Введение к работе
Актуальность темы.
Во многом благодаря успехам в развитии технологии микроэлектроники, в последнее время возникает возможность создания и изучения систем, геометрические размеры которых становятся соизмеримыми с пространственными характеристиками электронов проводимости при гелиевых температурах, такими как, например, длина сбоя фазы электронов Lp (L^=JDx , где D - коэффициент диффузии электронов; тф" - сумма частот процессов, сбивающих фазу электрона). Такие системы получили название мезоскопичес-ких, а область науки - мезоскопика. В мезоскопических системах проявляются волновые свойства электронов, а в электронную кинетику существенный вклад начинает вносить квантовая интерференция, весьма чувствительная к внешним электромагнитным полям. Исследования подобных систем, помимо самостоятельного научного, имеют и чисто практический интерес, поскольку являются основой создания электронных приборов нового поколения! "Малые размеры мезоскопических проводников позволяют ставить задачу создания датчиков с пространственным разрешением в наномет-ровом диапазоне. С другой стороны, одной из актуальных задач является исследование динамики отдельных квантов магнитного потока в смешанном состоянии сверхпроводников П-рода. Существующие в настоящее время методы (например, декорирование ферромагнитными частицами) позволяют визуализировать вихревую структуру, наблюдать движение "связок" вихрей, проводить оценки силы их взаимодействия с центрами пиннинга и многое другое. Однако, пока мало информации имеется о движении магнитного потока на уровне перемещения отдельных вихрей, особенно на начальном этапе проникновения магнитного поля, что позволило бы более детально представить картину движения магнитного потока в сверхпроводниках П-рода.
Цель работы:
Создать детектор единичных квантов магнитного потока и исследовать с его помощью динамику вихревой структуры в сверхпроводниках Н-рода.
Предстояло' решить следующий круг задач:'
1. Развить технологию создания мезоскопических образцов, в
том числе на основе гетероструктур GaAlAs/GaAs, включающую в
себя:
нанометровую электронно-лучевую литографию;
исследование влияния плазменного травления на проводящие свойства мезоструктур из GaAs.
-
Исследовать транспортные свойства нормальных электронов проводимости в поле Абрикосовских вихрей, в том числе и на мезоскопических образцах.
-
Исследовать механизм проникновения магнитного поля в пленки сверхпроводника П-рода.
Научная новизна проделанной работы состоит в следующем:
- изучены механизмы дефектообразования при ионно-
плазменной обработке GaAs, определена природа электрически
активных центров, которые идентифицированы с первичными
радиационными дефектами, в частности с вакансиями Ga\
впервые определены константы диффузии для ряда электрически
активных центров;
-показано, что при неоднородном распределении внешнего магнитного поля в магнетосопротивлении полупроводниковых структур с двумерным электронным газом (2DEG) наблюдается дополнительная составляющая, но лишь в том случае, когда длина свободного пробега электронов становится много больше размеров неоднородностей (условие нелокальности); в то же время на кривой Холловского сопротивления не обнаружено никаких особенностей, связанных с неоднородностью поля, и она имеет линейную зависимость от величины усредненного магнитного' поля В, как и при однородном распределении;
-впервые показано, что в сверхпроводниках П-рода процессы коллективного крипа магнитного потока являются определяющими и на начальном этапе проникновения магнитного поля.
Практическая значимость:
-разработана оригинальная методика независимого экспрессного определения параметров функции близости в электронной литографии, причем впервые точность проводимых измерений достигла ± 5%. Это дает возможность создавать структуры с контролируемыми размерами вплоть до ~ 0.1 мкм на массивной подложке из любого материала;
- разработан новый способ определения топографических особенностей объектов на поверхности, имеющих микронные и субмикронные размеры с помощью растрового электронного микроскопа;
-разработана новая технология изготовления образцов для просвечивающей микроскопии, представляющих собой вертикальные разрезы единичных объектов на поверхности.
Апробация работы:
Материалы диссертации докладывались на научных семанарах ИФТТ РАН, Чалмерского университета (г.Гетеборг, Швеция), университета г.Бат (Англия), а также в ИПТМ РАН.
Объем и структура диссертации:
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитируемой литературы и содержит /35" страниц, включая /^ 3 рисунков и О Q литературных ссылок. Основные результаты проведенных исследований опубликованы в 7 научных статьях и 4 тезисах конференций.
