Details

Объект исследования – тонкие плёнки сплава Гейслера ZrTiNiSn, сформированные на кремниевых подложках КДБ-10 с естественным оксидным слоем. Цель работы – установление взаимосвязи между условиями формирования, структурно-морфологическим состоянием, фотопроводимостью и низковольтной автоэлектронной эмиссией тонких плёнок ZrTiNiSn на подложках SiOx/Si. В работе методом магнетронного распыления получены тонкие плёнки ZrTiNiSn разной толщины. Изучено влияние толщины и термической обработки на морфологию и электропроводность плёнок. Отжиг изменяет вольт-амперные характеристики, повышает сопротивление и переводит покрытие в перколяционное или островковое состояние. С помощью атомно-силовой микроскопии подтверждена морфологическая перестройка поверхности. Сравнение измерений в двух геометриях позволило оценить электрический отклик структуры ZrTiNiSn/SiOx/Si. Также проведены фотоэлектрические измерения и исследования низковольтной автоэлектронной эмиссии после термополевого активирования. Новизна работы состоит в установлении связи между морфологической перестройкой плёнок ZrTiNiSn, перколяционным характером проводимости и возникновением низковольтной автоэлектронной эмиссии. Результаты могут быть использованы при разработке тонкоплёночных функциональных структур на основе сплавов Гейслера.

The object of the study is thin ZrTiNiSn Heusler alloy films formed on KDB-10 silicon substrates with a native oxide layer. The aim of the work is to establish the relationship between the formation conditions, structural and morphological state, photoconductivity, and low-voltage field electron emission of thin ZrTiNiSn films on SiOx/Si substrates. In this work, thin ZrTiNiSn films of different thicknesses were obtained by magnetron sputtering. The influence of film thickness and thermal treatment on their morphology and electrical properties was investigated. It was shown that annealing leads to changes in the shape of the current-voltage characteristics, an increase in effective resistance, and a transition of the coating to a percolation or island-like state. Atomic force microscopy revealed a morphological restructuring of the surface after annealing. Comparison of measurements performed “along the coating” and “through the substrate” made it possible to evaluate the contribution of the ZrTiNiSn/SiOx/Si structure to the electrical response. Photoelectric measurements under laser illumination were carried out, and low-voltage field electron emission after thermofield activation was investigated. The novelty of the work lies in establishing the relationship between the morphological restructuring of ZrTiNiSn films, the percolation character of conductivity, and the emergence of low-voltage field electron emission. The results can be used in the development of thin-film functional structures based on Heusler alloys.