Electrophysical Properties of Nanoscale Functional Materials Based on Fe and Ge for Sensor Electronic

Abstract

У роботі наведені результати досліджень електрофізичних властивостей нанорозмірних функціональних матеріалів на основі Fe і Ge в умовах фазоутворення. Установлено, що під час термообробки дво- тришарових плівок на основі Fe і Ge загальною товщиною до 100 нм відбувається формування германідів заліза у вигляді фаз FeGe, FeGe2 або Fe2Ge, які термостабільні в широкому інтервалі температур. На основі експериментальних температурних залежностей опору визначена температура фазового переходу із аморфного до кристалічного стану: Та→к = 580-600 К. У процесі термовідпалювання плівкових зразків на основі Fe і Ge з фіксованою товщиною шару Fe спостерігається зростання питомого опору на першому циклі нагрівання в інтервалі температур 300-700 К, що вказує на інтенсивне заліковування дефектів та його різке спадання в інтервалі 700-900 К. Така особливість температурної залежності опору пояснюється нами процесами фазоутворення і підтверджується електронно-мікроскопічними дослідженнями. Величина ТКО складає (3-9)10 – 4 К – 1, що вказує на високу термічну стабільність плівок германідів заліза. Показано, що плівки германідів заліза Fe2Ge, FeGe and FeGe2 є перспективними матеріалами для використання в багатофункціональних сенсорах інженерного та медичного застосування для систем безперервного моніторингу фізичних параметрів.

The results of studies of the electrophysical properties of nanoscale functional materials based on Fe and Ge under phase formation conditions was presented. It was established that during annealing of two- and threelayer films based on Fe and Ge with a total thickness of up to 100 nm, iron germanides are formed in the form of FeGe, FeGe2 or Fe2Ge phases, which are thermally stable in a wide temperature range. Based on the experimental temperature dependences of resistance, the phase transition temperature from amorphous to crystalline state was determined: Ta→c  580-600 K. At the annealing of film samples based on Fe and Ge with a fixed thickness of the Fe layer, an increase in the resistivity is observed in the first heating cycle in the temperature range of 300-700 K, which indicates intensive healing of defects and its sharp decrease in the range of 700-900 K. This feature of the temperature dependence of resistance is explained by the phase formation processes and is confirmed by electron microscopic studies. The TCR is (3-9)10– 4 K– 1, which indicates the high thermal stability of iron germanide films. It is shown that films Fe2Ge, FeGe and FeGe2 films are promising materials for use in multifunctional sensors for engineering and medical applications for continuous monitoring systems of physical parameters.