Динамика электрического сопротивления нанокомпозитов Cox(Al2On)100-X под действием электрического поля

Ю.С. Бульвина, аспирант, О.В. Стогней

Кафедра физики твердого тела

При исследовании транспортных свойств нанокомпозитов металл-диэлектрик необходимо учитывать, что воздействие электрического поля на композит может приводить к внутреннему перераспределению электрического заряда, что выражается в изменении сопротивления образцов. Особенно это сказывается в доперколяционных композитах, в которых электроперенос осуществляется преимущественно через локализованные состояния, существующие в диэлектрической матрице. В работе проведено исследование влияния электрического поля на электрическое сопротивление доперколяционных наногранулированных композитов Co_x(Al₂O_n)_100-x потенциометрическим методом по четырехзондовой схеме. Осуществлялось измерение сопротивления образцов при приложении постоянного напряжении (U=1В) в течении 60 мин.

Временные зависимости сопротивления композитов Cox(Al2On)100-x с различным содержанием кобальта в ат. %.

В результате анализа временных зависимостей сопротивления композитов установлено, что во всех исследованных композитах сопротивление уменьшается со временем
(рисунок). В целом зависимости носят экспоненциальный характер, что свидетельствует о релаксационном характере этих изменений. На рисунке представлены временные зависимости приведенного электрического сопротивления исследованных композитов.

В качестве референсного значения сопротивления (R₀) было взято сопротивление образцов, измеренное через 60 минут после приложения напряжения. На рисунке показаны примеры изменения электрического сопротивления нанокомпозитов в зависимости от процентного содержания металлической фазы. Очевидно, что в композитах протекают два релаксационных процесса: первый характеризуется резким и значительным уменьшением сопротивления образца (на 0,8-1 %), второй процесс более долгий и сопровождается незначительным уменьшением сопротивления. Уменьшение концентрации металлической фазы в композитах приводит к удлинению релаксационных процессов и «размытию» перехода между двумя его стадиями. По всей видимости, это связано с увеличением ширины диэлектрической прослойки между отдельными металлическими гранулами и возрастанием роли проводимости через локализованные состояния в диэлектрике.

УДК 537.633:537.322.1

Магниторезистивные и термоэлектрические свойства тонких пленок Fex(Al2On)100-X

А.А. Гребенников, А.Д.Х. Аль Малики, аспирант, В.В. Макагонов, аспирант, А.В.Ситников, О.В. Стогней

Кафедра физики твердого тела

Исследованы магниторезистивные и термоэлектрические свойства пленок Fe_x(Al₂O_n)_100-x при 25 ^оС. Образцы получены методом ионно-лучевого распыления. Химический состав образцов был определен рентгеновским электронно-зондовым микроанализом. Термоэлектрические свойства в пленках Fe_x(Al₂O_n)_100-x исследовались методом горячего зонда.

Концентрационная зависимость сопротивления пленок Fe_x(Al₂O_n)_100-x имеет нехарактерный для гранулированных нанокомпозитов вид: сопротивление образцов линейно уменьшается с увеличением концентрации металлической фазы (рис. 1). Для определения порога перколяции проводился изотермический отжиг материалов в вакууме (~10^-3 Па) при 300 ^оС в течение 10 минут. В результате сопротивление образцов до порога перколяции возросло, а за порогом перколяции снизилось вследствие инициирования в процессе отжига процессов структурной релаксации, приводящих к снижению дефектности материалов. Смещение порога перколяции в область высоких концентраций металла (рис. 1), предположительно, обусловлено высокой степенью окисления гранул железа. Данное предположение подтверждается результатами измерения магниторезистивных свойств: во всем исследованном интервале составов образцы Fe_x(Al₂O_n)_100-x проявляют туннельное магнитосопротивление, максимум которого (2,8%) наблюдается при концентрации железа 58 ат.%. Полученные результаты являются косвенным подтверждением наличия в пленках Fe_x(Al₂O_n)_100-x гранулированной структуры.

Рис. 1. Концентрационные зависимости сопротивления пленок Fex(Al2On)100-x: ● – исходные, ○ – после отжига при 300 оС	Рис. 2. Концентрационные зависимости ТЭДС пленок Fex(Al2On)100-x

Измерение термоЭДС композитов проводилось на градиенте 75 градусов («горячий» зонд 100 ^оС, «холодный» зонд 25 ^оС), создаваемом на расстоянии 36 мм. Значения термоЭДС образцов не зависят от направления градиента температур относительно продольной оси пленочного образца, что свидетельствует о гомогенности композитов. Коэффициент термоЭДС (S) немонотонно зависит от концентрации металлической фазы (рис. 2.), причем, максимальные значения S (8-9 мкВ/К) наблюдаются в композитах, расположенных вдали от порога перколяции, с неметаллическим механизмом электропереноса (доминирует туннельная проводимость). Данное обстоятельство свидетельствует о том, что максимальные значения S в композитах Fe_x(Al₂O_n)_100-x могут быть обусловлены сравнительно низкой теплопроводностью образцов с высокой концентрацией аморфной диэлектрической фазы.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по гранту 13-08-97533

УДК 537. 226