A Study on the Galvanomagnetic and Electrical Properties of Sn-doped InSb Films by Flash Evaporation Method

Sn이 도핑된 InSb박막을 유리기판 위에 플래시 진공증발방법을 이용하여 제작하였다. 전기 및 갈바노 마그네틱 특성이 어닐링온도에 대한 도너도핑의 영향에 대하여 조사하였다. InSb박막에 대한 도너 도펀트로서 N2의 영향을 조사하기 위하여 N2 분위기에서 시편을 제작하였다. 773 K에서 어닐링된 2.1×104 cm2/Vs의 전자이동도를 갖는 도핑되지 않은 InSb 박막이 재현 가능하였다. 전자이동도와 Sn농도 사이에는 뚜렷한 상관관계가 나타났으며, 홀 이동도와 자기저항은 주로 전도전자의 불순물 산란에 기인하는 도핑 비율이 증가함에 따라 감소하였다. Sn이 도핑된 InSb박막은 넓은 온도범위에 걸쳐 저항률 (작은 TCR)이 매우 작은 온도의존성을 나타내었다. 도핑농도가 더 낮은 박막 (7.6×1018/cm3, SnSb/InSb=0.005)의 TCR은 실온부근인 –0.01/K의 저항온도계수를 나타내었다. 높은 도핑농도 (9.5×1019/cm3, SnSb/InSb=0.012)의 TCR을 갖는 박막은 낮은 도핑농도를 갖는 박막보다 더 작은 온도의존성 (-0.005/K)을 나타내었다. 본 연구는 플래시 진공증착법으로 제작한 InSb박막이 자기장 센서 응용분야의 새로운 영역인 고감도 MR장치에 효과적으로 사용될 수 있음을 제안한다.

Sn-doped InSb films were prepared on glass substrates by flash vacuum evaporation. The effects of donor doping on electrical and galvanomagnetic properties were investigated with reference to annealing temperature. Several samples were also produced in N2 atmosphere to examine the effect of N2 as a donor dopant on InSb films. Undoped InSb films with an electron mobility of 2.1×104 cm2/Vs annealed at 773 K were reproducibly achieved. There appeared a strong correlation between the electron mobility and the Sn concentration. The Hall mobility as well as the magnetoresistance decreased with increasing doping ratio, mainly ascribed to the impurity scattering of conduction electrons. The Sn-doped InSb films showed very small temperature dependence in their resistivity (small TCR) over a wide temperature range. The film with the lower doping concentration (7.6×1018/cm3, SnSb/InSb=0.005) TCR showed a temperature co-efficient of resistivity of -0.01/K at around room temperature. The film with the higher-level doping concentration (9.5×1019/cm3, SnSb/InSb=0.012) TCR showed slightly smaller temperature dependence (-0.005/K) than the film with the lower doping concentration. The present study suggests that InSb thin films prepared by the flash vacuum evaporation can be effectively used as a highly sensitive MR device that would be open up new areas for the magnetic field sensor applications.