Solid Films. - 2008. -Т. 516, № 10. - С.3411-3415.

53. Kawazu A. Structure and electrical properties of thin bismuth films / Kawazu A., Saito Y., Asahi H., Tominaga G. // Thin Solid Films. - 1976. - Т. 37. - С.261-266.

54. Lu M. Low-temperature electrical-transport properties of single-crystal bismuth films under pressure / Lu M., Zieve R.J., Hulst A. van, Jaeger H.M., Rosenbaum T.F., Radelaar S. // Physical Review B. - 1996. - Т. 53, № 3. - С.1609-1615.

55. Грабов В.М. Явления переноса в монокристаллических пленках висмута / Грабов В.М., Комаров В.А., Демидов Е.В., Климантов М.М. // Известия Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена. -2010. - Т. 122. - С.22-31.

56. Hirahara T. Atomic and Electronic Structure of Ultrathin Bi (111) Films Grown on Bi2Te3(111) Substrates : Evidence for a Strain-Induced Topological Phase Transition / Hirahara T., Fukui N., Shirasawa T., Yamada M., Aitani M., Miyazaki H., Matsunami M., Kimura S., Takahashi T., Hasegawa S., Kobayashi K. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 2012. - Т. 109. - С.227401.

57. Yaginuma S. Origin of flat morphology and high crystallinity of ultrathin

bismuth films / Yaginuma S., Nagao T., Sadowski J.T., Saito M., Nagaoka K., Fujikawa Y., Sakurai T., Nakayama T. // Surface Science. - 2007. - Т. 601, № 17. -С.3593-3600.

58. Jin B.Y. Effect of annealing on the transport properties of an epitaxial film of bismuth / Jin B.Y., Wong H.K., Wong G.K., Ketterson J.B. // Thin Solid Films. -1983. - Т. 110. - С.29-36.

59. Cho S. Large magnetoresistance in postannealed Bi thin films Large magnetoresistance in postannealed Bi thin films / Cho S., Kim Y., Freeman A.J., Wong G.K.L., Ketterson J.B., Olafsen L.J., Vurgaftman I., Meyer J.R., Hoffman C.A. // Applied Physics Letters. - 2001. - Т. 79, № 22. - С.9-12.

60. Комаров В.А. Исследование кинетических свойств пленок висмута на различных подложках: дисс. ... канд. физ.-мат. наук. / В. А. Комаров - науч.рук. Г. А. Иванов ЛГПИ им. А. И. Герцена. — Ленинград, 1989.- 117c.

61. Грабов В.М. Методика получения и структура монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьм / Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров

B.А., Каблукова Н.С., Крушельницкий А.Н., Маркушевс Д.С. // Сб. докладов межд. конф. Термоэлектрики и их применения. - 2014, СПб. - 2014. - С. 139-141.

62. Грабов В.М. Использование метода зонной перекристаллизации под покрытием для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма / Грабов В.М., Комаров В.А., Каблукова Н.С., Демидов Е.В., Крушельницкий А.Н. // Письма в ЖТФ. - 2015. - Т. 41, № 1. - С.20-27.

63. Грабов В.М. Размерный Эффект В Гальваномагнитных Явлениях В Пленках Висмута, Легированного Теллуром / Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А., Матвеев Д.Ю., Николаева А.А., Маркушевс Д., Константинов Е.В., Константинова Е.Е. // Физика и техника полупроводников. - 2014. - Т. 48, № 5. -

C.648-653.

64. Goldsmith H.J. Bismuth-Antimony Alloys / Goldsmith H.J. // Physica Status Solidi (A). - 1970. - Т. 1 - С.7-28.

65. Gonze X. First-principles study of As, Sb, and Bi electronic properties /

Gonze X., Michenaud J.-P. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 1990. - Т. 41, № 17. - С.827-836.

66. Крэкнелл А. Поверхность Ферми / Крэкнелл А., Уонг К. - Москва: Атомиздат, 1978.- 350c.

67. Гицу Д. В. Явления переноса в висмуте и его сплавах / Гицу Д. В., Голбан И. М., Канцер В. Г., Мунтяну Ф. М. - Кишинев: Штиинц, 1983.- 266c.

