автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Гетероэпитаксиальные планарные структуры из монокристаллического молибдена и ниобия и их электронно-транспортные свойства

Введение.

Глава 1. Структурные и электронно-транспортные свойства энигакси альных пленок металлов. ! [. Получение пленок. !

1.1.1. Особенности роста з пи так си альных пленок.

1.1.2. Метод импульсного лазерного осаждения.

1.2. Электронная проводимость пленок. 29 1.2.!. Размерный эффект в проводимости тонких пленок. Классическое приближение.

1.2.2. Квантовые эффекты в проводимости. Волноводное приближение ' Зя

1.2.3. Баллистически!! транспорт.

1.2.4. Многослойные металлические пленки и их проводимость.

1.3. Структурные и электронно-транспортные свойства нлеио? молибдена и ниобия.

Глава 2. Технологические процесс«,! и экспериментальные методы. 63 2.1 Получение пленок.

2.3. Изготовление наноструктур.

2.2. Методы исследования пленочных структур.

Глава 3. Экспериментальное исследование условий получения, с г рук туры объема и поверхности монокристаллических пленок молибдена и ниобия.

3.1. Получение совершенных эпитаксиальных пленок.

3.2. Экспериментальное исследование структуры объема и поверхности эпитаксиальных пленок Мо и Nb.

Глава 4. Электронно-транспортные свойства гетероэпитаксиальных пленок Nb и Мо.

4.1. Структура внешней поверхности и проводимость пленок.

4.2. Размерные эффекты в проводимости одно- и двухслойных пленок.

4.3. Проводимость трехслойных пленок.

Глава 5. Электронно-транспортные свойства баллистических металлических наноструктур на основе совершенных пленок Мо и Nb. 140 Заключение. 147 Литература.

Введение. / /

Во многом благодаря успехам в развитии нанотехнологйи появилась возможность исследовать новые кинетические свойства твердотельных структур, проявляющиеся при уменьшении их размеров. Область геометрических размеров, исследуемых в настоящее время структур, простирается от порядка 1 нм, специфичного для металлических квантовых контактов или нанопроволок [1], до порядка 1001000 нм для планарных (пленочных) твердотельных структур, принадлежащих мезоскопической области размеров при температурах жидкого гелия [2]. Для таких структур длина свободного пробега электронов проводимости может стать соизмеримой, либо превосходящей их размеры. В этом случае, учет взаимодействия электронов с внутренними и внешними границами раздела становится существенно важным [3-7], и рассеяние электронов на внутренних и внешних поверхностях начинает определять проводящие свойства. Проводимость в этом случае может существенно отличаться от объемных свойств материала, составляющего структуру.

Также в таких структурах может стать существенным влияние пространственного квантования импульса электрона, В этом случае, электронный транспорт может рассматриваться в терминах "волноводного" транспорта аналогично распространению электромагнитных волн в волноводах с шероховатыми стенками, несмотря на то, что размеры структур могут существенно превосходить фермиев-скую длину волны электрона. При достаточно низких температурах, когда длина /сбоя фазы электронной волны велика по сравнению с размерами структуры, электронный транспорт также должен рас ! сматривается в терминах "волноводного" транспорта [3-6]. Проявление эффектов, связанных с пространственным квантованием поперечного импульса электронов, может приводить к тому, что электронная проводимость структур будет обладать свойствами, существенно отличающимися от объемных, и также характеризоваться транспортом, определяемым рассеянием электронов на поверхностях раздела.

Кроме этого, при длинах свободного пробега превышающих размеры наноструктур, возможно проявление баллистических эффектов, которые наблюдались в системах с пониженной размерностью на двумерном электронном газе полупроводниковых гетер о структур с высокой подвижностью носителей заряда [8].

Баллистический электронный транспорт также недавно был реализован в наноструктурах на основе совершенных эпитаксиальных пленок вольфрама [9]. Необходимо дальнейшее развитие исследований, связанных с баллистическим электронным транспортом в металлических наноструктурах, в том числе в металлических гетероэпитак-сиальных наноструктурах, имеющих плотность электронов на несколько порядков большую по сравнению с двумерным электронным газом полупроводниковых гетероструктур. Большие длины пробегов электронов в металлах, достигающие десятков нанометров, уже при комнатной температуре делают возможным реализацию баллистического транспорта при существующих технологиях изготовления в металлических, в том числе гетер/юпитаксиальных наноструктурах.

Кроме этого, большая плотность носителей заряда в металлах позвоI ляет уменьшить размеры устройств до 10 нм и менее. До сих пор также до конца не ясно, насколько в металлических структурах существенна внутренняя граница раздела. В результате необходимо исследовать возможные новые свойства, в том числе транспортные, таких проводников, проявляющиеся при уменьшении их размеров; влияние границ раздела (в том числе внутренних границ раздела); влияние встроенных потенциалов на электронно-транспортные свойства баллистических проводников.

Для получения структур с большими длинами свободного пробега электронов требуется контролировать не только объемную структуру, но и морфологию поверхности, и их связь с электронно-транспортными свойствами монокристаллических пленок металлов, в которых доминирует рассеяние электронов проводимости на поверхностях пленки. Создавать по возможности ''гладкую" двумерную поверхностную микроструктуру при выращивании, в том числе гетеро-эпитаксиальных структур, предпочтительно при более низких температурах с целью избежания взаимодействия близлежащих слоев. Отсюда следует актуальность решения задачи эпитаксиального выращивания металлических слоев, в том числе многослойных структур, с целью создания в конечном счете баллистических электронных планар-ных устройств малого нанометрового диапазона.

