Concentration, mobility and 1/f noise of electrons and holes in thin bismuth films

An investigation is made of the dependence of zero magnetic field resistivity as well as low magnetic field Hall and magnetoresistance coefficients of undoped as well as Te-, Sn-, and Ga-doped polycrystalline bismuth films on thickness and doping concentration in the temperature interval from 100 to 300 K. The films are deposited onto amorphous substrates by means of simultaneous thermal evaporation from two different sources for the host and dopant material, respectively. Doping does not alter the structure of the films significantly. The galvanomagnetic measurements are carried out using van der Pauw's technique with the magnetic field perpendicular to the film plane.



Der spezifische Widerstand in Abwesenheit eines Magnetfeldes sowie die Hall- und Magnetowiderstandskoeffizienten im schwachen Magnetfeld von undotierten sowie von Te-, Sn- und Ga-dotierten polykristallinen Wismutschichten werden in Abhangigkeit von der Schichtdicke und der Dotierungskonzentration bei Temperaturen zwischen 100 und 300 K untersucht. Die Beschichtung erfolgt auf amorphen Substraten durch gleichzeitige thermische Verdampfung aus zwei unterschiedlichen Quellen fur das Wirts- bzw. Dotierungsmaterial. Die Dotierung verandert die Schichtstruktur nicht signifikant. Die galvanomagnetischen Messungen werden mit der van der Pauwschen Methode in einem senkrecht zur Schichtebene gerichteten Magnetfeld durchgefuhrt.

Electrical and galvanomagnetic properties of undoped and doped polycrystalline bismuth films. I. Preparation and experimental characterization

Anomalous variation of resistance in bismuth thin films and the effect of substrate temperature

The carrier mobilities and concentrations of polycrystalline films of Bi0.87Sb0.13 with thicknesses between 30 and 330 nm are presented and discussed in the temperature range between 80 and 360 K. They are calculated from the electrical conductivity as well as the low-field Hall and magnetoresistance coefficients in a magnetic field directed orthogonally to the film plane. An anisotropic two-carrier model is taken as a basis for the calculation.



Die Ladungstragerbeweglichkeiten und -konzentrationen von polykristallinen Bi0,87Sb0,13-Schichten mit Schichtdicken zwischen 30 und 330 nm werden fur Temperaturen zwischen 80 und 360 K berechnet und diskutiert. Die Berechnung stutzt sich auf Messungen der spezifischen Leitfahigkeit sowie des Hall- und des Magnetowiderstandskoeffizienten im schwachen Magnetfeld, wobei das Magnetfeld senkrecht zur Schichtebene orientiert ist. Als Grundlage fur die Berechnung wird ein anisotropes Zweitragermodell angewendet.

V.V. Andrievsky

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Kinetic properties of electrons in bismuth thin films