Особенности электропереноса в полупроводниковых материалах на основе сульфидов самария тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Васильев, Лев Николаевич

• Васильев, Лев Николаевич
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Васильев, Лев Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

Краткая аннотация и основные защищаемые положения

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Структурные особенности сульфидов самария

1.1.1. Сульфиды самария со структурой типа ЫаС1

1.1.2. Сульфиды самария со структурой типа ТЬ.зР4

1.2. Зонная структура полупроводниковых материалов

на основе сульфидов самария

1.3. Переменная валентность и прыжковая проводимость

в редкоземельных соединениях

: 1.3.1. Переменная валентность в редкоземельных

соединениях и ее типы ■

1.3.2. Некоторые представления о прыжковом

механизме злектропереноса

1.3.3. Особенности прыжковой проводимости в РЗП

со структурой ТЬ3Р4

1.3.4. Перескоковая проводимость в тонких пленках Этв

1.4. Некоторые особенности применения ЭтЭ в датчиках • физических величин

1.4.1. Металлическая фаза ЭтБ и ее применение при изготовлении тензорезисторных датчиков механических величин

1.4.2. Перспективы применения датчиков на основе БтЗ

для работы в специальных условиях

1.5. Постановка задачи

ГЛАВА 2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Образцы

- з -

2.1.1. Приготовление объемных образцов

2.1.2. Приготовление тонких пленок

2.2. Методика эксперимента

2.2.1. Измерение констант пьезосопротивления

2.2.2. Эксперименты при высоком давлении

2.2.3. Исследования радиационной стойкости

2.2.4. Исследование фазового перехода полупроводник-металл под действием давления

л сферического индентора

)

2.2.5. Измерение электрических параметров

2.2.5.1. Измерение частотных зависимостей электросопротивления

2.2.5.2. Измерение температурных зависимостей электросопротивления

Краткие выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ

МОНОСУЛЬФИДА САМАРИЯ И СОЕДИНЕНИЙ НА ЕГО ОСНОВЕ

3.1. Исследование зависимости подвижности носителей тока от давления гидростатического сжатия в

ЭтЭ, Бт31-хТех, Зт1_хЕихЗ и 3:п;

3.2. Исследование температурных зависимостей констант

: пьезосопротивления Бшв в интервале 4.2+350К

3.3. Концентрационная модель пьезосопротивления объемных полупроводниковых материалов

на основе сульфидов самария

3.4. Анализ электрических свойств ЭтЭ и твердых растворов на его основе с помощью

концентрационной модели

I

Краткие выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В СОЕДИ-

НЕНИЯХ С ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ ИОНОВ САМАРИЯ

4.1. Электроперенос в тонких пленках

моносульфида самария

4.2. Влияние у-облучения на электрические параметры тонких пленок SmS

4.3. Особенности электропереноса в сульфидах самария

со структурой Th3P4

4.3.1. Электрические свойства Sm3S4

4.3.2. Электроперенос в системе Sm2S3-Sm3S4

Краткие выводы

ГЛАВА 5. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСОБЕННОСТЕЙ

ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ СУЛЬФИДОВ САМАРИЯ

5.1. Исследование контакта SmS.со стальным

сферическим индентором

5.2. Возможности применения полупроводниковых материалов на основе сульфидов самария для изготовления датчиков температуры

5.3. Исследование влияния гамма-облучения на электрические характеристики тонкопленочных резисторов из SmSj

Краткие выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности электропереноса в полупроводниковых материалах на основе сульфидов самария»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Исследование физико-химических свойств соединений на основе редкоземельных элементов (РЗЭ) представляет интерес как с научной точки зрения, так и в связи с практическими применениями. Наличие внутренних 4:£-оболочек• РЗЭ с различной степенью заполнения электронами и связанных с ними локализованных магнитных моментов, приводит к возникновению в этих материалах большого числа уникальных эффектов. В них наблюдаются: явления, характерные для разбавленных и концентрированных Кондо- систем, явление переменной валентности редкоземельных ионов, существование вблизи поверхности Ферми при низких температурах квазичастиц с аномально большой массой (тяжелые фермионы), наличие необычных электронных и магнитных фазовых переходов. Указанные соединения являются модельными для изучения магнитных взаимодействий и их конкуренции с эффектом Кондо и взаимодействиями, обуславливающими сверхпроводящие свойства. Все это в полной мере позволяет отнести исследования в области соединений на основе РЗЭ к разряду проблемных .

Для полупроводниковых материалов на основе сульфидов самария характерно наличие, с одной стороны, большого по величине. и изотропного тензорезистивного эффекта, а с другой -ярко выраженных изоструктурных фазовых переходов полупроводник-металл, сопровождающихся изменением валентного состояния ионов самария. В последние годы эти материалы находят применение для изготовления чувствительных элементов нового поколения датчиков физических величин и перспективных матриц для записи, обработки и хранения информации. Изучаются возможности их использования в термоэлектрических устройствах. ,

Несмотря на то, что исследованию этих материалов было посвящено большое число работ, до сих пор остается еще много вопросов как .с научной, так и с прикладной точек зрения. В

частности, недостаточно хорошо изучены эффекты, связанные с

«

механизмами электропереноса в сульфидах самария и роль которую играет в них прыжковая составляющая электропроводности-. Имеется также ряд неясностей, относящихся к фазовым переходам в данных соединениях. Не исследована радиационная стойкость и стабильность их электрических параметров. Разрешению этих вопросов и посвящена настоящая диссертация.

Цель и основные задачи. Целью настоящей работы является экспериментальное исследование и теоретическая интерпретация электрических свойств, фазовых переходов и радиационной стойкости объемных и тонкопленочных сульфидов самария, обусловленных особенностями их зонной структуры и наличием в них переменной валентности редкоземельных ионов.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Разрабатывались и усовершенствовались методики: а) снятия и обработки частотных характеристик температурных зависимостей электрических параметров полупроводников и б) исследования фазового перехода полупроводник-металл, происходящего в приповерхностной области образцов ЭтЗ под действием давления сферического индентора,

2. Уточнялась зонная структура исследуемых материалов и выяснялась связь механизмов электропроводности и пьезосопро-тивления с зонной структурой.

3. Изучались особенности перескоковой проводимости в материалах на основе сульфидов самария.

4. Исследовалось влияние фазовых переходов, связанных с наличием переменной валентности иона самария, на процессы электропереноса в сульфидах самария.

5. Исследовались радиационная стабильность электрических параметров вшЭ и возможности его применения в радиационно-стойкой электронике.

Научная новизна работы заключается в усовершенствовании методик исследования электрических свойств полупроводниковых материалов на основе сульфидов самария и свойств, влияющих на процессы электропереноса, а также в полученных с использованием этих методик результатах для электрических параметров рассматриваемых материалов.

Новизна методики снятия температурных зависимостей электросопротивления (р) состоит в использовании в качестве источника переменного напряжения генератора дискретных частот, что позволяло снимать за один температурный цикл зависимости р на нескольких частотах. Это не только ускоряет измерения, но и повышает достоверность полученных данных, поскольку темг пературные зависимости р на различных частотах снимаются практически одновременно, что исключает эффект возможного изменения свойств образца при его многократном термоциклирова-нии. Новизна методики исследования фазового перехода полупроводник-металл, происходящего в приповерхностной области образцов вшЭ под действием давления сферического индентора, заключается в том, что, благодаря обнаруженному нами запирающему свойству контакта полупроводниковой фазы ЗтБ с железом, появилась возможность проводить фиксацию момента фазового перехода полупроводник- металл в ЗтБ по изменению тока через контакт образца со стальным индентором. Это позволило существенно упростить метод исследования и увеличить его чувствительность.

Новизна результатов, полученных при исследовании особенностей электрических свойств полупроводниковых материалов на основе сульфидов самария, заключается в следующем:

1. Разработана концентрационная модель, описывающая поведение констант пьезосопротивления моносульфида самария в щи- • роком интервале температур. На основе анализа модели выявлены предельные возможности для ЗшЭ и твердых растворов на его основе в смысле достижения максимальных величин коэффициентов пьезосопротивления.

2. Исследованы особенности перескоковой проводимости в тонких пленках ЭпаБ и выявлены ее механизмы при различных температурах и частотах.

3. Экспериментально показаны наличие перескоковой проводимости в соединениях системы 3т23з-3тз34 и установлена ее связь с количеством вакансий в подрешетке самария.