68. Falicov L.M. Band Structure and Fermi Surface of Antimony / Falicov L.M., Lin P.J. // Physical Review B. - 1966. - Т. 141, № 2. - С.562-567.

69. Rose J. A theoretical investigation of the fermi surfaces of bismuth and antimony / Rose J., Schuchardt R. // Physica Status Solidi (B). - 1983. - Т. 117, № 1. -С.213-224.

70. Windmiller L.R. de Haas-van Alphen Effect and Fermi Surface in Antimony / Windmiller L.R. // Physical Review. - 1966. - Т. 149. - С.472-484.

71. Herrod R.A. The Fermi Surface of Antimony: Radio-Frequency Size Effect: LSU Historical Dissertations and Theses Graduate / Herrod R. A. - Louisiana State University and Agricultural & Mechanical College. - Louisiana, 1992.

72. Heremans J. Transport properties of antimony nanowires / Heremans J., Thrush C.M., Lin Y., Cronin S.B., Dresselhaus M.S. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 2001. - Т. 63. - С.085406.

73. Hengsberger M. Photoemission study of the carrier bands in Bi ( 111 ) / Hengsberger M., Segovia P., Garnier M., Purdie D., Baer Y. // The european physical journal B. - 2000. - Т. 17. - С.603-608.

74. Ast C.R. Fermi surface of Bi(111) measured by photoemission spectroscopy / Ast C.R., Höchst H. // Physical Review Letters. - 2001. - Т. 87, № 17. - C.177602

75. Ast C.R. Two-dimensional band structure and self-energy of Bi (111) near the Г point / Ast C.R., Hochst H. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 2002. - Т. 66. - С.125103.

76. Patthey F. Photoemission study ofthe Bi(111) surface / Patthey F., Schneider W.-D. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. -

1994. - Т. 49, № 16. - С.293-296.

77. Комник Ю.Ф. Кинетические сойства тонких пленок висмута / Комник Ю.Ф., Андриевский В.В. // Физика низких температур. - 1975. - Т. 1, № 1. - С.104-119.

78. Брандт Н.Б. Влияние Давления На Поверхности Ферми Металлов / Брандт Н.Б., Ицкевич Е.С., Минина Н.Я. // Успехи Физических Наук. - 1971. -Т. 104, № 3. - С.459-488.

79. Mendez E.E. Pressure-dependent magnetoreflection studies of Bi and Bi1-xSbx alloy / Mendez E.E., Misu A., Dresselhaus M.S. // Physical Review B -Condensed Matter and Materials Physics. - 1981. - Т. 24, № 2. - С.639-646.

80. Tichovoisky E.J. Magnetoreflection studies on the band structure of bismuth-antimony alloys / Tichovoisky E.J., Mavroides J.G. // Solid State Communications. -1969. - Т. 7. - С.927-931.

81. Брандт Н.Б. Фазовые переходы И.М.Лифшица у сплава Bi0.924Sb0.076 n-типа при растяжении / Брандт Н.Б., Кульбачинский В.А., Минина Н.Я. // Письма в ЖЭТФ. - 1977. - Т. 26, № 9. - С.637-641.

82. Брандт Н.Б. Эффект шубникова-де гааза и его применение для исследования энергетического спектра металлов, полуметаллов и полупроводников / Брандт Н.Б., Чудинов С.Ж. // Успехи Физических Наук. -1982. - Т. 137, № 7. - С.479-499.

83. Brandt N.B. Variation of the Energy Spectrum of Bismuth, Antimony and Their Alloys Under Strong Uniaxial Tension / Brandt N.B., Bogdanov E. V., Kulbachinsky V.A., Minina N.Y. // Le Journal de Physique Colloques. - 1978. - Т. 39, № 6. - С.1108-1109.

84. Brandt N.B. Pressure-induced electron transitions in bismuth-tin, bismuth-lead, bismuth-antimony, and bismuth-antimony-lead alloys / Brandt N.B., Ponomarev Y.G. // Sov. Phys. JETP. - 1969. - Т. 28, № 4. - С.635-646.