В качестве объектов исследования были использованы пленки

Мо и №>. Выбор качестве объектов исследования пленок Мо и №) I обусловлен интересом к тугоплавким металлам в традиционной микроэлектронике. как к материалам, способным выдерживать большие плотности тока, и стойким к процессам электромиграции. Удельное сопротивление Мо всего в два раза больше, а температура плавления значительно выше, чем у традиционно используемого в микроэлектронике А1. Пленки № интересны с точки зрения их сверхпроводящих свойств. Оба металла имеют О ЦК решетку с близкими параметрами и могут быть эпитаксиально выращены на подложках из монокристаллического сапфира. Выбор пары 1ЧЬ и Мо обусловлен возможностью их использования для исследования баллистических систем сверхпроводник - нормальный металл (8-Ы) и сверхпроводник -нормальный металл - сверхпроводник (З-М-Б), например, для создания баллистического Андреевского интерферометра.

Несмотря на успехи;достигнутые в выращивании и структурном исследовании объемной структуры монокристаллических металлических пленок 1ЧЬ и Мо на различных подложках, исследование электронных транспортных свойств монокристаллических металлических пленок (включая гетероэпитаксиальные пленки), влияние на них границ раздела, в том числе внутренних границ, до последнего времени систематически не проводилось. Кроме того, неожиданно оказалось, что к моменту начала выполнения работы в литературе отсутствовали сообщения об исследовании как электронно-транспортных свойств эпитаксиальных тонких пленок Мо, так и об исследовании взаимного эпитаксиального роста в системе ТЧЬ-Мо. I

Сказанное выше с учетом того, что проводники малого нано-метрового размера находят все большее применение в микроэлектронике и рассматриваются как новые перспективные электронные устройства, определяет актуальность данной работы.

Цель работы.

Целью настоящей работы было: исследовать влияние внешних и внутренних границ раздела в двух- и трехслойных гетероэпитаксиальных пленках из Мо и МЬ на их электронную проводимость в условиях, когда длина свободного пробега электронов проводимости превышает толщину пленок; исследовать баллистические эффекты в электронном транспорте в изготовленных монокристаллических наноструктурах на основе эпитаксиальных пленок Мо и МЬ; оптимизировать условия получения совершенных тонких (2-200 нм) эпитаксиальных пленок тугоплавких металлов Мо и КЬ, включая гетероэпитаксиальные двух- и трехслойные пленки этих металлов на подложках из монокристаллического (-1012) сапфира методом импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме.

Научная новизна.

Определены оптимальные условия получения методом импульсного лазерного осаждения эпитаксиальных и гетероэпитакси-альных пленок Мо и М) с совершенной ОЦК (001) кристаллической структурой, малой шероховатостью 0.2-0.4 нм внешней поверхности и рекордно большими остаточными длинами пробега электронов, в том

I I числе на порядок превышающими толщину пленок: температура и скорость роста для Мо 370-750°С и 3-10 нм/мин, для ТЧЬ - 600-750°С и 3-7 нм/мин, соответственно. Получены совершенные гетероэпитакси-альные пленки этих металлов и показано, что для них длины свободного пробега при комнатной и гелиевой температурах, температура сверхпроводящего перехода не зависят от порядка чередования эгш-таксиальных слоев Мо и N1), что свидетельствует об одинаковом качестве взаимной эпитаксии и состоянии границы раздела слоев. Показано, что корреляционные функции шероховатости поверхности эпи-таксиальных пленок являются анизотропными, имеют периодическую зависимость от расстояния и не описываются распределением Гаусса, традиционно используемым в расчетах по проводимости пленок с шероховатыми поверхностями.

Обнаружена корреляция между проводимостью пленок тугоплавких металлов и микро-морфологией внешней поверхности индивидуальных и гетероэпитаксиальных двухслойных пленок. Обнаружено, что внутренняя граница раздела Мо-1ЧЬ существенно влияет на удельное сопртивление двухслойных гетероэпитаксиальных пленок МоЛЧЬ и №>/Мо, что приводит к "правильной" размерной зависимости удельного сопротивления пленки от толщины индивидуального слоя, а не от общей толщины пленки. Влияние внутренней границы раздела приводит к осцилляционной зависимости удельного сопротивления трехслойных эпитакс/иальных пленок МоЛЧЬ/Мо глубиной модуляции до 100% в зависимости от толщины промежуточного слоя I с периодом осцилляций около одного монослоя.

Обнаружен переход от квадратичной к близкой к корневой области зависимости удельного сопротивления пленок от толщины при низких температурах измерения. Квадратичная зависимость может объясняться существенным влиянием квантового размерного эффекта для проводников с шероховатыми стенками, а корневая зависимость соответствует классическому пределу для малоугловых, скользящих вдоль поверхности пленок электронов проводимости. Впервые показана необходимость учета квантовых поправок в проводимость пленок при толщинах значительно превышающих фермиевскую длину волны электрона.