4. Показано, что электроперенос в Зт354 осуществляется посредством как зонной, так и различных видов перескоковой проводимости в.зависимости от температуры, частоты и степени совершенства образца. Предложена модель зонной структуры, объясняющая процессы электропереноса.

5. В Зт354 обнаружен эффект, связанный с зарядовым упорядочением системы и выражающийся в скачке электропроводности.

6. Зафиксированы параметры фазового перехода полупроводник-металл, происходящего в ЗщЗ под действием давления сферического индентора.

7. Выявлена и объяснена рекордно высокая для полупроводниковых материалов стабильность электрических параметров тонких пленок ЭтЭ к воздействию гамма-облучения.

Практическая значимость. Результаты работы нашли применение в технологии изготовления датчиков физических величин. Концентрационная модель пьезосопротивления использовалась в разработке новых тензочувствительных материалов на основе вшЭ; результаты исследования механизмов электропереноса в тонких пленках БтЗ использованы для усовершенствования техно-

логии их изготовления; исследование свойств контакта БгаБ с железом позволили оптимизировать конфигурацию тонкопленочных резисторов из моносульфида самария; исследования 3тз34 выявили возможность применения этого соединения в датчиках температуры и двухпараметровых датчиках давление-температура; данные по фазовому переходу, происходящему в ЗшБ . под действием ин-дентора были использованы при.разработке технологической операции обработки контактов тонкопленочных резисторов давлением; проведённые исследования радиационной стойкости полупроводниковых материалов на основе сульфида самария открыли возможности их применения в радиационно-стойкой электронике.

Апробация работы. Основные результаты данной работы докладывались на I Всесоюзной конференции по физике и химии редкоземельных полупроводников (Ленинград, 1976), на V Всесоюзной конференции по физике и химии редкоземельных полупроводников (Саратов, 1990), на II немецко-российском семинаре по физике новых материалов (Санкт-Петербург, 1995), на II Российской конференции по физике полупроводников (Зеленогорск, 1996), на семинарах ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН и опубликованы в 14 печатных работах [79-86,99-102,116,123].

Краткая аннотация работы и основные защищаемые положения.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы.

В первой главе дано описание основных физических свойств ЭтЭ, ЭтэБ^ и 3т233 и твердых растворов на их основе. Проведен обзор теоретических и экспериментальных работ, позволяющих судить о зонной структуре указанных, а также родственных (ЕизБ4, ЭтэБе^ и др.) соединений. Приведены данные о фазовых переходах, происходящих в них при различных внешних воздействиях. Большое внимание уделено вопросам, связанным с .прыжковой проводимостью, наблюдавшейся в различных редкоземельных соединениях и имеющимся объяснениям ее наличия. Специальный раздел посвящен электропереносу в тонких поликристаллических пленках ЭтЗ. Рассмотрены литературные данные, позволяющие предположить высокую радиационную стойкость сульфидов самария .

Во второй главе кратко рассмотрены способы приготовления, а также контроля состава и структуры моно- и поликристаллических образцов исследованных соединений. В общих чертах описана технология получения тонких пленок ЭтЭ, исследованных в работе, а также основные методики, применявшиеся для исследования особенностей электрических свойств'рассматриваемых материалов. Описаны оригинальные методики, разработанные для а) снятия зависимостей электросопротивления от частоты при различных температурах и от температуры при различных частотах и б) для исследования фазового перехода полупроводник- металл, происходящего в приповерхностной области образцов ЭтЭ под действием давления сферического индентора.

Результаты исследования особенностей электропереноса в монокристаллах моносульфида самария и твердых растворах на

его основе приведены в третьей главе. Основное внимание уделено изучению пьезорезистивного эффекта и разработке модели для его описания в широком диапазоне температур и давлений. На основании анализа результатов экспериментального исследования барических зависимостей электросопротивления, коэффициента Холла и термоэдс рассмотрено поведение подвижности носителей тока в зависимости от давления гидростатического сжатия. Выделена зависимость подвижностного вклада в коэффициен1-ты пьезосопротивления ЗтБ и различных соединений на его основе от концентрации носителей тока. Приведены результаты измерения температурных зависимостей констант пьезосопротивления БтЗ в диапазоне 4.2-^350 К. Здесь же рассмотрена концентрационная модель, предложенная для описания поведения температурных зависимостей коэффициентов пьезосопротивления исследуемых соединений, которая с учетом' добавки, описывающей вклад от изменения подвижности носителей тока с давлением, дает хорошее совпадение экспериментальных и расчетных кривых. С помощью концентрационной модели проведен анализ расположения примесных состояний в спектре Этв и твердых растворов на его основе с точки зрения величины пьезорезистивного эффекта.

В четвертой главе приведены результаты исследования особенностей электропереноса в соединениях с переменной .валентностью ионов самария, к которым относятся тонкие поликристаллические пленки ЗтЭ, а также сульфиды самария со структурой Т113Р4 - ЭтэЭ^ и система 3т23з-3т334 . На основании анализа поведения электропроводности на различных частотах в широком диапазоне температур показано, ■ что отличительной особенностью электропереноса в этих соединениях является наличие, наряду с зонной - перескоковой проводимости. Выделены температурные границы превалирования различных механизмов электропереноса, зависящие от параметров, связанных с технологией приготовления образцов. Предложена схема зонной структуры, объясняющая

особенности электропереноса, наблюдаемые в рассматриваемых материалах. Приведены результаты исследования влияния гамма-облучения на 'электрические параметры поликристаллических полупроводниковых пленок моносульфида самария. Обнаруженная высокая радиационная стабильность удельного поверхностного сопротивления и температурного коэффициента.сопротивления является следствием специфики электронной структуры данного соединения, и коррелирует с некоторыми признаками, характерными для радиационно-стойких полупроводников, такими как термическая прочность, мелкодисперсность, наличие значительного числа стехиометрических вакансий. Исследование зависимости коэффициента пьезосопротивления тонких пленок ЭтЭ от экспозиционной дозы у-облучения показало, что ведущую роль в объяснении радиационнрй стабильности играет наличие переменной валентности иона Бш и связанной с ней перескоковой проводимости.

Результаты, полученные в предыдущих разделах при изучении особенностей электропереноса в объемных образцах и тонких пленках полупроводниковых соединений на основе сульфидов самария, использованы, в пятой главе для изучения возможности их практического применения для изготовления чувствительных элементов датчиков физических величин, а также для усовершенствования полупроводниковой технологии на основе данныг^ материалов . На основании исследования особенностей поведения контакта ЭтЭ со стальным сферическим индентором, даны рекомендации по изменению принятой конфигурации резисторов на стальных подложках. Проведен анализ электрических параметров материалов на основе' моносульфида самария с точки зрения возможности их применения для изготовления чувствительных элементе^ датчиков температуры резистивного типа - термопреобразователей сопротивления. В результате исследований влияния гамма-облучения на величину электросопротивления пленок ЭтЭ с различными параметрами кристаллической решетки, показано, что

сравнительно малая доза облучения (~ 108 Р) оказывает стабилизирующее влияние на электросопротивление всех образцов. Поэтому облучение такими дозами является важной технологической операцией, которая повышает радиационную стабильность электрических параметров резисторов на основе.ЗтБ и позволяет изготавливать резисторы, работоспособные до экспозиционных доз облучения ~ 5-109 Р.

На основании полученных результатов на защиту выносятся следующие основные положения:

1. Пьезорезистивный эффект в монокристаллах ЗтЭ и твердых растворов на его основе описывается в рамках концентрационной зонной модели электропереноса с учетом вклада от изменения подвижности носителей тока с давлением.

2. Электроперенос'в монокристаллах ЭтБ описывается в рамках зонной модели. В 3т334, 3т23з, 3т233 - 3ш334 и тонких пленках ЗшЗ существенную роль играет перескоковый механизм электропереноса. Эта роль постепенно возрастает в ряду Бшв - ЭтэБ^ -Зт23з. Перескоковая проводимость связана с.наличием разнова-лентных ионов самария и вакансий.

:3. Фазовый переход полупроводник-металл, происходящий в приповерхностном слое образцов БпаЗ при их полировке, обязан своим происхождением возникновению в этом слое системы деформаций, аналогичной имеющей место при воздействии на поверхность сферического индентора.

