Эффекты Холла и Зеебека в тонких пленках висмута на подложке из слюды в диапазоне температур 77-300 K

Abstract

AbstractThe effects of film thickness and block size on the Hall and Seebeck effects in bismuth films on mica substrates are analyzed using experimental data. A preferential decrease in the electron contribution with a decrease in the film thickness and a preferential decrease in the hole contribution with a decrease in the block size are established. The Hall and Seebeck coefficients are calculated using the classical size effect with regard to carrier scattering at block boundaries and anisotropy of the properties of carriers. In the calculation, the electron and hole mobility components and their concentration in a bismuth single crystal are used and the crystallographic orientation of the film crystal are taken into account. The results of the calculation are in good agreement with the experimental data. It is concluded that the value and sign of the Hall and Seebeck coefficients in bismuth films are determined by the competition of the classical size effect and scattering at block boundaries.На основе экспериментальных результатов исследования эффектов Холла и Зеебека пленок висмута на подложке из слюды проведен анализ влияния толщины пленок и размеров блоков на величину коэффициентов Холла и Зеебека. Выявлено преимущественное уменьшение вклада электронов при уменьшении толщины пленок и преимущественное уменьшение вклада дырок при уменьшении размера блоков. В рамках классического размерного эффекта с учетом рассеяния на границах блоков и анизотропии свойств носителей заряда проведен расчет коэффициентов Холла и Зеебека. При расчете использовались значения компонент подвижностей электронов и дырок и их концентрация в монокристалле висмута, а также учитывалась кристаллографическая ориентация пленочного кристалла. Результаты расчетов хорошо совпадают с экспериментальными результатами. Сделан вывод о том, что величина и знак коэффициентов Холла и Зеебека в пленках висмута определяются конкурирующим влиянием классического размерного эффекта и рассеяния на границах блоков.