Впервые созданы баллистические крестообразные наноструктуры на основе тугоплавких металлов Мо и ЫЬ, в том числе гетероэпи-таксиальные, в которых наблюдается смена знака изгибного сопротивления при понижении температуры. Реализован баллистический Андреевский интерферометр: впервые показано, что вид дифференциальных вольт-амперных характеристик в 8(1ЧЬ) - Ы(Мо) - 8(КЬ) структурах, где в качестве нормального металла используются эпи-таксиальные пленки Мо, имеют тот же вид, что и аналогичные зависимости для образцов с двумерным электронным газом полупроводниковых гетероструктур с высокой подвижностью носителей заряда.

Практическая значимость работы.

Оптимизированы технологические процессы, позволяющие выI ращивать тонкие (2-200 нм) совершенные эпитаксиальные (в том числе гетероэпитаксиальные двух- и трехслойные) монокристаллические пленки тугоплавких металлов Мо и 1ЧЬ методом импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме, являющиеся сплошными, начиная со сверхмалых толщин, имеющие совершенную объемную ОЦК (001) структуру, малую шероховатость поверхности 0.2-0.4 нм и остаточные длины свободного пробега электронов проводимости значительно превышающими толщину пленок, в том числе на порядок.

Показано существенное влияние границ раздела на проводимость совершенных эпитаксиальных, в том числе гетероэпитаксиаль-ных, металлических пленок, что фактически означает появление нового технологического критерия для проводимости структур - морфологии границ раздела. В гетероэпитаксиальных пленках встраивание внутреннего потенциала рассеяния может открыть возможность управлять проводимостью таких эпитаксиальных структур.

Показана возможность создания металлических, в том числе гетероэпитаксиальных металлических, наноструктур с баллистическим электронным транспортом, открывающая перспективу создания нового класса электронных устройств, использующих данный эффект, например, металлического баллистического Б-Ы-Б Андреевского интерферометра.

Основные защищаемые положения. /

Условия оптимального получения методом импульсного лазерного

I I осаждения в сверхвысоком вакууме на сапфире (-1012) совершенных монокристаллических ОЦК (001) пленок тугоплавких металлов Мо и N1) с малой шероховатостью 0.2-0.4 нм внешней поверхности и рекордно большими остаточными длинами пробега электронов, в том числе на порядок превышающими толщину пленок: температура и скорость роста для Мо 370-750°С и 3-10 нм/мин, для N13 - 600-750°С и 3-7 нм/мин, соответственно.

Взаимная эпитаксия Мо и N5. Для совершенных гетероэпитакси-альных двухслойных пленок длины свободного пробега при комнатной и гелиевой температурах и температура сверхпроводящего перехода не зависят от порядка чередования слоев и свидетельствует об одинаковом качестве взаимной эпитаксии.

Корреляционные функции шероховатости поверхности эгштак-сиальных пленок анизотропны, имеют периодическую зависимость от расстояния и не описываются распределением Гаусса.

Проводимость совершенных пленок Мо, №>, МоЛМЬ и КЬ/Мо определяется рассеянием электронов проводимости на поверхностях пленок и зависит от микро-морфологии внешней поверхности пленок. Влияние внутренней границы раздела в гетероэпитаксиальной Мо-М) пленке, приводит к "правильной" зависимости удельного сопротивления от толщины индивидуального слоя, а не от полной толщины. Удельное сопротивление трехслойной гетероэпитаксиальной пленки м/o/Nb/Mo осциллирует с периодом около одного монослоя на начальных стадиях роста промежуточного слоя Nb. Глубина модуляции

I ■ i до 100%.

В проводимости тонких монокристаллических пленок Nb и Мо и гетероэпитаксиальных пленок Mo/Nb наблюдается переход от квадратичной к близкой к корневой зависимости от их толщины.

В электронном транспорте в симметричной крестообразной наноструктуре на основе монокристаллических пленок Мо и впервые в симметричной крестообразной структуре на основе гетероэпитакси-альной пленки Nb/Mo наблюдаются баллистические эффекты. Реализован баллистический Андреевский S-N-S интерферометр, где в качестве нормальной области используются пленки эпи1аксиального Мо.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на научных семинарах ИПТМ РАН и Института Микроэлектроники (г.Мадрид, Испания), а также на следующих конференциях:

1. XVII Российская конференция по электронной микроскопии ЭМ'98, 15-18 июня 1998 г., Черноголовка.

2. 6th International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, St.-Petersburg, Russia, 22-26 June, 1998.

3. 14th International Vacuum Congress, 10th International Conference On Solid Surfaces, 5th International Conference On Nanometer-Scale Science and Technology, 10th International Conference On

Quantitative Surface Analysis, Birmingham, UK, 31 August-4 Sep- / tember 1998. j l

4. 7th International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, St.-Petersburg, Russia, 14-18 June, 1999.

5. Всероссийская научно- техническая конференция Микро- и на-но-электроника-98, Звенигород, 1999.

Краткое содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цели, обсуждается научная новизна и практическая значимость выполненной работы. Представлен список публикаций по материалам диссертации.

В первой главе дан краткий обзор публикаций по исследованию особенностей эпитаксиального роста и электронной проводимости пленок Мо и Nb; рассмотрены размерные эффекты проводимости тонких пленок и проводимость двухслойных пленок.

Во второй главе описаны методики выращивания эпитаксиаль-ных тонких пленок Мо и Nb, включая гетерозпитаксиальные пленки Mo-Nb, на плоскости (-1012) сапфира методом импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме, изготовления наноструктур на основе этих пленок, а также используемые методы исследования пленок.