4. Редкоземельные полупроводники БтЯ и 3т334 являются ра-диационно стойкими материалами, что делает их перспективными для применения в радиационно стойких и высокотемпературных датчиках физических величин.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Васильев, Лев Николаевич

Основные результаты данной главы изложены в работах [81,82,86,100,123].

5.1. Исследование контакта SmS со стальным сферическим индентором

Как упоминалось выше (см. разд. 1.4) моносульфид самария претерпевает изоструктурный (NaCl-NaCl) фазовый переход первого рода . полупроводник-металл не только при всестороннем сжатии образца, но и при полировке его поверхности в приповерхностном слое [3]. Несмотря на то, что это явление уже нашло практическое применение для регулировки электросопротивления резисторов (см. разд. 1.4.1) [70], механизм его не вполне ясен.

Для выяснения механизма возникновения фазового перехода полупроводник-металл, индуцируемого полировкой образцов SmS, нами было исследовано напряженное состояние материала в полупроводниковой фазе в момент фазового перехода.

Для создания в монокристалле SmS системы деформаций, соответствующих деформациям, возникающим при его полировке абразивной пастой, нами был применен индентор со сферически закругленным- концом (стальная игла с радиусом закругления R=36 мкм). Методика эксперимента, использовавшаяся для определения момента (критической нагрузки) фазового перехода под индентором, описана в разделе 2.4. При этом, существенным моментом, имеющим практическое значение (см. ниже), является то, что в процессе экспериментов нами было обнаружено, что контакт SmS с железом обладает достаточно хорошими запирающими свойствами (вольт-амперная характеристика такого контакта при Т=300К представлена на рис. 2.5) [105]. Это обеспечивает возможность проводить измерения без диэлектрического слоя, наличие которого приводит к уменьшению чувствительности метода (см. разд-. 2.2.4) .

Монокристалл ЭтЭ имел размеры 3x4x1 мм и был выколот по плоскостям спайности {100}, {010} и {0 01}. Сила Е была приложена^ игле в направлении перпендикулярном поверхности образца (см. разд. 2.4). Соприкосновение иглы с образцом происходит при этом до поверхности, которую приближенно можно считать кругом с радиусом а = (Ш7П)т , (5.1) а максимальное давление будет в центре этой области и равно 3

Р =

2 п(1Ю)

2/3 '

5.2 где параметр

ЗА-сг2 1 — сг г2

4 7 ——) = 0.945 -КГ МРа У'

5.3)

- величина, характеризующая упругие свойства сдавливаемых тел; о и У - коэффициент Пуассона и модуль Юнга втБ в кристаллографическом направлении [100.] , равные, соответственно,

0.085 и 1.2-10" МПа

1) . г

0.287 и У' =2 .1-10'5 МПа те же параметры для стали.

Для расчета возникающих деформаций воспользуемся результатами решения контактной задачи теории упругости для соприкосновения двух тел под нагрузкой [72] . Для отличных от нуля компонент тензора деформации в случае кубической симметрии кристалла при этом получаются следующие выражения:

1 + сг я

2 ж¥ I Г о

Mx-xf

1-2сг г + г)

2гг)(х - х')2 г2 (г + г)

Р(х\у')с1х'с}у (5.4)

1 + а

2 п¥

2(7

Зг Л

1>{х\у)с1х< йу\

5.5)

Величины а и У вычислялись из упругих констант, измеренных в [110]. где г = ((* - x'f +(у- У)2 + z2f2, Р(х, у) = 3/7(l - (х2 + у2)/ lf2/2ж2

Интегрирование производится по области соприкосновения- инден-тора с образцом, S.

На рис. 5.1а приведены результаты численного расчета компонент тензора деформации для описанной выше конфигурации в случае SmS, а также для кремния при тех же.параметрах механического воздействия [86]. Вблизи поверхности (z=0.4a « 2 мкм для SmS) мы имеем область неоднородного всестороннего сжатия в случае сульфида самария и квазиодноосного сжатия (вхх и еу,г разных знаков) в случае кремния. Такое отличие является следствием того, что SmS имеет чрезвычайно малую величину а по сравнению с обычными значениями для других материалов (~0.3) .

Если полагать, что фазовый переход при данном распределении деформаций происходит, как и в случае гидростатического сжатия, при накоплении в зоне проводимости некоторой критической 'концентрации электронов проводимости Ю20 cm~j [20,26]), а также учесть, что изменение концентрации электронов проводимости в SmS при механическом воздействии на образец зависит лишь от изменения объема образца при его деформировании и не зависит от вида напряженного' состояния, приведшего к этому изменению [48], то следует рассмотреть изменение объема материала в областях под индентором A=exx+sYy+eZ2 (рис. 5.16). Из рис. 1.1 следует, что SmS переходит в металлическое состояние при уменьшении объема образца гидростатическим сжатием на 6%. Из рис. 5.16 видно, что такие и большие величины А имеют место при z < 0.4а вблизи центра площади соприкосновения индентора с образцом (р= (х2 + у2) 1/2 < 0.6а) и, следовательно, приложенная нагрузка достаточна для накопления критической концентрации электронов проводимости и возникновения в этой области фазового перехода полупроводник-металл.

На рис. 5.2 показана зависимость I от ■ F при повышении и понижении нагрузки при Т=300К. Скачок I происходил при F ~ 0.4 N и имел обратимый характер с гистерезисом, как и фазовый р/а г/а

Рис. 5.1. Деформации в полупроводнике с кубической симметрией решетки при надавливании на его поверхность стальным сферическим индентором с К=3б мкм в кристаллографическом направлении [100] с силой Е=0.4 N. а - распределение компонент тензора деформации в плоскости, параллельной поверхности образца, лежащей на глубине 2=0. 4а. 1,2 - ехх,£уу; 3,4 -1, 3 - 51; 2,4" ЗшЭ. б - изменение объема деформируемой области ЭтЭ в зависимости от глубины г и расстояния от оси приложения силы р. р = 0 (1) , . 0. За (2), О.ба (3), 0.9а (4), 1.2а (5). а = 5 мкм - радиус поверхности соприкосновения образца с индентором. переход полупроводник-металл в ЗшЭ под действием гидростатического сжатия. Помимо скачка I о наличии фазового перехода при Е > 0.4 N говорит тот факт, что при визуальном исследовании отпечатков индентора, оставшихся на поверхности образца после проведенных экспериментов, в некоторых случаях в них были обнаружены желто-золотистые пятна металлической фазы ЭтЭ, по виду не отличающиеся от металлической фазы, возникающей на поверхности образцов БтЗ после их механической полировки алмазной пастой. Диаметр отпечатков был ~ 10 мкм, что соответствует расчетному значению диаметра области соприкосновения индентора с образцом и подтверждает правильность расчетов.

Фазовый переход в исследуемом объеме образца должен начинаться в момент достижения в какой-либо его точке критического напряженного состояния. Из результатов численного расчета (рис. 5.1.6) следует, что каждому значению силы Е можно поставить в соответствие определенное максимальное уменьшение объема вещества имеющее место в центре деформируемой области. Скачок тока при- Ау,пах ~ 5% можно объяснить фазовым переходом во всей исследуемой области. Величина критического изменения объема находится в удовлетворительном согласии, с полученной для всестороннего сжатия 6%) . Картина, изображенная на рис. 5.2 наблюдается после проведения нескольких циклов нагружения (до этого имеются отдельные выбросы I, связанные с появлением очагов металлической фазы ЭтЭ, исчезающие сразу после появления, в связи с тем, что при переходе происходит уменьшение объема перешедшей в металлическое состояние части ЗтЭ на величину - 15% [28] и эта часть материала перестает контактировать с индентором).Наблюдается область сосуществования двух фаз, характеризующаяся постепенны! увеличением тока при увеличении нагрузки. Такая же область имеется при обратном переходе с гистерезисом ~ 0.5%.

Следует отметить, что при измерениях удельного сопротивления (р) Этв под давлением всестороннего сжатия также наблю1 62

-2 ф--д.

0,2

0,4 N

0,6

0,8

Рис. 5.2. Зависимость тока, протекающего через контакт стальной иглы с образцом БтБ, от величины приложенной к ней силы при повышении (1) и понижении (2) нагрузки (Т=300 К). дается некоторая нестабильность р при давлениях на 100-200 МРа меньших давления фазового перехода, однако, за давление перехода принимается общее скачкообразное изменение р при давлениях ~ 650 ± 2 МПа, происходящее в первом цикле нагруже-ния1} .

