第6讲薄膜材料物理第三章金属薄膜的导电.pptVIP

第五讲 第三章 金属薄膜的导电 3.1.3 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。 第三章 金属薄膜的导电（续） 第六讲 式中：N是岛 状薄膜单位面积内小岛数目， 是活化能。即是将一个电子从一个 中性小岛移到另一个中性小岛所需要的能量。设每个小岛的体积为4/3πa3, 则岛状薄膜总体积为： 并设带电的小岛带一个电子（成一个空穴）。 则岛状薄膜的载流子密度： 所以岛状薄膜的电导率为： 相邻两岛的中心距离为 ∴薄膜的方块电阻为： ∴薄膜的电流密度为： 所以岛状薄膜的电导率为： 结论：小岛线度a↓→载流子密度na↑→σa↑→R口↓ 岛间距离d↑→ σa ↓ （∵指数衰减比d2增加快） 关于岛状薄膜电导理论： 还有允许态间隧道理论… 通过基片的隧道理论… §3.2 外因对岛状薄膜电导的影响 外因：温度、频率、应力 §3.2.1 温度的影响 薄膜电阻温度系数 （注：假设薄膜尺寸不变） 而活化能 主要是 一项，即 式中ε为岛间介质的相对介电常数。可见岛状薄膜 电阻温度系数TCR是负的。 这与实验吻合，这种现象可解释为： 温度升高后，发射的热电子数增多，从而导致电阻率下降。 §3.2.2 岛状薄膜的高频特性 rm: 金属小岛的等效电阻 C0: 两岛间的电容 rs: 岛间的等效电阻 注： rm的温度系数为正 rs的温度系数为负 在高频下，C0对rs有旁路作用，从而使薄膜的高频 电阻减小。 在高温下，岛间的热电子发射加剧→ rs ↓ 结论： 在高温高频下，薄膜阻抗减小，rs↓， 岛间近于短路，薄膜的电阻以小岛本 身电阻为主。