В третьей главе приведены результаты по оптимизации метода импульсного лазерного осаждения для получения на подложках из монокристаллического сапфира (-1012) эпитаксиальных тонких пленок Mo и Nb, имеющий максимально большие длины пробега электронов, и исследованию структуры их объема и поверхности. I

В четвертой главе рассмотрено влияние строения поверхности на проводимость пленок; применимость моделей расчета проводимости, учитывающих параметры шероховатости поверхности пленок; анализ существенности влияния квантовых поправок на проводимость; а также влияние внутренней границы раздела в двухслойных и толщины промежуточного слоя в трехслойных пленках на продольную проводимость гетероэпитаксиальных пленок Mo и Nb, имеющих максимально большие длины свободного пробега электронов.

В пятой главе рассмотрена проводимость баллистических металлических наноструктур на основе совершенных пленок тугоплавких металлов Mo и Nb.

В Заключении сформулированы основные выводы.

Публикации по теме диссертации.

1. I.V. Malikov, G.M. Mikhailov, Electrical and structural properties of monocrystalline epitaxial Mo films, grown by LAD, J. Appl. Phys., 1997, v. 82, N. 11, p.5555-5559.

2. Г.М. Михайлов, И.В. Маликов, В.Т. Петрашов , Электрофизические свойства эпитаксиальных пленок ниобия, полученных импульсным лазерным испарением, Физика Твердого Тела, 1996, т.38, N.11, с.3212-3219.

3. G.M. Mikhailov, I.V. Malikov, A.V. Chernykh, Y.T. Petrashov, The growth temperature effect on electrical properties and structure of epitaxial refractory métal films, Thin Solid Films, 1997, v.293, p.315-319. 4. G.M. Mikhailov, L.I. Aparshina, S.V. dubonos, Yu.I. Koval, I.Y. Malikov, A.V. Chernykh, Fabrication of monocrystalline refractory metal na-nostructures, capable ballistic electron transport, Nanotechnology, 1998, v.9, N.l,p.l5.

5. Г.М. Михайлов, И.В. Маликов, А.В. Черных, Влияние квантового размерного эффекта для скользящих электронов на электронную проводимость металлических пленок, Письма в ЖЭТФ, 1997, т.66, N.11, с.693-698.

6. A.V. Chernykh, l.V. Malikov, A.F. Fioshko, G.M. Mikhailov, L. Ryen, E. Olsson, Influence of interface structure and growth parameters on ballistic electron transport in heteroepitaxial MDM films, XVII Российская конференция по электронной микроскопии ЭМ'98, 15-18 июня 1998 г., Черноголовка, Тезисы докладов, с. 126-127.

7.1.V. Malikov, L.I. Aparshina, A.V. Chernykh, S.V. Dubonos, A.F. Fioshko, G.M. Mikhailov, L. Ryen, E. Olsson, Fabrication and characterization of heteroepitaxial refractory metal low dimensional structures, XVII Российская конференция по электронной микроскопии ЭМ'98, 15-18 июня 1998 г., Черноголовка, Тезисы докладов, с. 128.

8. G.M. Mikhailov, l.V. Malikov, Fabrication and electron transport properties of superconducting-normal metal (ballistic) nanostructures, Proc. Int. Symp. "Nanostructures-98", St.-Petersburg, Russia, 22-26 June, 1998, p.82-85.

9. G.M. Mikhailov, A.V. Chernykh, S.V. Dubonos, L.I. Aparshina, l.V. Malikov and A.F. Fioshko, Growth, technology, characterisation and electron transport properties of monocrystalline refractory metal low-dimensional systems, Abstr. Book 14th Int. Vac. Congr.,10th Int. Conf. On solid Surfaces, 5lh Int. Conf. On Nanometer-scale Science and Technology, 10th Int. Conf. On Quantitative Surf. Analysis, Birmingham, UK, 31 August-4 September 1998, p.353.

10. G.M.Mikhailov, I.V.Malikov, A.vAernykh, Novel Class of LowI

Dimensional Metallic Structures, Characterized |эу Surface Dominated Electron 1 Transport, Phys. Low-Dim. Struct., 1999, v.3/4, fi.1-24.

11. Г.М. Михайлов, Л.И. Апаршина, С.В.Дубонос, С.В.Максимов, И.В. Маликов, А.В. Черных, A.M. Фиошко, Монокристаллические наноструктуры на основе металлов: нанотехнология и электронно-транспортные свойства, Всероссийская научно- техническая конференция "Микро- и на-но- электроника-98", Звенигород, 1999, Тезисы докладов, 03-2.

12. G.M. Mikhailov, I.V. Malikov, A.Y. Chernykh, Б. Olsson, L. Ryen, Influence of a built-in potential on electron transport properties of metallic ballistic structures, as evidence of quantum-well effect, Proc. 7lh Int. Symp. "Nanos-tructures: Physics and Technology", St.-Petersburg, Russia, 14-18 June, 1999, p. 99-101.

13. I.V. Malikov, G.M. Mikhailov, Epitaxial bilayered Nb-Mo (001) films: growth, characterization and size effect in electron conductivity, Thin Solid Films, 1999, v.355-356, p. 1-5.

1. A.D. Stone, Mesoscopic Quantum Physics, eds. E. Akkermans, G. Montam-baux, J.-L. Pichard, J. Zinn-Justin, Elsevier, 325 (1995).