Эффект тренировки фазового перехода можно объяснить образованием системы дислокаций несоответствия на границе металлической и полупроводниковой фаз SmS. Такие дислокации, согласно [67], фиксируют металлическую фазу на поверхности полупроводниковой. Наличие фиксации металлической фазы SmS подтверждается видом отпечатков индентора после проведения экспериментов, о чем говорилось выше.

Полученные результаты дают основание считать, что аналогичная данному эксперименту ситуация возникает и при индуцировании фазового перехода SmS в металлическое состояние, путем полировки его поверхности. При этом роль сферических инденто-ров играют твердые частицы полирующей пасты или порошка. Ик малые размеры (порядка нескольких микрон) позволяют создавать необходимые для возникновения фазового перехода величины давлений и деформаций при приложении сил F на два порядка меньших, :чем в данном эксперименте. В [124] было отмечено, что по своим электрическим свойствам металлическая фаза SmS, полученная полировкой, похожа на фазу SmS, полученную при гидростатическом сжатии объемного образца давлениями выше 2 ГПа. Расчет показывает, что при полировке вполне вероятны деформации и изменения объёма материала, соответствующие даже таким большим давлениям.

Изучение контактов SmS с железом привело к изменению принятой конфигурации резисторов на стальных подложках. При наличии дефектов в пленке Si О (пор) металлические контактные площадки закорачивают через них на стальную подложку. Если на

1} Образец, как правило, разрушается (растрескивается) при обратном переходе во время снятия давления и последующие циклы не проводятся слое SiO лежит слой SmS, который образует в порах запирающий контакт с железом, закорачивания не происходит. Металлические контактные площадки, а также токопроводящие дорожки наносятся таким образом, чтобы их контур полностью находился внутри контура слоя SmS. На рис. 5.3 изображена новая конфигурация пленочного резистора на основе SmS, использующая запирающие свойства контакта SmS с железом.

5.2. Возможности применения полупроводниковых материалов на основе сульфидов самария для изготовления датчиков температуры

Действие термопреобразователей сопротивления (ТС) основано на температурной зависимости электросопротивлений резисторов. Это обуславливает ряд преимуществ ТС по сравнению с другими видами термопреобразователей (тепломеханическими, жидкостными, оптичёскими и др.): малогабаритность, стойкость к ударам и вибрации, простота согласования с электронной измерительной аппаратурой, технологичность в производстве, взаимозаменяемость, полнота и возможность дальнейшей обработки на ЭВМ получаемой информации.

Свойством изменять свое сопротивление.под действием температуры обладает множество материалов, но лишь немногие из них удовлетворяют требованиям, связанным со стабильностью свойств и нечувствительностью к внешним воздействиям по другим физическим и химическим параметрам (давление, плотность магнитного потока, экспозиционная доза радиационного ёоздействия, окисление и т.п.). Особенно это относится к высокотемпературной термометрии, решение основных задач в которой упирается главным образом в поиск новых более совершенных материалов для ТС.

Основные требования, которым должны удовлетворять материалы чувствительного элемента ТС, согласно [125], следующие: 1) нечувствительность к малым примесям, которые могут поясИ

Рис. 5.3. Ранее принятая (а) и предлагаемая (б) конфигурация резистора на основе Этв.

1 - стальная подложка, покрытая изолирующим слоем (¿Ю) ,

2 - тензочувствительный слой (БтЗ),

3 - металлические контактные площадки (N1). д(р)

3.5 3.0 2.5-1 о I

0.5

0.0

1 1 > 1 ■ . 1 -У

А-

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 X

Рис. 5.4. Параметры твердых растворов Зт3хЕихЗ при комнатной температуре. виться в процессе изготовления и эксплуатации, 2) простота технологии получения и изготовления.

Наибольшее применение нашли металлические ТС, однако, их температурный коэффициент сопротивления (ТКС) сравнительно невелик (0. З-ьО . 6%-КГ1) . Малое удельное сопротивление (р < 1СГ4 Ом-см) усложняет изготовление металлических ТС и увеличивает их габариты (длина не менее 4 0 мм) . Платиновые ТС - лучшие из металлических и пригодны для измерений до 1100 °С.

Полупроводниковые ТС по своим потенциальным возможностям превосходят металлические. ТКС большинства терморезистивных полупроводников на порядок и более превосходит ТКС металлов: для термисторов (ТКС < 0) он достигает величин -8%-К~1. Величина р также больше, причем, на несколько порядков, что решает проблему получения .ТС с достаточно большим сопротивлением и позволяет уменьшить габариты. Однако, максимальная рабочая температура полупроводниковых ТС составляет лишь 300 °С (ко-бальто-марганцевые оксидные бусинковые ТС). При их изготовлении возникают трудности с созданием омических контактов между полупроводником и металлическими выводами'. Термисторы для средних и повышенных температур изготавливаются на основе оксидных материалов, например, Ее20:) в твердом растворе с 2п2Т104, МдТЮв или МдСг04.

Полупроводниковые соединения на основе редкоземельных элементов ранее не применялись для изготовления ТС. Обладая всеми достоинствами полупроводников, они являются наиболее тугоплавкими из них (Тпл. ~ 2300 °С) , что дает основания надеяться на возможность их применения в высокотемпературной термометрии. Особенности редкоземельных полупроводников наиболее ярко . выражены в материалах на основе сульфида самария. В настоящее время они являются наиболее разработанными и нашли применение для изготовления чувствительных элементов датчиков механических величин - тензорезисторов [14]. В разделе 3.4, на основании анализа с использованием концентрационной модели пьезосопротивления, .показано, что их электрические свойства, т.е. концентрация носителей тока, величина р, ТКС и т.п. при. высоких температурах в основном определяются положением 4f-уровней ионов самария в запрещенной зоне относительно дна зоны проводимости.

Приготовляя различные твердые растворы на основе SmS, можно изменять по своему желанию глубину залегания 4f-уровней, меняя таким образом величины р и ТКС и приспосабливая материал под измерения при различных температурах в широком их интервале. Высокая концентрация 4f-уровней приводит к вгысокой концентрации электронов проводимости, что значительно облегчает решение проблемы изготовления омических контактов SmS -металл. При этом величина р остается достаточно большой, т.к. подвижность носителей тока сравнительно мала: u ~ 2 0 -г- 4 С) см2/В-с

1 Q О при п ~ 10 см .

Все соображения относительно, стабильности электрических свойств материала по отношению к различным внешним воздействиям (например, радиации), приведенные в разделе 4.1, в полной мере относятся и к ТС на основе сульфидов самария (см. также разд. 5.3).

Относительно технологичности изготовления ТС на основе SmS можно сказать, что благодаря более высокой концентрации носителей тока (на 2 порядка выше, чем у стандартных полупроводников с таким же ТКС) требования к чистоте производства понижаются, т.к. материал выдерживает, соответственно, на 2 порядка больше различных загрязняющих примесей без существенного отклонения параметров. По этой же причине должен уменьшаться разброс параметров готовых ТС.

Поисковое исследование, проведенное нами с целью выявления составов твердых растворов на основе SmS, наиболее подходящих для работы в различных температурных интервалах в качестве чувствительного элемента• ТС, дало наиболее обнадеживающие результаты на твердых растворах систем SmSixSex и SmixEuxS [82] . ,

В таблице 5.1 приведены данные для 3т31-х3ех: значения р и ТКС для комнатной температуры, а также удельное сопротивление (р^ для максимальной температуры, при которой имеет смысл применение того или иного состава. Эта температура (1;) определялась исходя из приемлемой для ТС величины ТКС принятой равной 0.3 %-К-1 [125]. При дальнейшем повышении температуры ТКС понижается.

