XVI Российская конференция по физике полупроводников, 7-11 октября 2024 г., Санкт-Петербург
Полупроводники

Зарождение кластеризованной структуры пленок La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_{3-x}$ в магнетронной плазме: влияние электрических полей и ионного звука на левитацию частиц и “замороженные” колебания параметров пленок

В. Д. Окунев, З. А. Самойленко, Ю. М. Николаенко, Т. А. Дьяченко, В. В. Бурховецкий, А. С. Корнеевец

Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина, Донецк, Россия

Аннотация: Исследовано влияние формирующихся в магнетронной плазме разноразмерных кластеров ($D$ = 50–400 $\mathring{\mathrm{A}}$) на структуру и свойства 36 образцов пленок La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_{3-x}$, осажденных на стекло вдоль потока частиц. В результате сопоставления “замороженных” колебаний параметров пленок с реальными ионно-звуковыми колебаниями в плазме восстановлен сценарий ее кластеризации, невозможной без левитации частиц. Предложено феноменологическое описание этого явления. Показано, что при расстояниях от мишени $L\le$ 2.15 cm кластеризация потока лимитируется левитацией атомных кластеров в результате равновесия между силой тяжести, давлением ионного звука и силой взаимодействия заряженных частиц с электрическими полями; вклад ионного звука в левитацию частиц здесь не превышает 12%. При отсутствии электрического поля ($L\ge$ 2.45 cm) левитация зависит только от увлечения частиц ионно-звуковыми колебаниями. Результаты расчета критических размеров левитирующих атомных группировок согласуются с экспериментом. Изучено влияние изменений в зарядовом состоянии ионов марганца вдоль потока частиц на формирование кластерной структуры пленок. В интервале 2.15 $<L<$ 2.45 cm, где вдвое уменьшается размер кластеров, качественно меняется связь электрических свойств пленок с их структурой. Для кластеров с размерами, меньшими дебаевского радиуса экранирования ($l_D$ = 175 $\mp$ 30 $\mathring{\mathrm{A}}$), наблюдающиеся в образцах размерные эффекты согласуются с моделью локализации электронных состояний, предложенной Лифшицем.

Ключевые слова: магнетронная плазма, разновалентные ионы марганца, кластеризация потока, левитация частиц, ионно-звуковая волна, аморфные пленки La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$.

Поступила в редакцию: 06.11.2024
Исправленный вариант: 06.11.2024
Принята в печать: 06.12.2024

DOI: 10.61011/FTT.2025.01.59774.295

Реферативные базы данных:

•