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Ann. Phys. Fr.
Volume 16, Number 6, 1991
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Page(s) | 623 - 638 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys:01991001606062300 | |
Published online | 01 June 2004 |
Search for quantum size effects in ultrathin epitaxial metallic films
CNET-CNS, BP 98, 38243 Meylan Cedex, France
In order to investigate quantum size effects in ultrathin metal films, tunneling spectroscopy measurements have been performed in the epitaxial CoSi2/Si system, with a metal thickness ranging from 1000 Å down to 35 A, i.e. a few de Broglie wavelengths of electrons in CoSi 2. The resulting spectra show extremely rich sets of features, the origin of which are investigated. The peaks observed at low energy (-100 meV, +100 meV) are thickness independent and attributed to phonon emission by hot electrons. The peaks observed at higher energy (up to 600 meV) are thickness dependent but their physical origin is not yet fully ascertained. The absence of unambiguous electron quantization effects in these epitaxial films is discussed and tentatively attributed to small thickness fluctuations (of the order of a few monolayers), which tend to blur the quantization of the electronic energies.
Résumé
Nous avons étudié les effets de quantification électronique dans les films métalliques minces par spectroscopie tunnel des jonctions CoSi2/Si épitaxiées, pour des épaisseurs de film métallique variant de 1000 Å à 35 A, i.e. quelques longueurs d'ondes de de Broglie des électrons dans le CoSi 2. Les spectres obtenus montrent un ensemble de structures extrêmement riche dont nous discutons l'origine physique. Les pics observés à faible énergie (-100 meV, + 100 meV) sont indépendants de I'épaisseur du film de CoSi2, et attribués à l'émission de phonons par les électrons chauds dans le silicium. L'origine des pics observés à plus forte énergie (jusqu'à 600 meV) et dont la position dépend de l'épaisseur du film, est encore incomplètement comprise. Nous discutons l'absence d'effets clairement reliés à la quantification du gaz d'électrons bidimensionnel dans ces films épitaxiés: celle-ci pourrait provenir de faibles fluctuations d'épaisseur (quelques monocouches) qui tendent à brouiller la quantification des énergies électroniques.
PACS: 7360D – Electrical properties of metals and metallic alloys thin films/low dimensional structures
Key words: cobalt compounds / electron phonon interactions / hot carriers / metallic epitaxial layers / size effect / tunnelling spectra / quantum size effects / ultrathin epitaxial metallic films / tunneling spectroscopy / de Broglie wavelengths / phonon emission / hot electrons / electron quantization / CoSi sub 2 Si
© EDP Sciences, 1991