Размерные эффекты в тонких пленках теллурида свинца и термоэлектрические свойства

Abstract

Проведено исследование влияния толщины d на термоэлектрические свойства (коэффициент Зеебека S, электропроводность σ, коэффициент Холла RH и подвижность носителей заряда μН) пленок толщиной d = 8 – 170 нм, полученных термическим испарением в вакууме кристаллов PbTe с избытком свинца на подложки (001) KCl и покрытых слоем Al2O3. Установлено, что пленки с толщинами d < 75 нм обладают дырочной проводимостью, а при d > 75 нм перенос заряда определяется носителями заряда n-типа. Инверсия знака проводимости вблизи d ≈ 75 нм связывается с изменением условий термодинамического равновесия в пленках по сравнению с кристаллом, а также с особенностями испарения и конденсации материала. На d-зависимостях кинетических коэффициентов пленок с дырочной проводимостью наблюдаются осцилляции, наличие которых объясняется квантованием дырочного газа носителей. Расчет периода осцилляций Δd с использованием модели бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной ямы хорошо согласуется с экспериментально определенным значением Δd. Для пленок с n-типом проводимости значения кинетических коэффициентов увеличиваются с ростом d, что указывает на проявление классического размерного эффекта.