薄膜材料物理第三章金属薄膜的导电.ppt

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1、第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电 第五讲第五讲电阻来源：晶格振动电阻来源：晶格振动声子散射；杂质声子散射；杂质杂质散射；杂质散射；缺陷缺陷缺陷散射；缺陷散射；晶界晶界晶界散射。晶界散射。薄膜特点：连续膜薄膜特点：连续膜表面散射；表面散射；网状膜网状膜细丝周界散射，接触散射；细丝周界散射，接触散射；岛状膜岛状膜电子隧道电子隧道 。由此可见，电阻的物理根源多于块状。由此可见，电阻的物理根源多于块状。薄膜的成膜过程：岛状薄膜薄膜的成膜过程：岛状薄膜网状薄膜网状薄膜连续薄膜连续薄膜第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电

2、3.1 3.1 岛状薄膜的电阻岛状薄膜的电阻电阻规律：电阻规律：电阻率比连续膜大几个数量级；电阻率比连续膜大几个数量级；电阻温度系数为负；电阻温度系数为负；低场强下，服从欧姆定律（低场强下，服从欧姆定律（V-AV-A）;高场强下，非线性关系（高场强下，非线性关系（V-AV-A关系）。关系）。有关岛状薄膜的电导理论有：有关岛状薄膜的电导理论有：热电子发射理论；热电子发射理论；肖特基发射理论；肖特基发射理论；活化隧道理论；活化隧道理论；允许态间隧道理论；允许态间隧道理论；经基片和陷阱的隧道理论。经基片和陷阱的隧道理论。第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电3.1.1 3.1.1

3、热电子发射理论热电子发射理论物理模型：金属岛中电子随温度增加，其动能增加。当其物理模型：金属岛中电子随温度增加，其动能增加。当其动能大于逸出功时，电子便逸出金属表面，动能大于逸出功时，电子便逸出金属表面，E E外外定向流动。定向流动。计算单位时间内逸出金属单位表面的电子数。计算单位时间内逸出金属单位表面的电子数。由固体物理学得知，在金属单位体积内，微分能量元由固体物理学得知，在金属单位体积内，微分能量元dEdE中中的电子能态数为：的电子能态数为：第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电3.1.2 3.1.2 肖特基发射理论

4、肖特基发射理论引入镜像力和外加电场的影响，修正上述中的引入镜像力和外加电场的影响，修正上述中的势垒势垒镜像力：若发射出的电子（镜像力：若发射出的电子（-q-q）在）在x x处如图，则在一处如图，则在一x x处感处感应出一个正镜像电荷（应出一个正镜像电荷（+q+q），两电荷间的库伦力为：），两电荷间的库伦力为：电子在电子在x x处的势能为：处的势能为：第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电3.1.3 3.1.3 活化隧道理论活化隧道理论该理论认为：电子从一个中性小岛移至另一个中该理论认为：电子从一个中性小岛移至另一个中性小岛，因而使原来的一些带有电荷在载电小岛性小岛，因而使原来的一些带有电荷在载电小岛与中性小岛间的电子传输是一个隧道过程。与中性小岛间的电子传输是一个隧道过程。第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电第第五五讲讲 第三章第三章 金属薄膜的导电金属薄膜的导电