Epitaxie von Metallaufdampfschichten: Zusammenhang zwischen der Epitaxie und den physikalischen Eigenschaften von Wismut- und Eisen-Schichten

اپیتاکسی به معنای رشد جهت‌یافته لایه‌های نازک روی یک بستر کریستالی است. در حالت ایده آل، به لایه های تک کریستالی می رسیم که جهت گیری کریستالی زیرلایه را ادامه می دهند. در مورد روش رسوب بخار، معمولاً برای دستیابی به اپیتاکسی لازم است از دمای بالا بستر در طول فرآیند رسوب بخار استفاده شود. در بسیاری از موارد، لایه های جذب روی بستر کریستالی نیز نقش دارند. به عنوان مثال، در کار حاضر، اپیتاکسی لایه های آهن بر روی سطوح برش نمک سنگ توسط فشار جزئی H 0 مورد علاقه قرار گرفت. علاقه عملی به لایه‌های تک کریستالی مبتنی بر این واقعیت است که خواص فیزیکی آن‌ها با خواص فیزیکی مواد فشرده‌تر از لایه‌های پلی کریستالی با جهت‌گیری تصادفی کریستالی است که از طریق رسوب بخار بر روی یک بستر آمورف (شیشه یا فیلم‌های پلاستیکی) به دست می‌آیند. ). در کار حاضر، شرایطی که تحت آن می‌توان لایه‌های رسوب‌شده با بخارآهن و بیسموت کریستالی را به‌دست آورد، بررسی می‌شود. بیسموت به دلیل موقعیت مرزی خود بین فلزات و نیمه هادی ها، اثر هال نسبتاً بزرگی را نشان می دهد که همچنین بسیار ناهمسانگرد است و بسته به جهت می تواند علامت را تغییر دهد. از ضریب هال بالا می توان برای اندازه گیری میدان های مغناطیسی با پروب هال استفاده کرد. به منظور بررسی تأثیر کاهش ضخامت لایه بر اثر هال، مطلوب بود که اندازه‌گیری‌هایی روی لایه‌های تک کریستالی با جهت‌گیری‌های مختلف نیز انجام شود. اگر صفحه (III) موازی با لایه باشد و میدان مغناطیسی عرضی در جهت محور مثلثی باشد، می توان یک علامت مثبت از اثر هال را انتظار داشت. لایه هایی که به این روش جهت گیری شده اند را می توان با اپیتاکسی روی سطوح برش میکا به دست آورد.

Unter Epitaxie versteht man das orientierte Aufwachsen dünner Schichten auf einer kristallinen Unterlage. Im Idealfall erreicht man einkristalline Schichten, welche die Kristallorientierung der Unterlage fortsetzen. Bei der Aufdampf­ methode muß man in der Regel erhöhte Temperaturen der Unterlage während des Aufdampfprozesses anwenden, um Epitaxie zu erreichen. In vielen Fällen spielen auch Adsorptionsschichten auf den kristallinen Unterlagen eine Rolle. Zum Bei­ spiel wurde in der vorliegenden Arbeit die Epitaxie von Eisenschichten auf Stein­ salz-Spaltflächen durch den H 0-Partialdruck begünstigt. 2 Das praktische Interesse an einkristallinen Schichten beruht darauf, daß deren physikalische Eigenschaften besser mit denen des kompakten Materials zu ver­ gleichen sind als polykristalline Schichten mit regelloser Kristallorientierung, die man beim Aufdampfen auf amorpher Unterlage (Glas oder Kunststoff-Folien) er­ hält. In der vorliegenden Arbeit sind die Bedingungen untersucht, unter denen ein­ kristalline Wismut- und Eisen-Aufdampfschichten zu erhalten sind. Wismut zeigt wegen seiner Grenzstellung zwischen Metallen und Halbleitern einen relativ großen Hall-Effekt, der außerdem sehr anisotrop ist und in Abhängigkeit von der Orientierung das Vorzeichen wechseln kann. Den hohen Hall-Koeffizienten kann man zur Messung magnetischer Felder mit Hall-Sonden ausnutzen. Um den Ein­ fluß einer abnehmenden Schichtdicke auf den Hall-Effekt zu untersuchen, war es erwünscht, auch Messungen an einkristallinen Schichten verschiedener Orien­ tierung durchzuführen. Ein positives Vorzeichen des Hall-Effektes ist zu erwarten, wenn die (lll)-Ebene parallel zur Schicht liegt und das transversale Magnetfeld in Richtung der trigonalen Achse zeigt. Derartig orientierte Schichten konnten durch Epitaxie auf Glimmer-Spaltflächen erhalten werden.