2. L.A. Falkovsky, Transport phenomena at metal surfaces, Adv. Phys., 32, 753 (1983).

3. Z. Tesanovic, M.V. Jaric, S. Maekawa, Phys. Rev. Lett., Quantum Transport and Surface Scattering, 5, 2760 (1986).

4. N. Trivedi, N.W. Ashcroft, Quantum size effects in transport properties of metallic films, Phys.Rev., B38, 12298 (1988).

5. N.M. Makarov, A.Y. Moroz, and V.A. Yampofskii, Classical and quantum size effects in electron conductivity of films with rough boundaries, Phys. Rev., B52, 6087 (1995).

6. P.M. Михайлов, И.В. Маликов, A.B. Черных, Влияние квантового размерного эффекта для скользящих электронов на электронную проводимость металлических пленок, Письма в ЖЭТФ, 66, 693 (1997).

7. И.Е Ефимов, И.Я. Козырь, Ю.И. Горбунов, Микро- электроника. Физические и технологические основы, надежность, М., Высшая школа (1986).

8. Технология тонких пленок. Справочник. Под ред. JI. Майссела, Р. Глэнга, М., Советское радио (1977).

9. D. Schumacher, Surface Scattering Experiments with Conduction Electrons, Springer-Yerlag, Berlin (1993).

10. J.H. van der Merve and W.A. Jesser, The prediction and confirmation of critical epitaxial parameters, J. Appl. Phys., 64, 4968 (1988).

11. U. Gradman, Magnetism in ultrathing transition metal films, in Handbook of Magnetic Materials, Vol.7, ed. by K.H.J. Buschow, Elsevier, North-Holland, Amsterdam (1993).

12. D.J. Eagelman and M. Cerullo, Dislocation- free Stranski- Krastanow Growth of Ge on Si(100), Phys. Rev. Lett., 64, 1943 (1990).

13. M. Bernasconi and E. Tosatti, Reconstruction, disordering and roughening of metal surfaces, Surf. Sci. Rep., 17, 363 (1993).

14. J. Lapujoulade, The roughening of metal surfaces, Surf. Sci. Rep., 20, 191 (1994).

15. K. Thurmer, R. Koch, M. Weber, and K.H. Reider, Dynamic Evolution of Pyramid Structures during Growth of Epitaxial Fe(001) Films, Phys. Rev. Lett., 75, 1767 (1995).

16. J. Villian, Continuum models of crystal growth from atomic beams with and without desorption, J. Phys.Tl, 19 (1991).

17. A.M. Ceschin and J. Massifs, Strain induced 2D-3D growth mode transition ! in molecular beam epitaxy of TnxGai-xAs on GaAs (001), j. Cryst. Growth, 114, 693 (1991). ' '

18. R. Kunkel, B. Poelsma, L.K. Verheij, and G. Comsa, Reentrant Layer-by-Layer Growth during Molecular-Beam Epitaxy of Metal-on-Metal Substrates, Phys. Rev. Lett., 65, 733 (1990).

19. J. Vrijmoeth, Y.F. van der Vegt, J.A. Meyer, E. Vlieg, and R.J. Behm, Surfactant- induced Layer-by-Layer Growth of Ag on Ag(lll): Origins and Side Effects, Phys. Rev. Lett., 72, 3843 (1994).

20. M. Sopanen, H. Lipsanen, and J. Ahopelto, Self-organized InP islands on (100) GaAs by Metallorganic vapor phase epitaxy, Appl. Phys. Lett. 67, 3768 (1995).

21. G.S. Solomon. J.A. Trezza, and J.S. Harris, Jr., Effects of monolayer coverage, flux ratio, and growth rate on the island density of In As Islands on GaAs, Appl. Phys. Lett., 66, 3161 (1995).

22. J.A. Stroscio, D.T. Pierce, and R.A. Dragoset, Homoepitaxial Growth of Iron and a Real Space View of Reflection-High-Energy-Electron Diffraction, Phys. Rev. Lett., 70, 3615 (1993),

23. J. Tersoff and R.M. Tromp, Shape Transition in Growth of Strained islands: Spontaneous Formation of Quantum Wires, Phys. Rev. Lett., 70, 2782 (1993).

24. F. Tsui, J. Wellman, C. Uher, and R. Clarke, Morphology Transition and Layer-by-Layer Growth of Rh(l 11), Phys. Rev. Lett., 76, 3164 (1996).

25. C.Scheiiing, G. Springholz, and F, Schaffler, Kinetic Growth Instabilities on Vicinal Si(001) Surfaces, Phys. Rev. Lett., 83,995 (1999).

26. E. Hahn, H. Schief, V: Marsico, A. Fricke, and K. Kern, Orientational Instability of Vicinai Pt Surfaces Close to (! 11), Phys. Rev. Lett., 72, 3378 (1994).

27. M.A. Cotta, R.A.Hamm, T.W. Staley, S.N.G. Chu, L.R. Harriot, M.B. Panish, and H. Temkin, Kinetic. Surface Roughening in Molecular Beam Epitaxy of InP, Phys. Rev. Lett., 70, 4106 (1993).

28. O. Fruchart, S. Jaren, J. Rothman, Growth modes of W and Mo thin epitaxial (110) films on (11-20) sapphire, Appl. Surf. Sci., 135, 218 (1998).

29. J. Cheung and J. Horwitz, Pulsed Laser Deposition History and Laser-Target Interactions, MRS Bulletin, 2, 30 (1992).

30. J.G. Lumney, Pulsed laser deposition of metal and metal multilayer films, Anpl. Surf. Sci., 86, 79 (1995).

31. Ф. Блатт, Физика электронной проводимости в твердых телах, М., Мир (1971).