Наряду с коэффициентом пьезосопротивления нами были про;-ведены численные расчеты ТКС системы твердых растворов ЭтЭ-втБе, с использованием концентрационной модели (см. разд. 3.4, рис. 3.12). Для этого по формуле (3.13) вычислялись изменения концентрации носителей п с температурой при различных, линейно изменяющихся с величиной х значениях Е1 и Е^ (при этом, в первом приближении, считалось, что подвижность не зависит от температуры). Результаты расчета показывают, что в данных материалах ТКС понижается при повышении температуры (примерно пропорционально Т~2) и имеет величину, близкую к экспериментально наблюдаемой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе экспериментально исследованы особенности электропереноса в полупроводниковых материалах на основе сульфидов самария: в SmS на моно- и поликристаллических образцах и тонких поликристаллических пленках, в Sm3S4 на моно-и поликристаллах, в системе Sm2S3 - Sm3S4 на крупноблочных поликристаллах, а также в монокристаллах твердых растворов SmS-SmSe, SmS-EuS, SmS-GdS. Исследовано влияние на параметры электропереноса температуры, давления, деформации, частоты подаваемого напряжения, изменения состава и фазового состояния материала, а также воздействия проникающей радиации. Усовершенствована методика снятия и обработки частотных характеристик температурных зависимостей электрических параметров полупроводников. Для объемных моно- и поликристаллических образцов SmS и твердых растворов на его основе в рамках концентрационной модели пьезосопротовления: а) установлена связь механизмов электропроводности и пьезосопротивления монокристаллов с зонной структурой; б) выяснена роль вклада, связанного с изменением подвижности носителей тока от давления, в величину тензорезистивного эффекта; в) даны рекомендации по оптимизации тензометрических характеристик тензорезисторов, изготавливаемых на основе исследуемых материалов. Для сульфи,-дов самария, содержащих ионы самария с переменной валентностью и вакансии: а) исследованы особенности перескоковой составляющей электропроводности и ее вклад в процесс электропереноса; б) предложены схемы зонной структуры и плотности состояний, объясняющие наблюдаемые ■зависимости; в) исследовано влияние фазовых переходов, связанных с наличием переменной валентности иона самария на процессы электропереноса. Установлен и исследован деформационный механизм возникновения фазового перехода полупроводник-металл, происходящего в приповерхностной области SmS при его полировке алмазной пастой. Исследованы радиационная стабильность электрических параметров SmS и возможности его применения в радиационно-стохдаой электронике. Установлена корреляция радиационной стойкости электрических параметров с наличием переменной валентности ионов самария. Исследована возможность практического использования данных материалов в высокотемпературных и радиацион-но-стойких.датчиках температуры резистивнох'о типа. Физически обоснован ряд технологических приемов, используемых при изготовлении датчиков.

В ходе работы получены следующие выводы:

1. Величина пьезорезистивного эффекта в SmS при Т < 50 К определяется- наличием примесных донорных уровней с

0 .0 03 5 зВ, концентрацией N.:i =10v' * 10'" см^1 и барическим коэффициентом сдвига при приложении одноосного давления dEd/dP=-2 .4-Ю"2 мэВ/МПа.

2. Электроперенос в монокристаллах SmS и твердых растворах на его основе в температурном интервале от 4 до 400 К и интервале давлений от атмосферного до давлений на 0.1 -0.2 ГПа меньших, критического давления фазового перехода полупроводник-металл описывается в рамках концентрационной модели, основанной на учете теплового заброса электронов с 4f-уровней и примесных донорных уровней Ed =0.0035 эВ и Ei =0.045 эВ.

3. Изменение подвижности с давлением в SmS и твердых растворах на его основе происходит вследствие изменения экранировки потенциала заряженных дефектов электронами проводимости .

4. Анализ предложенной концентрационной модели пьезосопрс-тивления с учетом изменения подвижности с давлением показывает, что материалы на основе SmS с концентрацией носителей тока в интервале 10UI * 2-101''' см"! должны обладать ма к симал ь ными значениями к о эфф и цие i1 ' j1 ов пь е з о со нр отивле-ния.

5. В тонких поликристаллических пленках SmS при Т=8 0 - 410 К электроперенос осуществляется за счет следующих механизмов: безактивационного туннелирования локализованных 41:-электронов между соседними ионами Эт''1' и Зт3+; перескоковой проводимости носителями, возбужденными в локализованные состояния вблизи дна зоны проводимости; зонной проводимости носителями, активированными с примесных уровней с энергией ~О.0¥?эВ.

6. Обнаруженная корреляция между величиной перескоковой составляющей электропроводности и радиационной стабильностью электрических параметров тонких пленок ЭтЗ указывает на то, что сульфиды самария с относительно большим: вкладом перескоковой проводимости обладают большей радиационной стойкостью.

7. Электроперенос в 3т334 осуществляется посредством как зонных, так и переСкоковых механизмов: а) безактивационное туннелирование 4:£-электронов ионов самария; б) перескоки электронов с 4£'-уровней на л окализова шшс примесные состояния с Еа ~ 0.13 эВ; в) зонная проводимость электронами, активированными с ' примесных состояний с Еа ~ 0.07 эВ; г) зонная проводимость электронами, активированными 'с 4:£-уровней с Еа ~ 0.2 эВ. Превалирование того или иного механизма зависит от температуры, частоты и степени совершенства образца.

8. В наиболее совершенных монокристаллических образцах Згл;^ при Т=83 + 84 К наблюдается скачкообразное изменение электропроводности на 1 -г 2 порядка, связанное с зарядовым упорядочением в подрешетке самария.

9. В системе 3т334-3т23з относительный вклад в электроперенос перескоковой проводимости возрастает с ростом числа вакансий в подрешетке самария.

10. В моносульфиде самария изоморфным фазовый переход первого рода полупроводник-металл может быть инициирован давлением на поверхность образца сферическим индентором при достижении критического уменьшения объема в деформированной области на ~ 6%.

11. Твердые растворы систем ЗтЗ-ЗтЭе и ЗшЗ-ЕиЗ являются перспективными материалами для изготовления чувствительных элементов высокотемпературных датчиков температуры рези-стивного типа с рабочим диапазоном до 800 °С.

12. ЭшЭ обладает наибольшей стабильностью к воздействию у-об-лучения среди известных полупроводниковых материалов. Повышению радиационной стабильности электрических параметров тонкопленочных резисторов на основе ЗшЭ способствует их радиационный отжиг экспозиционными дозами гамма-облучения ~ 108 Р.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Васильев, Лев Николаевич, 1999 год

- 133 -ЛИТЕРАТУРА

1. И.А.Смирнов. Редкоземельные полупроводники - перспективы развития и применения. - Журнал ВХО им. Д.И.Менделеева, 1981, т. 26, в. 6, с. 602-611.

2. А.В.Голубков, Е.В.Гончарова, В.П.Жузе, Г.М.Логинов, В.М.Сергеева, И.А.Смирнов. Физические свойства халькогенидов РЗЭ. -Л.: Наука, 1973 - 304 с.

3. И.А.Смирнов, В.С.Оскотский. Фазовый переход полупроводник-металл в редкоземельных полупроводниках (монохалькогениды самария) . - УФН, 1978, т. 124, в. 2, с. 241-279.

4. 3.Метфессель, Д.Маттис. Магнитные полупроводники. - М. : Мир, 1972 - 405 с.

5. В.А.Капустин. "Аномальные" явления переноса в халькогенидах европия. - В кн.: Редкоземельные полупроводники, JI.: Наука, 1977, с. 32-104.

6. A.Jayaraman, P.D.Dernier, L.D.Longinotti. Valence electron transition in rare-earth monochalcogenides induced by pressure, alloing and temperature. - High Temp. - High Press., 1975, v. 7, N 1, p. 1-28.

7. Д.И.Хомский. Проблема промежуточной валентности. - УФН, 1979, т. 129, в. 3, с. 443-485.

8. А.И.Грачев, А.А.Кухарский, В.В.Каминский, C.B.Погарев, И.А.Смирнов, С.Г.Шульман. Оптическая запись амплитудно-фазовых голограмм на пленках моносульфида самария. - Письма в ЖЭТФ, 1976,.т. 2, в. 14, с. 628-630.

9. В.В.Каминский, А.И.Шелых, Т.Т.Дедегкаев, Т.Б.Жукова,

С.Г.Шульман, И.А.Смирнов. Фазовый переход металл-полупроводник в SiriS под действием лазерного облучения. - . ФТТ, 1975, т. 17, в. 5, с. 1546-1548.

10. В.В.Каминский, В.А.Капустин, А.В.Голубков. Проводимость моносульфида самария (SmS) и сплавов на его основе при одноосном сжатии. - В сб.: II всесоюзная конференция по физике

и химии редкоземельных полупроводников. Тезисы докладов. • Л., 1979. с. 31.

11. M.P.Petrov, A.I.Grachev, A.A.Kuharskii, I.A.Smirnov, S.G.Shulman. Holografic storage in SmS thin films. - Opt. Comm., 1977, v. 22, N 3, p. 293-296.