85. Brandt N.B. Anomalies of thermoelectric power and of resistance in electronic topological transitions in bismuth and its alloys / Brandt N.B., Egorov V.S.,

Lavrenyuk M.Y., Minina N.Y., Savin A.M. // Sov. Phys. JETP. - 1986. - Т. 62, № 12. — 1985 - С.1303-1310.

86. Brandt N.B. Oscillation effects in semimetallic Bi1-xSbx alloys under pressure / Brandt N.B., Chudinov S.M. // Sov. Phys. JETP - 1971. - Т. 32, № 5. -C.815-822

87. Brandt N.B. Effect of tension on the Fermi surface in bismuth / Brandt N.B., Kul'bachinskii V.A., Minina N.Y. // JETP Lett. - 1977. - Т. 26, № 3. - С.162-165.

88. Brandt N.B. Effect of uniaxial compression on the thermomagnetic effects in bismuth / Brandt N.B., G. A. Ryabenko // Sov. Phys. JETP. - 1960. - Т. 37, № 10. -С.278-279.

89. Brandt N.B. Change of the band structure and electronic phase transitions in Bi and Bi, Sbx alloys under uniaxial tension strains / Brandt N.B., Kui'bachinskil V.A., Minina N.Y., Shirokikh V.D. // Sov. Phys. JETP. - 1980. - Т. 51, № 3. - С.562-571.

90. Brandt N.B. Influence of pressure on oscillation effects in bismuth / Brandt N.B., Gaidukov Y.P., Itskevich E.S., Minina N.Y. // Soviet Physics JETP. -1965. - Т. 20, № 2. - С.301.

91. Brandt N.B. Pressure dependence of the concentration of curent carriers in semimetals of the bismuth type / Brandt N.B., Minina N.. Y., Pospelov Y.A. // Sov. Phys. JETP. - 1969. - Т. 28, № 5. - С.869.

92. Поспелов Ю.А. О характере изменения электроного спектра As с давлением до 120 кбар / Поспелов Ю.А., Грачев Г.С. // Письма в ЖЭТФ. - 1981. -Т. 33, № 2. - С.89-92.

93. Кульбачинский В.А. Изменение энергетического спектра висмута и сплавов висмут-сурьма при сильных деформациях типа одноосного сжатия и растяжения: дисс. ... канд. физ.-мат. наук / В. А. Кульбачинский - науч.рук. Н. Б. Брандт МГУ им. М. В. Ломоносова. — Москва, 1978.- 179c.

94. McClure J.W. Energy band model and properties of electrons in bismuth / McClure J.W., Choi K.H. // Solid State Communications. - 1977. - Т. 21. - С.1015-1018.

95. McClure J.W. The Energy Band Model for Bismuth: Resolution of a Theoretical Discrepancy / McClure J.W. // Journal of Low Temperature Physics. -1976. - Т. 25, № 5/6. - С.527-540.

96. Dorofeev A.E. Electron structure of bismuth. Theory and experiment / Dorofeev A.E., Fal'kovskii L.A. // Sov. Phys. JETP. - 1985. - Т. 60, № 6. - С.1273-1279.

97. Volkov B.A. Electronic structure of group-V semimetals / Volkov B.A., Fal'kovskii L.A. // Sov. Phys. JETP. - 1984. - Т. 58, № 6. - С.1239-1248.

98. Ogrin Y.F. Temperature dependence of the resistivity and of the Hall coefficient of size-quantized bismuth films / Ogrin Y.F., Lutskii V.N., Arifova M.U., Kovalev V.I., Sandomirskii V.B., Elinson M.I. // Sov. Phys. JETP. - 1968. - Т. 26, № 4. - С.714-717.

99. Inoue M. Transport properties of bismuth films / Inoue M., Tamaki Y., Yagi H. // Journal of Applied Physics. - 1996. - Т. 45, № 4. - С.1565-1566.

100. Комаров В.А. Эффекты Холла и Зеебека в тонких пленках висмута на подложке из слюды в диапазоне температур 77 - 300 K / Комаров В.А., Грабов В.М., Суслов А.В., Каблукова Н.С., Суслов М.В. // Физика и техника полупроводников. - 2019. - Т. 53, № 5. - С.597-603.