32. В.Т. Петрашов, Экспериментальное исследование электронных интерференционных явлений в низкотемпературной проводимости металлов в магнитном поле, Диссертация на соискание ученой степени доктора физико- математических наук, Черноголовка (1988).

33. К.В. Шалимова, Физика полупроводников, М., Энергоатомиздат (1985).

34. S.B. Soffer, Statistical Model for the Size Effect in Electrical Conduction, J. Appl. Phys., 38, 1710 (1967).

35. K.L. Chopra, L.C. Bobb, M.N. Francombe, Electrical Resistivity of Thii/Single- Crystal Gold Films, J. Appl. Phys., 34, 1699 (1963).1.I

36. Ю.П. Гайдуков, Электронные свойства вискеров, УФН, 142, 571 (1984).

37. G. Fischer and Н. Hoffman, Oscillations of the electrical conductivity with film thickness in very thin platinum films, Solid State Comm., 35, 793 (1980).

38. G.C. Hensel, R.T. Tung, J.M. Poate, and F.C. Unterwald, Specular Boundary Scattering and Electrical Transport in Single- Crystal Thin Films of CoSii, Phys. Rev. Lett., 54, 1840 (1985).

39. Е.И. Бухштаб, Квантовые эффекты в проводимости металлических пленок, Диссертация на соискание ученой степени доктора физико- математических наук, Харьков (1986).

40. Ю.Ф. Огрин, В.Н. Луцкий, М.И. Елинсон, О наблюдении квантовых размерных эффектов в пленках Bi, Письма в ЖЭТФ, 3,114 (1966).

41. Ю.Ф. Комник, Е.И. Бухштаб, Обнаружение квантовых осцилляций проводимости в тонких пленках сурьмы, Письма в ЖЭТФ, 6, 536 (1967).

42. G. Fishman and D. Calecki, Surface-Induced Resistivity of Ultrathin Metallic Films: A Limit Law, Phys. Rev. Lett., 62, 1302 (1989).

43. L, Sheng, D.Y. Xing, Z.D. Wang, Transport theory in metallic films: Crossover from the classical to the quantum regime, Phys. Rev., B51, 7325 (1995).

44. A.E. Meyerovich and A. Stepaniants, Transport equation and diffusion in ultrathin channels and films, Phys. Rev., B58, 13242 (1998).

45. G. Fishman, D. Calecki, Influence of surface roughness on the conductivity of metallic and semiconducting quasi-two-dimensional structures, Phys. Rev., B43, 11581 (1991).

46. G. Palasantas, Roughness spectrum and surface width of self-affine fractal surfaces via the K-correlation model, Phys. Rev., B48, 14472 (1993).

47. G. Palasantas, J. Barnas, Surface-roughne/ss fractality effects in electricalconductivity of single metallic and semiconducting films, Phys. Rev., B56, 77261 (1997). 1

48. S.-C. Shin, J.B. Ketterson, and .Т.Е. Hillard, Logarithmic transport behavior in new PbTe-Bi Superlattice films, Phys. Rev., B30, 4099 (1984).54. „Т.Т. Madsen and N. Giordano, Nonmetallic behavior of thin Pt and AuPd Films, Physica, B+C 107, 1 (1981).

49. S. Kobayashi, F. Komori, Y. Ootuka, and W. Sasaki, LnT dependence of resistivity in two- dimensionally coupled fine particles of Cu, J. Phys. Soc. Jap., 49, 1635 (1980).

50. В.Ф. Гантмахер, И.Б. Левинсон, Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках, М., Наука, 1984,

51. М. Buttiker, Transmission, reflection and resistance of small conductors, in Electronic Properties of Multilayers and Low-Dimensional Semiconductor Structures, ed. by J.M. Chamberlain, L. Eaves and J.-C. Portal, Plenum Press, New York (1990).

52. Y. Takagaki, K. Gamo, S. Nama, S. Tshida, S. Takaoka, K. Murase, K. Tshibas'hi, Y. Aoyagi, Nonlocal quantum transport in narrow multibranched electron wave guide of GaAs-AlGaAs, Solid State Comm., 68, 1051 (1988);

53. G. Timp, H.U. Baranger, P. deVegvar, .Т.Е. Cunningham, R.E. Hovard, R. Behringer, Propagation around Bend in a Multichannel Electron Waveguide, Phys. Rev. Lett., 60, 2081 (1988).

54. Y. Hirayama, T. Saku, S. Tarucha, and Y. Horikoshi, Ballistic electron transport in macroscopic four-terminal square structures with high mobility, Appl. Phys. Lett., 58, 2672(1991).

55. JI. Ченг и Л. Плен/, Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетерострук/гуры, М., Мир (1989).

56. T.W. Haywood, D.fcr. Ast, Critical fields of multilayered films of A1 and Ge, Phys. Rev., В18, 2225(1978).

57. B.J. Thaler, J.B, Katterson and J.E. Hilliard, Enchanced Magnetization Density of a Compositionally Modulated CuNi Thin Film, Phys. Rev. Lett., 41, 336(1978).

58. S.M. Durbin, J.E. Cunningham, M.E. Mochel and C.P. Fiinn, Nb-Ta metal superlattices, J. Phys. F: Metal Phys., 11, L223 (1981).