12. В.В.Каминский, И.А.Смирнов, А.В.Голубкив, В.М.Сергеева. Полупроводниковый тензочувствительный материал. - А.с. N 909913, 13.05.1980.

13. В.В.Каминский, А.В.Голубков. Пьезосопротивление полупроводникового сульфида самария. - ФТТ, 197 9, т. 21, в. 9, с. 2805-2807..

14. В.В.Каминский. Редкоземельные соединения в датчиках (физических величин. - Автореферат докторский диссертации, Киев, 1992.

15. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earth. -1978-1998, v.v. 1-25, Ed. К.A.Gschneidner Jr., Le Roy Ey-ring, North -Holland Publishing Company, Amsterdam, New York, Oxford.

16. О.В.Фарберович. Зонная структура и фазовый переход полупроводник-металл в соединении SmS. - ФТТ, 1979, т. 21, в. 11, с. 3434-3440.

17. О.В.Фарберович. Изучение зонной структуры монохалькогенидов самария под давлением. - ФТТ, 1980, т. 22, в. 3, с. 6 69679.

18. К.Takegahara, Y.Kaneta, T.Kasuya. Electronic band structure of Th3Ni3Sb4 and Th3X4 (X=P,As,Sb). - J. Phys. Soc. Jap, 1990, v. 59, N 12, p. 4394-4404.

19. Е.В.Шадричев, JI.С.Парфеньева, В.И.Тамарченко, О.С.Грязнов, В.М.Сергеева, И.А.Смирнов. - Явления переноса и зона проводимости полупроводниковой фазы SmS. - ФТТ, 1976, т. 18, в. 8, с. 2380-2386.

20. В.В.Каминский, В.А.Капустин, И .'А. Смирнов . Деформационный потенциал зоны проводимости полупроводникового SmS и переход полупроводник- металл в нем. - ФТТ, 1980, т. 22, в. 12, с. 3568-3572.

21. Е.V.Goncharova, V.V.Kaminskii, V.A.Kapustin, I.A.Smirnov. Defects, and isomorfic semiconductor-metal phase transition in samarium monosulfide. - Phys. Stat. Sol.(b), 1981, v. 103, N 1, p. K9-K11.

22. Е.В.Гончарова, В.С.Оскотский, Т.Л.Бжалава, М.В.Романова,

И.А.СмирновЭлектрические свойства металлической модификации SmS. - ФТТ,^ 1976, т. 18, в. 7, с. 2065-2070.

23. B.Batlogg, E.Kaldi's, A.Schlegel, G. von Schulthess, • P.Wachter. Optical and electrical properties of the mixed valence compound Sm3S4. - Solid State Commun. 1976, v. 19, N 7, p. 673-676.

24. Г.Б.Бокий. Введение в кристаллохимию. - Издательство Московского университета, 1954 - 490 с.

25. А.В.Голубков, В.М.Сергеева. О существовании областей гомогенности монохалькогенидов редкоземельных элементов. -Журн. ВХО им. Д.И.Менделеева, т. 26, N 6, 1981, с. 645-653.

26. С.И.Гребинский, В.В.Каминский, А.В.Рябов, Н.Н.Степанов. Критическое давление фазового перехода полупроводник-металл в SmS. - ФТТ, 1982, т. 24, в. 6, с. 1874-1876.

27. В.С.Оскотский, И.А.Смирнов. Фазовый переход полупроводник-металл в моносульфиде самария. - В кн.: Редкоземельные полупроводники, Л.: Наука, 1977, с. 105-145.

28. A.Chatterjее, A.Jayaraman, S.Ramaseshan, A.Singh, Pressure-induced electronic and structural transformation in some rare earth. - Acta Cryst., A, 1972, v. 28, N S4, p. S243.

29. Т.И.Волконская, С.А.Кижаев, И.А.Смирнов. Магнитная восприимчивость Sm3S4. - ФТТ, 197 9, т. 21, в. 4, с. 1250-1252.

30. V.V.Sokolov, V.V.Kaminski, L.N.Trushnikova, E.M.Uskov, G.G.Gadjiev. Influence of vacancies on the structural and electrical properties of Smi_xGdxSy. - The Second Gernian -Russian Seminar on "Physics of novel materials", 1995,

St.Petersburg, Russia, p. 22.

31. E.Kaldis. Phase relationships and valence changes in Sm3S4. - J. of Less Common Metals, 1980, v. 76, p. 163-168. •

32. E.Kaldis, B.Fritzler, H.Spychiger. Mixed valence and its control in rare earth cqmpounds. - Studies in Inorganic Chemistry, 1983, v. 3, p. 39-113.

33. B.Batlogg, E.Kaldis, A.Schlegel, P.Wachter. Electronic structure of Sm monochalcogenides. - Phys. Rev. B, 1976, v. 14, N 12, p. 5503-5514.

34. S.Suga, S.Imada, T.Jo, M.Taniguchi, A.Fujimori, Se-Jung Oh, A.Kalizaki, T.Ishii, T.Miyahara, T.Kasuya, A.Ochiai, T.Suzuki. Photoemission, x-ray absorption, and inverse-photoemission studies of valence-fluctuating Sm3Se4. -Phys. Rev.' B, 1995, v. 51, N 4, p. 2061-2067.

35. В.В.Каминский, А.А.Виноградов, В.А.Капустин, И.А.Смирнов. Определение типа и деформационного потенциала зоны проводимости в моносульфиде самария. - ФТТ, 1978, т. 20, в. 9, с. 2721-2725.

36. E.Kaldis, P.Wachter. The semiconductor-metal transition of the samarium monochalcogenides. - Sol. State Commun., 1972, v. 11, N 7, p. 907-912.

37. И.А.Смирнов, JI.С.Парфеньева, В.Я.Хуснутдинова, В.М.Сергеева. Теплопроводность Sm3S,j. - ФТТ, 1972, т. 14, в. 9, с. 2783-2785.

38. I.A.Smirnov, R.Suryanarayanan, S.G.Shulman. Optical Absorption of Metallic SmS Films near the Interband Transitions. - phs. stat.sol (b), 1976, v. 73, N 2, p. K137-K140.

39. Л.H.Глурджидзе, А.В.Гигинеишвили, Т.Л.Бжалова, З.У-.Джабуа, Т.А.Пагава, В.В.Санадзе, В.С.Оскотской. Оптические свойства моносульфида самария при температуре 300 К. - ФТТ, 1978, т. 20, в. 9, с. 2726-2731.

40. В.П.Жузе, А. В.Голубков, Е.В.Гончарова, Т.И.Комарова, В.М.Сергеева. Электрические свойства SmS. - ФТТ, 1964, т. 6, в. 1, с. 268-271.

41. А.В.Голубков, Е.В.Гончарова, ВЛ1.Жузе, И.Г.Манойлова. О механизме явлений переноса в сульфиде самария. - ФТТ, 1965, т. 7, в. 8, с. 2430-2436.

42. А.И.Ансель'м Введение в теорию полупроводников. - М. : Наука, 1978 - 615 с.

43. Дж.Блэкмор. Статистика электронов в полупроводниках. - М.: Мир, 1964 - 392 с.

44. Аскеров Б.М., Кинетические эффекты в полупроводниках. -Л.: Наука, 1970 - 303 с.

45. В.Е.Адамян, А.В.Голубков, Г.М.Логинов. Магнитная восприимчивость моносульфида самария. - ФТТ, 1965, т. 7, в. 1, с.

/301-304.

46. А.В.Голубков, Е.В.Гончарова, В.А.Капустин, М.В.Романова, И.А.Смирнов. Уточнение модели .электропереноса в полупроводниковой фазе SmS. - ФТТ, 1980, т. 22, в. 12, с. 3561-3567.

47. Т.Л.Бжалава, М.Л.Шубников, С.Г.Шульман, А.В.Голубков, И.А.Смирнов. Эффект Холла в SmS в области фазового перехода полупроводник-металл. - ФТТ, 197 6, т. 18, в. 10, с. .31483149.

48. В.В.Каминский, А.В.Рябов, Н.Н.Степанов. Влияние упругих дё-формаций на концентрацию носителей тока в моносульфиде самария. - ФТТ, 1981, т. 23, в. 6, с. 1805-1806.