101. Thieme F. Influence of grain boundaries on the electrical resistivity of thin polycrystalline films: A correlation between the Mayadas-Shatzkes and the Wissmann-Wedler equations / Thieme F., Kirstein W. // Thin Solid Films. - 1975. - Т. 30, № 2. -С.371-375.

102. Demidov E. V The method of measuring the thermoelectric power in the thin films of the semimetals and narrow-gap semiconductors formed on the thin substrates / Demidov E. V, Grabov V.M., Komarov V.A., Suslov A. V, Suslov M. V // Journal of Physics: Conf. Series. - 2017. - Т. 857. - С.012006.

103. Hsieh D. A topological Dirac insulator in a quantum spin Hall phase (first experimental realization of a 3D Topological Insulator) / Hsieh D., Qian D., Wray L., Xia Y., Hor Y.S., Cava R.J., Hasan M.Z., Bi B. // Nature. - 2008. - Т. 452. - С.970-

104. Murakami S. Quantum Spin Hall Effect and Enhanced Magnetic Response by Spin-Orbit Coupling / Murakami S. // Physical Review Letters. - 2006. - T. 97, № 23. - C.236805.

105. Liu Z. Stable nontrivial Z2 topology in ultrathin Bi (111) films: a first-principles study / Liu Z., Liu C., Wu Y., Duan W., Liu F., Wu J. // Physical Review Letters. - 2011. - T. 107, № 13. - C.136805.

106. Bahramy M.S. Emergence of non-centrosymmetric topological insulating phase in BiTel under pressure / Bahramy M.S., Yang B., Arita R., Nagaosa N. // Nature Communications. - 2012. - T. 3. - C.677-679.

107. Zhang P. Topological and electronic transitions in a Sb ( 111 ) nanofilm: The interplay between quantum confinement and surface effect / Zhang P., Liu Z., Duan W., Liu F., Wu J. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 2012. - T. 85. - C.201410.

108. Chuang F. Tunable topological electronic structures in Sb ( 111 ) bilayers: A first- principles study / Chuang F., Hsu C., Chen C., Huang Z., Ozolins V., Lin H. // Applied Physics Letters. - 2013. - T. 102. - C.022424.

109. Fukui N. Surface relaxation of topological insulators: Influence on the electronic structure / Fukui N., Hirahara T., Shirasawa T., Takahashi T., Kobayashi K., Hasegawa S. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics - 2012. -T. 85, № 11. - C.2-5.

110. Luo X. First Principles Investigations of the Atomic , Electronic , and Thermoelectric Properties of Equilibrium and Strained Bi2Se3 & Bi2Te3, with van der Waals Interactions / Luo X., Sullivan M.B., Quek S.Y. // Physical Review B -Condensed Matter and Materials Physics. - 2012. - T. 86, № 18. - C.184111.

111. Huang Z.Q. Nontrivial topological electronic structures in a single Bi(111) bilayer on different substrates: A first-principles study / Huang Z.Q., Chuang F.C., Hsu C.H., Liu Y.T., Chang H.R., Lin H., Bansil A. // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. - 2013. - T. 88, № 16. - C.165301.

112. Zhang K.F. Strongly compressed Bi (111) bilayer films on Bi2Se3 studied by scanning tunneling microscopy / Zhang K.F., Yang F., Song Y.R., Liu C., Qian D., Gao C.L., Jia J.F. // Applied Physics Letters. - 2015. - Т. 107, № 12. - С.121601.

113. Kusagaya K. Structural and Thermoelectric Properties of Nanocrystalline Bismuth Telluride Thin Films Under Compressive and Tensile Strain / Kusagaya K., Hagino H., Tanaka S., Miyazaki K., Takashiri M. // Journal of Electronic Materials. -2015. - Т. 44, № 6. - С.1632-1636.

114. Kusagaya K. Investigation of the effects of compressive and tensile strain on n-type bismuth telluride and p-type antimony telluride nanocrystalline thin films for use in flexible thermoelectric generators / Kusagaya K., Takashiri M. // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Т. 653. - С.480-485.

115. Kusagaya K. Erratum to Structural and Thermoelectric Properties of Nanocrystalline Bismuth Telluride Thin Films Under Compressive and Tensile Strain [Journal of Electronic Materials,10.1007/s11664-014-3496-4] / Kusagaya K., Hagino H., Tanaka S., Miyazaki K., Takashiri M. // Journal of Electronic Materials. - 2015. - Т. 44, № 4. - С.1253-1254.