59. S.M. Durbin, J.E. Cunningham and C.P. Flinn, Growth of single- crystal metal superlattices in chosen orientations, J. Phys. F: Metal Phvs., 1, L75 (1982).

60. C.B. Гапонов, E.C. Глускин, C.A. Гусев, Б.М. Л у скин, Н.Н. Салащенко, Зеркала для длинноволнового рентгеновского излучения, Письма в ЖТФ, 6,1413 (1980).

61. С.В. Гапонов, Б.М. Лускин, Н.Н. Салащенко, Сверхрешетки на основе TnSb- CdTe, InSb- PbTe, Bi- CdTe, ФТП, 14, 1468 (1980).

62. Physics, Fabrication and Applications of Multilayered Structures, eds. P. Dhes and C. Weisbuch, Plenum, New York (1988).

63. J.C.S. Kools, Pused Laser Deposition of Metals, in Pulsed Laser Deposition of Thin Films, eds. Crisey and Hubler Wiley, New York (1994).

64. K.H. Huang, M.G. Blamire and R.E. Somekh, A resistometric study of Nb/Ta single- crystal superlattises, Vacuum, 41, 1240 (1990).

65. M. Gurvitch, Resistivities and mean free paths in individual layers of metallic multilayered structure, Phys. Rev., B34, 540 (1986).

66. V. Bezak, M. Kedro, and A. Pevada, Longitudinal electrical conductivity of heterogeneous double-layer metallic films, Thin Solid Films, 23„ 305 (1974).

67. R. Dimmfch, Electrical conductance and temperature coefficient of resistivity/of double-layer films, Thin Solid Films, 158, 13 (1988).

68. С.-Х. Chen, On the theory of galvanomagnetic transport properties of continuous double- and multiple-layer metallic thin films, J. Phys.: Condens. Matter 1,3919(1989).

69. L.A. Moraga, Theory of electrical transport and scattering at a metal-metal interface, J. Phys.: Condens. Matter, 2, 3777 (1990).

70. R. Scomski, M. Enerich, and J.M.D. Coey, Resistance and structure of metallic multilayers, in NanoStructured Materials, vol.1, Pergamon Press, 337 (1992).

71. Физические величины. Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова, М., Энергоатомиздат (1991).

72. A.F. Mayadas, R.B. Laibovich, and J.J. Cuomo, Electrical Characteristics of rf-Sputtered Single-Crystal Niobium Films, J. Appl. Phys., 43, 1287 (1972).

73. A. Walech and N.H. Zebouni, Study of Supercooling and Thermal Conductivity in Superconducting Molybdenum, Phys. Rev., B4, 2977 (1971).

74. J.H. Claassen, S.A. Wolf, S.B. Qadri, and L.D. Jones, Epitaxial growth of niobium thin films, J. Cryst. Growth, 81, 557 (1987).

75. J.E. O'Neal and B.B. Rath, Crystallography of epitaxially grown molybdenum on sapphire, Thin Solid Films, 23, 363 (1974).

76. A.W. Kleinsaasser, R.E. Miller, W.H. Mallinson, and G.B.Arnold, Observation of Multiple Andreev Reflections in Superconducting Tunnel Junctions, Phys. Rev. Lett., 72, 1738 (1994).

77. J.M. Hergerother, M.T. Tuominen, and M. Tinkham, Charge Transport by Andreev Reflection through a Mesoscopic Superconducting Island, Phys. Rev. Lett., 72, 1742(1994).

78. D.M. Tricker and W.M. Stobbs, Inte/face structure and overgrowth orientation for niobium and molybdenum films on sapphire substrates, I. A-piane substrates, Phil. Mag., A71, 1037, (1995). 1

79. D.M. Tricker and W.M. Stobbs, Interface structure and overgrowth orientation for niobium and molybdenum films on sapphire substrates, II. R- plane substrates, Phil. Mag., A71, 1051 (1995).

80. G. Gutecunst, ,T, Mayer, and M Ruhle, Atomic structure of epitaxial Nb-AI2O3 interfaces I. Coherent regions, Phil. Mag., A75, 1329 (1997).

81. G. Gutecunst, J. Mayer, and M Ruhle, Atomic structure of epitaxial Nb-A12O3 interfaces IT. Misfit dislocations, Phil. Mag., A 75, 1357 (1997).

82. C.H. Lee and K.S. Liang, X-ray studies of misfit dislocations in the interface of epitaxial Nb films on sapphire, Acta metall. mater., 4u, S143 (1992).

83. J. Mayer, C.P. Fiynn and M Ruhle, High-resolution electron microscopy studies ofNb/AhOs interface, IJltramicroscopy, 33. 51 (1990).

84. J. Mayer, G. Gutecunst, G. Mobus, J. Dura, C.P. Flynn and VI Ruhle, Structure and defects of MBE grown Nb-ALOs interfaces, Acta metall. mater., 40, S217 (1992).

85. D.X. Li, P. Pirouz and A.H. Heuer, S. Yadavalli and C.P. Flynn, The characterization of Nb-Al203 and Nb-MgO interfaces in MBE grown Nb-MgO-Nb-A!203 multilayers, Acta metall. mater., 40, S237 (1992).

86. A J. Braginski and J. Talvacchio, "MBE" Growth of Superconducting Materials, in Superconducting Devices, ed. by S.T Ruggiero and D.A. Gudman, Academic Press, San Diego, CA, (1990).