49. A.Tamaki, Т.Goto, M.Sugita, S.Kunii, T.Suzuki, T.Fujimura, T.Kasuya. Transport properties in valence fluctuation compound Sm3Se4. - J. Magn. Magn. Mater, 1983, v. 31-34,

p.383-384.

50. A.Tamaki, T.Goto, S.Kunii, T.Suzuki, T.Fujimura, T.Kasuya. Valence fluctuation of Sm3Se4. - J.Phys. C: Solid State Phys., .1985, v. 18, N. 31, p. 5849-5862.

51. И.А.Смирнов, В.В.Попов, А.В.Голубков, А.В.Гольцев, Б.М.Буттаев. Электрические свойства и фазовые переходы в системах Tmi_xSmxS и Tm!-xLaxS. - ФТП, 1995, т. 29, N 5/6, с. 857-883.

52. Н.Мотт, Э.Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах. - М.: Мир, 1982 - 368 с.

53. Б.И.Шкловский, А.Л.Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников. - М.: Наука, 1979 - 416 с.

54. H.Böttger, V.V.Bryksin. Hopping conduction in solids. -Berlin: Akademi Verlag, 1985 - 398 p.

55. H.Böttger, V.V.Bryksin. Hopping conductivity in ordered and disordered solids. - Phys. Stat. Sol. -(b) 1976, v. 78, N 1, p. 9-56; N. 2, p. 415-451.

56. B:.В.Брыксин, П.Кляйнерт. Частотная зависимость перескоковой проводимости двумерных неупорядоченных систем - ФТТ 1995, т. 37, № 6, с. 1637-1642.

57. F.L.Carter. Vacancy and charge ordering in the Th3P4 related structures. -J. Solid State Chern. , 1972, v. 5, N2, p.300-313.

58. I.Bransky,- N.M.Tallan, A.Z.Hed. Study of electron hopping in Eu3S4 by combined electrical conductivity and thermal EMF measurements. - J. Appl. Phys., 1970, v. 41, N4, p, 17871790.

59. R.Pott, G.Gunderodt, W.Wichelhaus, M.Ohl, H.Bach. Thermal-properties .of Eu3S4: Order-disorder transition. - Phys. Rev. B, 1983, v. 27, N 1, p. 359-363. ■

60. H.H.Davis, I.Bransky, N.M.Tallan. Electrical conductivity in Eu3S4. - J. Less Comm. Metal, 1970, v. 22, N. 2, p. 193199.

61. O.Massenet, J.M.D.Coey, F.Holtzberg. Phase transition and magnetizm in Eu3S4. - J. de Physique, 1976, v. 37, N. 10, p. C4-297-C4-299.

62. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Статистическая физика. - М.: Наука, 1964 - 567 с.

63. В.В.Каминский, А.А.Виноградов, Н.М.Володин, М.В.Ромадова, Г.А.Сосова. Особенности электропереноса в поликристаллических пленках SmS. - ФТТ 1989, т. 31, в. 9, с. 153-157.

64. А.А.Виноградов, Н.М.Володин, В.В.Каминский, М.В.Романова, В.М.Сергеева. Электрические свойства тонких пленок моносульфида самария. - В сб.: Физика и химия редкоземельных полупроводников, Новосибирск, Наука, СО, 1990, с. 120-122.

65. С.В.Погарев, И.Н.Куликова, Е.В.Гончарова, М.В.Романова, Л.Д.Финкилыитейн, Н.Н.Ефремова, Т.Б.Жукова, К.Г.Гарцман,

И.А.Смирнов. Исследование тонких пленок SmS с разными параметрами решетки. - ФТТ, 1981, т. 23, в. 2, с. 434-439.

66. В.В.Каминский, Н.М.Володин, Т.Б.Жукова, М.В.Романова, Г.А.Сосова. Электрические свойства и особенности структуры поликристаллических пленок моносульфида самария. - ФТТ 1991, т. 33, в. 1, с. 187-191.

67. А.В.Рябов, Б.И.Смирнов, С.Г.Шульман, Т.Б.Жукова, И.А.Смирнов. О механизме стабилизации металлической фазы на поверхности кристалла SmS. - ФТТ, 1977, т. 19, в. 9,с. 1699-1702..

68. С.И.Гребинский, В.В.Каминский, И.А.Смирнов, С.Г.Шульман. Тензорезистивный эффект в тонких пленках монохалькогенидов самария. - Деп. ЦНИИ "Электроника", М., 1983, N 92 01/84, 25 с.

69. Н.М.Володин, В.В.Каминский, Способ подгонки сопротивлений тензорезисторного моста. - A.c. N 1225325, 07.03.1984.

70. Н.М.Володин, В.В.Каминский, Способ подгонки номинального сопротивления полупроводникового резистора. - A.c. N 1311357, 25.04.1985.

71. Б.И.Смирнов, А.В.Голубков, И.А.Смирнов. ~ Механические свойства моносульфида самария. - ФТТ, 197 6, т. 18, в. 7,с. 2097-2099.

72. А.Л.Полякова. Деформация полупроводников и полупроводниковых приборов. - М.: Энергия, 1979 - 168 с.

73. В.В.Каминский, И.А.Смирнов, Редкоземельные полупроводники в датчиках механических величин. - Приб. и сист. управления., 1985, N 8, с. 22-24.

74. А.С.Бакай. О радиационной стойкости мелкодисперсных и аморфных материалов. - Письма в ЖТФ, 1983, т. 9, в. 24, с. 1477-1479.

75. В.Т.Маслюк. Радиационная прочность полупроводниковых материалов. - Изв. АН СССР, Сер. Неорг. Матер., 1992, т. 28, № 12, с. 2388-2398.

76. В.И.Евдокимов, А.Л.Очеретянский, Е.Б.Котляревская, Н.Б.Резникова. Радиационно стойкий тензопреобразователь

"Тетран". - Приборы и системы управления, 1990, М« 1-2, с. 13-15.

77. С.М.Бреховских, Ю.Н.Викторова, Л.М.Ланда. Радиационные эффекты в стеклах. - М.: Энергоиздат, 1982 - 182 с.

78. С.М.Бреховских, В.А.Тюлькин. Радиационные центры в неорганических стеклах. - М.: Энегоатомиздат, 1988 - 198 с.

79. В.В.Каминский, Н.Н.Степанов, Л.Н.Васильев, Ю.Н.Харченко, И.А.Смирнов, Влияние давления на подвижность носителей тока в SmS. - ФТТ., 1985^ т. 27, в. 1, с. 77-82.

80. В.В.Каминский, Н.Н.Степанов, Л.Н.Васильев, В.С.Оскотский, И.А.Смирнов, Пьезосопротивление SmS при криогенных температурах. - ФТТ, 1985, т. 27, в. 7, с. 2162-2165.

81. В.В.Каминский, Л.Н.Васильев, Е.Д.Горнушкина, С.М.Соловьев, Г.А.Сосова, Н.М.Володин. Влияние гамма облучения на- электрические параметры тонких пленок SmS. - ФТП, 19 95, т. 29, в. 2, с. 306-308.

82. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский, Ю.М.Курапов, М.В.Романова, Г.А.Сосова, С.М.Соловьев, Н.В.Шаренкова, - Е.Д.Горнушкина, Перспективы применения редкоземельных полупроводников в высокотемпературных и радиационно стойких датчиках температуры, - Деп. ВИНИТИ, 1994, № 2999-В94, 25 с.

83. V.V.Kaminski, L.N.Vasil"ev. Hopping conduction in samarium sulphides. - The Second German - Russian Seminar on 'Physics of novel materials, St.Petersburg, Russia, 1995, p. 24.

84. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский, Ю.М.Курапов, М.В.Романова,

Н.В.Шаренкова. Электропроводность тонких пленок SmS. - ФТТ, 1996, т. 38, в. 3, с. 779-785.

85. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский, М.В.Романова. Особенности электропереноса в Sm3S4. - ФТТ, 1996, т. 38, в. 7, с. 20342037.

86. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский, Ш.Лани. Деформационный механизм возникновения фазового перехода при полировке образцов SmS. - ФТТ, 1997, т. 39, N 3, с. 577-579.

87. А.В.Голубков, Т.Б.Жукова, В.М.Сергеева. Синтез халькогени-дов редкоземельных элементов. - Известия АН СССР, Неорганические материалы, 1966, т. 2, в. 1, с. 77-81.

