薄膜材料物理--金屬薄膜的導(dǎo)電

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1、第三章金屬薄膜的導(dǎo)電（續(xù)）第八講§3-5外因?qū)B續(xù)薄膜電導(dǎo)的影響連續(xù)薄膜的電阻率溫度系數(shù)TCR電阻的溫度系數(shù)約等于薄膜電阻率的溫度系數(shù)：純金屬溫度對(duì)電阻率的影響來自兩個(gè)方面：式中是薄膜電阻率的溫度系數(shù)由于薄膜中的晶界、雜質(zhì)和缺陷密度遠(yuǎn)大于塊狀材料，所以薄膜電阻率大于塊材的，但薄膜電阻率的溫度系數(shù)卻小于塊材的。薄膜（金屬）可以用來制造熱敏電阻器。下面求連續(xù)薄膜的電阻率溫度系數(shù)由：其中：因?yàn)樗杂校焊鶕?jù)電阻率與電導(dǎo)率兩者溫度系數(shù)的關(guān)系：所以有：而：若薄膜表面為部分漫反射時(shí)：則可見：表面散射使薄膜的電阻率大于塊狀的，但是，卻使它的電阻率溫度系數(shù)小于塊材

2、的。符合馬提生定則：隨著金屬材料電阻率的增大，其溫度系數(shù)減小。設(shè)基片受到一縱向拉力，則應(yīng)變?yōu)椋簷M向：2.連續(xù)薄膜的電阻應(yīng)變系數(shù)根據(jù)電阻應(yīng)變系數(shù)定義：縱向：其厚度應(yīng)變?yōu)椋骸啾∧る娮璧膽?yīng)變系數(shù)：在縱向拉力作用下，薄膜的體積應(yīng)變?yōu)椋憾街校簽轶w積壓縮率若薄膜在垂直電流方向受到一拉力時(shí)，電阻應(yīng)變系數(shù)為：所以電阻應(yīng)變系數(shù)與縱向拉力ρ的關(guān)系：假若將定義為電阻的應(yīng)力系數(shù)，式中一項(xiàng)通常為負(fù)，因?yàn)楸∧な芰σ院?，可測(cè)縱向和橫向應(yīng)變系數(shù)之差為：則在縱向或橫向應(yīng)力下，均為：晶格振幅變小，電阻率下降。結(jié)論：連續(xù)薄膜的電阻應(yīng)變系數(shù)遠(yuǎn)小于島狀薄膜，對(duì)精密電阻，電阻應(yīng)變系數(shù)非常

3、重要。第四章薄膜的表面和界面在研究薄膜中，表面：固體和氣體或真空的分界面界面:固體和固體的分界面幾何表面：表面的幾何分界面。物理表面：一個(gè)電子結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部的表面區(qū)域由于具體的材料不同，表面區(qū)的厚度有很大的差異薄膜的常用厚度為幾十到幾百nm.金屬的表面區(qū)只有一.二個(gè)原子層；半導(dǎo)體的表面區(qū)，卻有幾個(gè)，甚至幾千個(gè)原子層；電介質(zhì)的表面區(qū)更厚。§4.1表面雙電層的表面勢(shì)(1)金屬表面的雙電層和表面勢(shì)晶體中原子排列的三維周期性在表面處突然中斷，表面層中的原子可能發(fā)生重新排列→能量↓（表面能）金屬中自由電子密度很高→屏蔽→金屬表面處的電勢(shì)分布近于一個(gè)單原子層

4、如圖。（∵電子的逸出功下降）鎢表面吸附氧原子，表面電勢(shì)升高鎢表面吸附銫原子，表面電勢(shì)降低——光電陰極材料表面原子位能高，表面活性較大，易吸收外來原子，從而改變表面勢(shì)能.影響電子的逸出功.硅晶格在表面處突然終止，表面處硅原子有一個(gè)未成鍵的電子,即有一個(gè)未被飽和的建—稱為懸掛鍵電子在懸掛鍵上的能態(tài)——表面態(tài)，處在禁帶中，起電子陷阱作用.(2)半導(dǎo)體表面的雙電層和表面勢(shì)體內(nèi)電子被表面態(tài)捕獲而在體內(nèi)產(chǎn)生空穴，而表面原子得到一個(gè)穩(wěn)定的八電子殼層帶有負(fù)電荷，它與體內(nèi)空穴形成雙電層.若表面態(tài)能級(jí)在導(dǎo)帶底附近→施主型若表面態(tài)能級(jí)在價(jià)帶頂附近→受主型表面態(tài)使表面層

5、帶有過剩電荷，因而在表面層下產(chǎn)生異種電荷的聚集層，耗盡層，反型空間電荷層，例如：①表面層帶有正過剩電荷電子聚集在空間電荷層→導(dǎo)電好→形成聚集層→導(dǎo)電更好（表面處）②表面層帶有負(fù)過剩電荷電子向體內(nèi)流動(dòng)→形成耗盡層（電子）→表面處比內(nèi)部更不易導(dǎo)電.