Мікрокристали InSb для сенсорної електроніки

Досліджено фізичні властивості  низькорозмірних структур, що орієнтовані  на створення нових функціональних матеріалів з унікальними властивостями. Зокрема, розглянуто процеси розсіяння електронів на близькодіючому потенціалі, викликаного взаємодією з полярними та неполярними оптичними фононами, п’єзоелектричними та акустичними фононами, іонізованими домішками та центрами статичної деформації в  n-InSb з концентрацією дефектів 3 ×10¹⁷ см^-3. В рамках точного розв’язку стаціонарного рівняння Больцмана на основі принципу близькодії розраховано температурні залежності рухливості електронів в інтервалі 4,2–500 К. Порівняння теоретичних температурних залежностей рухливості електронів проводилося з експериментальними даними, отриманими на ниткоподібних кристалах InSb, вирощених у закритій бромідній системі. Ниткоподібні кристали  легувалися в процесі росту домішкою Sn до концентрацій, що відповідає переходу метал-діелектрик. Температурні дослідження проводилися в інтервалі температур 4,2-300 К в сильних магнітних полях до 14 Тл. Для визначення впливу сильних магнітних полів на вимірювані параметри зразків використовувався біттерівський магніт, який забезпечував максимальну індукцію магнітного поля 14 Tл, часову розгортку магнітного поля 1,75 Tл/хв та 3,5 Tл/хв за температури  4,2K та вищих температур, відповідно.  На залежності R(T) для ниткоподібних кристалів, легованих до концентрації, що відповідає переходу метал діелектрик, спостерігається мінімум в області температур в околі ~ 70 К, що,  в свою чергу, корелює з максимумом температурної залежності рухливості. Встановлено добре узгодження теорії та експерименту у дослідженому інтервалі температур. Показано, що при низьких температурах основним механізмом розсіяння в усьому діапазоні температур є розсіяння на центрах статичної деформації. При високих температурах розсіяння на полярних оптичних фононах теж відіграє помітну роль. Решта механізмів розсіяння – розсіяння на акустичних та п’єзоакустичних, на неполярних оптичних та п’єзооптичних фононах, та на іонізованих домішках – дають знехтувано малий внесок. На основі ниткоподібних кристалів InSb розроблено холлівський датчик, дієздатний в широкому температурному інтервалі 4,2 – 500 К та в області високих магнітних полів (до 10 Тл) з чутливістю ~ 3,5 мВ/Tл.