116. Inamoto T. Combined infrared spectroscopy and fi rst-principles calculation analysis of electronic transport properties in nanocrystalline Bi2Te3 thin fi lms with controlled strain / Inamoto T., Morikawa S., Takashiri M. // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - Т. 702. - С.229-235.

117. Liquid-metals handbook / под ред. R.N. Lyon. - Washington, D.C., 1950.-

188c.

118. Covington A.K. Isothermal mass transfer in liquid metals / Covington A.K., Woolf A.A. // Journal of Nuclear Energy. Part B. Reactor Technology. - 1959. - Т. 1, № 1. - С.35-41.

119. Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. / под ред. А. В. Москвин. -

Санкт-Петербург: НПО "Профессионал," 2006.- 1463c.

120. Грабов В.М. Способ изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов / Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А., Маркушевс Д. // Патент № 2523757 от 28.05.2014 приоритет 26.03.2013. (URL: http://www.freepatent.rU/images/img_patents/2/2523/2523757/patent-2523757.pdf, дата обращения: 20.08.2019).

121. Бриджмен П. Физика высоких давлений / Бриджмен П. - Москва: ОНТИ, 1935.- 402c.

122. Каблукова Н.С. Гальваномагнитные и термоэлектрические явления в монокристаллических пленках системы висмут-сурьма: дисс. ... канд. физ.-мат. наук / Н. С. Каблукова - науч.рук. В. М. Грабов. - РГПУ им. А. И. Герцена. — Санкт-Петербург, 2015.- 147c.

123. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии / Миронов В. Л. - Н.Новгород: Техносфера, 2009.- 143c.

124. Мошников В.А. Атомно-силовая микроскопия для нанотехнологии и диагностики: учебное пособие / Мошников В. А., Спивак Ю. М. - Изд-во СПбГЭТУ, 2009.- 78c.

125. Демидов Е.В. Измерение толщины блочных пленок висмута методом атомно-силовой микроскопии с применением избирательного химического травления / Демидов Е.В., Комаров В.А., Крушельницкий А.Н., Суслов А.В. // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т. 51, № 7. - С.877.

126. Грабов В.М. Оптимизация режимов термического осаждения в вакууме пленок висмута при контроле их дефектности методом атомно-силовой микроскопии / Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А. // Физика твердого тела. - 2010. - Т. 52, № 6. - С.1219-1222.

127. Deslattes R.D. X-Ray Transition Energies Database: NIST Standard Reference Database 128 / Deslattes R. D., P. Indelicato, L. de Billy, Lindroth E., Anton J., Coursey J. S., Schwab D. J., Chang J., Sukumar R., Olsen K., Dragoset R. A.

— 2005. (URL: https://www.nist.gov/pml/x-ray-transition-enec, дата обращения: 20.08.2019).

128. Овсянов В.М. Двойникование кристаллов висмута и сплавов висмут -сурьма в процессе зонной перекристаллизации: Дис. ... канд.физ.-мат.наук. / Овсянов В. М. - Ленинградский государственный педагогический институт. -Ленинград, 1989.- 179c.

129. Corruccini R.J. Thermal expansion of technical solids at low temperatures / Corruccini R. J., Gniewek J. J. - Washington, D.C., 1961.- 28c.

130. White G.K. Thermal expansion at low temperatures of the alkaline earth fluorides and PbF2 / White G.K. // Journal of Physics C: Solid State Physics. - 1980. -Т. 13, № 26. - С.4905-4913.

131. Srinivasan R. Thermal Expansion of Sodium and Potassium Chlorides From Liquid-Air Temperatures To + 300 ° C . / Srinivasan R. // Journal of the Indian Institute of Science. - 1955. - Т. 37, № 4. - С.232-241.

132. White G.K. The Thermal Expansion of Alkali Halides at Low Temperatures. II. Sodium, Rubidium and Caesium Halides / White G.K., Collins J.G. // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 1973. -Т. 333. - С.237-259.

133. White G.K. The Thermal Expansion of Alkali Halides at Low Temperatures / White G.K. // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 1965. - Т. 286. - С.204-217.