87. G. Oya, M. Koishi, and Y. Sawada, High-quality single-crystal Nb films and influences of substrates on the epitaxial growth, J. Appl. Phys., 60, 1440 (1986).

88. P.M. Reimer, H. Zabel, C.P./Flynn and J. Dura, Extraordinary alignment of / Nb films with sapphire and the effects of added hydrogen, Phys Rev., B45, 114261992) 1 1

89. P.M. Reimer, H. Zabel, C.P. Flynn and J. Dura, Structural characterization of Nb on sapphire as a buffer layer for МВБ growth, J. Cryst. Growth, 127, 6431993).

90. A. Gibaud, R.A. Cowley, D.F. McMorrow, R.C.C. Ward, and M.R. Wells, High-resolution X-ray-scattering study of the structure of niobium thin films on sapphire, Phys. Rev., B48, 14463 (1993).

91. C. Surgers, C. Strunk and H.v. Lohneysen, Effect of substrate temperature on the microstructure of thin niobium films, Thin Solid Films, 239, 5! (1994).

92. S.A. Wolf, S.B. Qadri, J.H, Claassen, T.L. Francaviila, and B.J. Dalrvmple, Epitaxial growth of superconducting niobium thin films by ultrahigh vacuum evaporation, J. Vac. Sci. Teechnol., A4, 524, (1986).

93. M. Guilloux-Viry, A. Perrin, ,T. Padiou, M. Sergent, C. Rossel, Epitaxially grown molybdenum thin films deposited by laser ablation on (100) MgO substrates, Thin Solid films, 280, 76 (1996).

94. В.Г. Прохоров, Г.Г. Каминский, К.Г. Третьяченко, В.М. Пан, Влияние центров пиннинга на динамическое смешанное состояние сверхпроводящих пленок Pb-Bi, ФНТ, 12,675 (1986).

95. Л.П. Ичкитидзе, Р.А. Баблидзе, В.П. Кузнецов, В.И. Скобелкин, Критический ток в сверхпроводящих пленках ниобия, имеющих различные размеры зерен, ФНТ, 12, 474 (1986).

96. Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, JI.H. Расторгуев, Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия, М., Металлургия (1982).

97. Д. Ву^раф, Т. Делчар, Современные методы исследования поверхности,М., Мир (1989).

98. A.M. Афанасьев, П.А. Александров, P.M. Имамов, Рентгенодифракци-онная диагностика субмикронных слоев, М., Наука (1989).

99. L. Ryen, Control of Defects and Subgrains in Epitaxial Perovskite Thin Films, PD Thesis's, Goteborg, Sweden (1998),

100. G. Binning, C.F. Quate,-Ch. Gerber, The Atomic Force Microscope, Phys. Rev. Lett., 1986, 56, 930-933.

101. O. Marti, SXM: An Introduction, in STM and SXM in Biology, ed. by O. Marti and M. Amrein, Academic Press Limited, London (1993).

102. II.В. Волкенштейн, Jl.C. Старостина, B.E. Старцев и Е.П. Романов, Исследование температурной зависимости электропроводности монокристаллов молибдена и вольфрама в области низких температур, ФММ, 18, 888 (1964).

103. В.Е. Старцев, В.П.Дякина, В.И.Черепанов, Н.В. Волкенштейн, Р.Ш.Насыров, В.Г. Манаков, О квадратичной температурной зависимости электросопротивления монокристаллов вольфрама. Роль поверхностного рассеяния электронов, ЖЭТФ, 79, 1335 (1980).

104. D.C. Larson, Physics of Thin Films, Advances in Research and Development, ed. M.H. Francomb and R.V. Hoffman, Academic Press, New York, chap. 2(1971).

105. S. Knappe, C. Elster, and H. Koch, Optimization of niobium thin films experimental design, J. Vac. Sci. Technol., A15, 2158 (1997).

106. L. Krusin-Elbaum, K. Ahn, .Т.Н. Souk, and C.Y. Ting, Effects of deposition methods on the temperature-dependent resistivity of tungsten films, J. Vac. Sci. Technol., A4, 3106 (1986).

107. M. Albrecht, Н. Fritzsciie and U. Gradman, Kinetic facetting in homoepitaly of Fe(l 10) on Fe(l 10), Surf. Sei., 294, 1 (1993).

108. В.В.Шмидт, Введение в физику сверхпроводников, М., Наука (1982). 1

109. Н. Takayanagi and Т. Akazaki, Andreev reflection at the superconductor-two-dimensional-electron-gas interface by a quantum point contact, Phys. Rev., B52, R8633 (1995).

110. G. Bastian, E.O. Gobel, A.B. Zorin, H. Schulze, J. Niemeyer, T. Weimann, M.R. Bennett, and K.E. Singer, Quasiparticle Interference Effects in a Ballistic Superconductor-Semiconductor-Superconductor Junction, Phys. Rev. Lett., 81, 1686 (1998).

111. A. Chrestin, T. Matsuyama, and U. Merkt, Evidence for proximity-induced energy gap in Nb/InAs/Nb junctions, Phys. Rev., B55, 8457 (1997).

112. A.M. Marsh, D.A. Williams, H. Ahmed, Supercurrent transport through a high-mobility two-dimensional electron gas, Phys. Rev., B50, 8118 (1994).

113. M.J. Black, B.W. Alphenaar, and H. Ahmed, Evidence for Supercurrent Quantization in Interfacial Josefson Junctions, Phys. Rev. Lett., 80, 596 (1998).