Национальный центр физики частиц и высоких энергий БГУ, Республика Беларусь:

Ю. А. Федотова

Белорусский государственный университет, Республика Беларусь:

Д. К. Иванов

Ю. А. Иванова

А. В. Мазаник

И. А. Свито

Е. А. Стрельцов

А. К. Федотов

Al−Balqa Applied University, Jordan:
А. Саад

Объединенный институт ядерных исследований:
С. И. Тютюнников

П. Ю. Апель

Показано, что магниторезистивные свойства наноструктур n−Si/SiO₂/Ni, содержащих наногранулированные никелевые стержни в вертикальных порах в слое SiO₂, существенно отличаются от аналогичных свойств в ранее исследованных наногранулированных пленках Ni, электроосажденных на пластины n−Si. С точки зрения электрофизических свойств изученные наноструктуры аналогичны системе двух диодов Шотки Si/Ni, включенных навстречу друг другу. В интервале температур 2—300 К и магнитных полей до 8 Тл исследовано магнитосопротивление таких структур. Установлено, что при температурах 17—27 K структуры обладают положительным магниторезистивным эффектом, величина которого зависит от приложенного к структуре поперечного напряжения и возрастает по мере уменьшения силы продольного (вдоль столбиков) тока. При токе 100 нА относительное магнитосопротивление в поле 8 Tл возрастает от 500 до 35000 % при изменении поперечного напряжения от 0 до −2 В. Наблюдаемый магниторезистивный эффект, по−видимому, связан с влиянием магнитного поля на процессы ударной ионизации примесей, приводящие к лавинному пробою барьера Шотки Ni/Si. Доказана возможность управления магниторезистивным эффектом в темплатных структурах n−Si/SiO₂/Ni, прикладывая к наноструктуре дополнительное (поперечное) электрическое поле между кремниевой подложкой (как третьим электродом) и никелевыми столбиками.

Работа выполнена при поддержке ГПНИ «Функциональные и машиностроительные материалы, наноматериалы» Республики Беларусь (задание 2.4.08).

1. Imry, Y. Nanostructures and mesoscopic systems / Y. Imry. − New York Academic : 1992. − P. 11.
2. Baibich, M. N. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices / M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, J. Chazelas // Phys. Rev. Lett. − 1988. − V. 61. − P. 2472—2475.
3. Garcia, N. Magnetoresistance in excess of 200% in ballistic Ni nanocontacts at room temperature and 100 Oe / N. Garcia, M. Munoz, Y.−W. Zhao // Ibid. − 1999. − V. 82. − P. 2923—2926.
4. Schmidt, G. Spintronics in semiconductor nanostructures / G. Schmidt, C. Gould, L. W. Molenkamp // Physica E. − 2004. − V. 25. − P. 150—159.
5. Template−based synthesis of nanorod or nanowire arrays // Springer Handbook of nanotechnology / Ed. by Bharat Brushan − Heidelberg; Dordrecht; London; New York : Springer, 2007. − P. 161—178.
6. Nanofunctional materials, nanostructures and novel devices for biological and chemical detection / Ed. by C. Li, A. Zribi, L. Nagahara, M. Willander. − Warrendale (PA), 2007.
7. Magnetic ultrathin films: multilayers and surfaces/interfaces and characterization / Ed. by B. T. Jonker et al. − Warrendale (PA), 1990.
8. Fink, D. Etched ion tracks in silicon oxide and silicon oxynitride as charge injection or extraction channels for novel electronic structures / D. Fink, A. V. Petrov, K. Hoppe, W. R. Fahrner, R. M. Papaleo, A. S. Berdinsky, A. Chandra, A. Chemseddine, A. Zrineh, A. Biswas, F. Faupel, L. T. Chadderton // Nuclear Instrum. and Meth. in Phys. Res. B. − 2004. − V. 218. − P. 355—361.
9. Streltsov, E. A. Effect of Cd(II) on electrodeposition of textured PbSe / E. A. Streltsov, N. P. Osipovich, L. S. Ivashkevich, A. S. Lyakhov // Electrochim. Acta. − 1999. − V. 44. − P. 2645—2652.
10. Fink, D. Nanotechnology with ion track — tailored media / D. Fink, D. Sinha, J. Opitz−Coutureau, A. V. Petrov, S. E. Demyanov, W. R. Fahrner, K. Hoppe, A. K. Fedotov, L. T. Chadderton, A. S. Berdinsky // Physics, Chemistry and Application of Nanostructures. Mater. of the «Nanomeeting−2005». − Minsk (Belarus), 2005. − P. 474.
11. Ivanova, Yu. A. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n−Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO₂ template / Yu. A. Ivanova, D. K. Ivanou, A. K. Fedotov, E. A. Streltsov, S. E. Demyanov, A. V. Petrov, E. Yu. Kaniukov, D. Fink // J. Mater. Sci. − 2007. − V. 42. − P. 9163—9165.
12. Fedotova, J. Magnetoresistance in n−Si/SiO₂/Ni nanostructures manufactured by swift heavy ion−induced modification technology / J. Fedotova, D. Ivanou, Yu. Ivanova, A. Fedotov, A. Mazanik, I. Svito, E. Streltsov, A. Saad, S. Tyutyunnikov, T. N. Koltunowicz, S. Demyanov, V. Fedotova // Acta Physica Polonica A. − 2011. − V. 120. − P. 133—135.
13. Fedotova, J. Gigantic magnetoresistive effect in n−Si/SiO₂/Ni nanostructures fabricated by the template−assisted electrochemical deposition / J. Fedotova, A. Saad, D. Ivanou, Yu. Ivanova, A. Fedotov, A. Mazanik, I. Svito, E. Streltsov, S. Tyutyunnikov, T. N. Koltunowicz // Electrical Rev. − 2012. − V. 88. − P. 305—308.
14. Delmo, M. P. Large positive magnetoresistive effect in silicon induced by the space−charge effect / M. P. Delmo, Sh. Yamamoto, Sh. Kasai, T. Ono, K. Kobayashi // Nature. − 2009. − V. 457. − P. 1112—1115.
15. Lanyon, H. P. D. Magnetoresistance of silicon diodes reverse biased into breakdown / H. P. D. Lanyon, W. S. Neal // Phys. status solidi (a). − 1974. − V. 21. − P. 605—616.
16. Lanyon, H. P. D. Magnetoresistance of avalanching semiconductor diodes / H. P. D. Lanyon // Ibid. − 1974. − V. 21. − P. 197—207.
17. Lutsev, L. V. Giant magnetoresistance in semiconductor / granular film heterostructures with cobalt nanoparticles / L. V. Lutsev, A. I. Stognij, N. N. Novitskii // Phys. Rev. B. − 2009. − V. 80. − P. 184423.
18. Fedotova, J. Magnetotransport in nanostructured Ni films electrodeposited on Si substrate / J. Fedotova, A. Saad, D. Ivanou, Yu. Ivanova, A. Fedotov, A. Mazanik, I. Svito, E. Streltsov, S. Tyutyunnikov, T. N. Koltunowicz // Electrical Rev. − 2012. − V. 88. − P. 90—92.