134. Suslov A. V. Galvanomagnetic properties of Bi85Sb15 thin films on glass and glass-ceramic substrates / Suslov A. V., Komarov V.A., Suslov M. V. // Materials Science and Condensed Matter Physics (MSCMP): 8th International Conference, September 12-16, Chisinau: abstracts. Chisinau, 2016. - С.241.

135. Комаров В.А. Гальваномагнитные свойства тонких пленок Bi85Sb15 на различных подложках / Комаров В.А., Суслов А.В., Суслов М.В. // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т. 51, № 6. - С.736.

136. Суслов М.В. Термоэдс тонких пленок Bi92Sb8 и Bi85Sb15 /

Суслов М.В., Комаров В.А., Суслов А.В. // Физика и техника полупроводников. -2017. - Т. 51, № 7. - С.900.

137. Grabov V.M. Temperature Dependences of Galvanomagnetic Coefficients of Bismuth-Antimony Thin Films 0 - 15 at .% Sb on Substrates with Different Temperature Expansion / Grabov V.M., Komarov V.A., Demidov E. V, Грабов В.М., Комаров В.А., Демидов Е.В., Суслов А.В., Суслов М.В. // Университетский научный журнал. - 2017. - Т. 35. - С.48-57.

138. Суслов М.В. Термоэдс тонких пленок Bi1-xSbx (0 < x < 0.15) на подложках из слюды и полиимида в температурном интервале 77-300K / Суслов М.В., Грабов В.М., Комаров В.А., Демидов Е.В., Сенкевич С.В., Суслов А.В. // Физика и техника полупроводников. - 2019. - Т. 53, № 5. - С.593-596.

139. Яковлева Т.А. Исследование электрических и гальваномагнитных свойств сплавов висмут-сурьма с концентрацией сурьмы до 22 ат.% в интервале температур 77-300 К: дисс. ... канд. физ.-мат. наук / Т. А. Яковлева - науч. рук. Г. А. Иванов ЛГПИ им. А. И. Герцена. — Ленинград, 1971.- 130+13c.

140. Немов С.А. Описание явлений переноса в PbSb2Te4 в двухзонной подели при учете межзонного рассеяния / Немов С.А., Благих Н.М., Андреева В.Д. // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Математика. Физика. - 2013. - Т. 12, № 155. - С.181-189.

141. Немов С.А. Энергетический спектр дырок твердого раствора Sb2Te2.9Se0.1 по данным явлений переноса / Немов С.А., Благих Н.М., Аллаххах А.А., Иванова Л.Д., Джафаров М.Б., Демченко А.Е. // Физика твердого тела. - 2016. - Т. 58, № 11. - С.2208-2211.

142. Talantsev E.F. Two-band induced superconductivity in single-layer graphene andtopological insulator bismuth selenide / Talantsev E.F., Crump W.P., Tallon J.L. // Superconductor Science and Technology. - 2017. - Т. 31, № 1. -С.015011.

143. Antcliffe G.A. Band Structure of Doped Bismuth Using the Shubnikov-

deHaas Effect / Antcliffe G.A., Bate R.T. // Physical Review - 1967. - Т. 160, № 3. -C.531-537.

144. Антонов А.С. Термоэлектрические свойства моносилицида кобальта и сплавов на его основе / Антонов А.С., Новиков С.В., Бурков А.Т. // Физика и техника полупроводников. - 2019. - Т. 53, № 5. - С.674-679.

145. Suslov A.V. The Band-Structure Parameters of Bi1-xSbx (0 < x < 0.15) Thin Films on Substrates with Different Thermal-Expansion Coefficients / Suslov A.V., Grabov V.M., Komarov V.A., Demidov E. V., Senkevich S. V., Suslov M. V. // Semiconductors. - 2019. - Т. 53, № 5. - С.611-614.

146. Грабов В.М. Гальваномагнитные свойства тонких пленок Bi95Sb5 на подложках с различным температурным расширением / Грабов В.М., Комаров В.А., Демидов Е.В., Суслов А.В., Суслов М.В. // Письма в ЖТФ. -2018. - Т. 44, № 11. - С.71-79.