Проведено комплексное исследование и сравнение сверхпроводящих свойств двухслойных и многослойных
полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур типа АIVВVI, проявляющих сверхпроводимость
при критических температурах Тс≤6,5 К. Сверхпроводимость этих систем связана с
инверсией зон в узкощелевых полупроводниках, обусловленной неоднородными напряжениями, создаваемыми
сеткой дислокаций несоответствия, возникающей на границах раздела при эпитаксиальном
росте. Обнаружено, что Тс и характер сверхпроводящего перехода двухслойных гетероструктур
PbTe/PbS зависят от толщины полупроводниковых слоев d и напрямую связаны с качеством сеток дислокаций
несоответствия на интерфейсах (количеством и типом структурных дефектов в сетках). Найдены
существенные отличия в поведении двухслойных сэндвичей и сверхрешеток. Минимальная толщина
d, при которой появляется сверхпроводимость, для двухслойных систем в несколько раз больше,
чем для многослойных. Верхние критические магнитные поля Hc₂ двухслойных систем более анизотропны.
В области температур, близких к Тс, для сверхрешеток наблюдается 3D-поведение, а ее понижение
приводит к кроссоверу 3D–2D. Для двухслойных структур 2D-поведение начинается непосредственно
от Тс и обнаруживается кроссовер типа 2D–1D с резкой расходимостью Hc₂, характерной
для сверхпроводящих сеток.
Проведено комплексне дослідження й порівняння надпровідних властивостей двошарових і багатошарових
напівпровідних епітаксіальних гетероструктур типу АIVВVI, що проявляють надпров
ідність при критичних температурах Тс≤6,5 К. Надпровідність цих систем пов’язана з інверсією
зон у вузькощілинних напівпровідниках, яка обумовлена неоднорідними напругами, створюваними
сіткою дислокацій невідповідності, що виникає на інтерфейсах при епітаксіальному зростанні. Виявлено,
що Тс і характер надпровідного переходу двошарових гетероструктур PbTe/Pb залежать від товщини
напівпровідникових шарів d і прямо пов’язані з якістю сіток дислокацій невідповідності на
інтерфейсах (кількістю й типом структурних дефектів у сітках). Знайдено істотні відмінності в поводженн
і двошарових сендвичів та надграток. Мінімальна товщина d, при якій з’являється надпров
ідність, для двошарових систем у кілька разів більше, ніж для багатошарових. Верхні критичні
магнітні поля Hc₂ двошарових систем більш анізотропні. В області температур, близьких до Тс, для
надграток спостерігається 3D-поводження, а її зниження призводить до кросоверу 3D–2D. Для двошарових
структур 2D-поводження починається безпосередньо від Тс і виявляється кросовер типу
2D–1D з різкою розбіжністю Hc₂, характерною для надпровідних сіток.
Some epitaxial semiconducting IV–VI heterostructures
is known to be superconducting at temperatures
as high as 6.5 K. Superconductivity in these
systems is supposed to be related to the band inversion in narrow-gap semiconductors due to the elastic
stress field formed by misfit dislocation grids at the
heterostructure interface. We report here a comparative
study of superconducting properties of two-layer
and multilayer IV–VI heterostructures. Superconducting
critical temperature Tc and transition width
of two-layer heterostructure is found to depend on
thickness of layers and is influenced by quality of
misfit dislocation grids at the interface. The superconducting
properties of two-layer and multilayer
heterostructures demonstrate essential distinctions.
The minimum layer thickness of the two-layer heterostructures
at which they display superconductivity
is several times greater compared to that of the multilayer
one. Upper critical magnetic fields Hc₂ for the
two-layer heterostructures are more anisotropic. The
multilayer heterostructures display a 3D behavior in
the vicinity of Tc, and a 3D–2D crossover is observed
in the temperature dependence of Hc₂ with decreasing
the temperature. For the two-layer heterostructures
the 2D behavior starts directly at Tc and a 2D–1D
crossover is observed with a sharp divergence of Hc₂,
which is characteristic for superconducting nets.