88. А.В.Голубков, В.М.Сергеева. Получение халькогенидов редкоземельных элементов и выращивание монокристаллов. - В сб.: Физика и химия редкоземельных полупроводников (Химия и технология) , Свердловск УНЦ АН СССР, 1977, с. 28-35.

89. В.В.Каминский, Ю.М.Сосов, Способ получения тензочувстви-тельного материала на основе SmS. - A.c. N 1554433, 05.04.1988.

90. Г.Б.Вокий. Кристаллохимия. - М.: Наука, 1971 - 400 с.

91. В.В.Слуцкая. Тонкие пленки в технике сверхвысоких частот. -M.-JI.: Госэнергоиздат, 1962 - 399 с.

92. А.. Гинь е. Рентгенография кристаллов. Теория и практика. -М.: ГИФМЛ, 1961 - 604 с.

93. И.И.Фарбштейн, С.А.Зайцев, В.Г.Кригель, Д.В.Машовец, В.И.Погодин. Установка со стабилизированной динамической нагрузкой для исследования пьезогальваномагнитных эффектов в полупроводниках при низких температурах. - ПТЭ, 1976, в. 3, с. 230-232.

94. Е.Ю.Тонков. Фазовые диаграммы элементов при высоком давлении. - М.: Наука, 1979 - 192 с.

95. М.Л.Шубников. Малогабаритная автономная камера высокого давления. - ПТЭ, 1981, № 5, с. 178-180.

96. Ш.Лани, В.В.Каминский, А.В.Голубков. Фазовый переход полупроводник-металл в МДП структуре на основе SmS. - ЖТФ, 1988, т. 58, в. б, с. 1201-1203.

97. А.Б.Сурженко, А.Н.Поляков. Цифровой синтезатор синусоидальных колебаний и опорных сигналов кратных частот. - ПТЭ, 1996, № 4, с. 59-63.

98. А.А.Виноградов, С.И.Гребинский, В.В.Каминский, Н.Н.Степанов, В.М.Сергеева, И.А.Смирнов. Исследование электропроводности и эффекта Холла в монохалькогенидах самария при одноосном сжатии. - ФТТ, 1984, т. 26, в. 2, с. 402-408.

99. Л.Н.Васильев, В.С.Оскотский. Расчет относительной интенсивности полос оптического поглощения SmS. - ФТТ, 197 6, т. 18, в. 3, с. 904-906.

100. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский. Концентрационная модель пьезо-сопротивления SmS. - V Всесоюзная конференция по физике и химии редкоземельных полупроводников. Саратов 1990, Тезисы докладов. Часть 1, с. 47.

101. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский. Концентрационный механизм пье-зосопротивления SmS. - ФТТ, 1994, т. 36, в. 4, с. 1172 - . 1175.

102. Л.Н.Васильев, В.В.Каминский. Электроперенос в полупроводниковом сульфиде самария (SmS). - 2-ая Российская конференция по физике полупроводников, Зеленогорск 1996. Тезисы докладов. Том 1, с. 12 5.

103. J.Morillo, M.Konczykowski, J.Р.Senateur. The influence of hydrostatic pressure on the electronic transport properties of semiconducting SmS. - Sol. St. Commun., 1980, v 35, N 12, p. 931-935.

104. П.С.Киреев. Физика полупрводников. - M.: Высшая школа, 1979 - 584 с.

105. Л.С.Стильбане. Физика полупроводников. - М. : Советское радио, 1967 - 452 с.

106. D.W.Pohl. Valence transition of Sm^xLaxS and related compounds. - Phys. 'Rev. B, 1977, v. 15, N-8, p. 3855-3862.

107. Дж.Займан. Электроны и фононы. - М.: ИЛ, 1962 - 488 с.

108. Ю.В.Илисавский. Полупроводниковые тензометры. - Л.: ЛДНТП, 1963, Вып. 6, 42 с.

109. Е.В.Гончарова, М.В.Романова, В.М.Сергеева, И.А.Смирнов. Аномально высокое магнетосопротивление в полупроводниковом моносульфиде самария. - ФТТ, 1977, т. 19, в. 3, с. 911-914.

110. P.D.Dernier, W.Weber, L.D.Longinotti. Evolution of Debye-Waller factors in rare-earth monosulfides: evidence for softening of optic phonons in mixed valent Smo.7Yo.3S., -Phys. Rev.B, 1976, v. 14, N 8, p. 3635-3643.

111. А.Д.Быховский, В.В.Каминский, М.В.Романова. Пьезосопротив-ление SmS при комнатной температуре. - ФТТ, 1987, т. 29, в. 7, с. 2172-2174.

112. А.В.Рябов,' С.С.Рувимов, Л.М.Сорокин, В.И.Смирнов,

A.В.Голубков. Изучение дефектной структуры монокристдллов SmS методом трансмиссионной электронной микроскопии. - ФТТ, 1979, т. 21, в. 7 с. 1986-1989.

113. G.H.Dieke. Spectra and energy levels of rare earth ions in crystals. - N.Y.: Interscience Publ., 1968 - 410 p..

114. V.Zelezny, J.Petzelt, V.V.Kaminski, M.V.Romanova,

Ä.V.Golubkov. Far infrared conductivity and dielectric response of semiconducting SmS. - Sol. St. Commun., v. 72, \9&9} N 1, p. 43-47.

115. С.И.Гребинский, В.В.Каминский,. М.В.Романова, Н.Н.Степанов, И.А.Смирнов, А.В.Голубков, В.М.Сергеева. Исследование электросопротивления системы твердых растворов SmSi_xSex и возможность их использования в датчиках давления. - В сб.: III Всес. конф. по физике и химии редкоземельных полупроводников. Тез. докл., АН СССР, Тбилиси, 1983, с. 47.

116. В.В.Тихонов, Л.Н.Васильев. Теплоемкость Sm3S4. - Тезисы докладов Всесоюзной конференции по физике и химии РЗП, Ленинград 1976, с. 71.

117. A.Jayaraman, V.Narayanamurti, Е.Bucher, R.G.Maines. Continuous and discontinuous semiconductor-metal transition in samarium monochalcogenides under pressure. - Phys. Rev. Lett., 1970, v. 25, N 20, p. 1430-1433. .

118. Ю.Ф.Комник. О возможной причине уменьшения периода решетки в тонких пленках. - ФТТ, 1964, т.6, в. 2, с. 611 - 618.

119. A.A.Виноградов, В.В.Каминский, Н.М.Володин, М.В.Романова,

B.С.Румянцев. Деградационные явления в тонкопленочных структурах на основе моносульфида самария. - В сб.: -V Всес. конф. по физике и химии редкоземельных полупроводников (тез. докл.), АН СССР, Саратов 1990, ч. 2, с. 86.

120. А.А.Виноградов, Н.М.Володин, В.В.Каминский, М.В.Романова, В.М.Сергеева. Электрические свойства тонких пленок -моно-

сульфида самария. - В сб.: IV Всес. конф. по физике и химии редкоземельных полупроводников (тез. докл.), АН СССР, Новосибирск, 1987, с. 156.

121. O.Berkooz, M.Malamud, S.Sktrikman. Observation of el.ectron hopping in lblEu3S4 by Mossbauer spectroscopy. - Solid State Commun., 1968, v. 6, N 3, p. 185-188.

122. Л.А.Осипович. Датчики физических величин. - M.: Машиностроение, 1979 -160 с.

123. В.С.Оскотский, Л.Н.Васильев, Теории фазового перехода в SmS (Обзорный доклад). - Всесоюзная конференция по физике и химии редкоземельных полупроводников, Ленинград 1976. Тезисы докладов, с. 64.

124. А.А.Виноградов, В.В.Каминский, И.А.Смирнов. Электрические свойства металлической фазы SmS, устойчивой при атмосферном давлении. - ФТТ, 1985, т. 27, в. 4, с. 1121-1123.

125. O.A.Геращенко, А.Н.Гордов, В.И.Лах, Б.И.Стаднык,

H.А.Ярышев. Температурные измерения. - Киев: Наукова, думка, 1984 - 496 с.

126. Е.М.Савицкий, В.Ф.Терехова, И.В.Буров и др. Сплавы редкозё-

мельных .металлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1962 - 268 с.

127. М.Л.Дайчик, Н.И.Пригоровский, Г.X.Хуршудов. Методы и средства натурной тензометрии. - М. : Машиностроение, 1989, 240 с.