第七讲薄膜材料汇总物理第三章金属薄膜导电

1、第七讲薄膜材料汇总物理第三章金属薄膜导电32()xxxyzmv qfdNqv fdv dv dvh 32()xxxyzmJqfv dv dv dvh 可见：可见：2/n2/n3 3v vx xvvx x+dv+dvx x,v,vy yvvy y+dv+dvy y,v,vz zvvz z+dv+dvz z内的电子数为：内的电子数为：fdNfdN因此，所有电子在因此，所有电子在x x方向上所形成的电流密度为：方向上所形成的电流密度为：在平衡状态下，分布函数在平衡状态下，分布函数f=ff=f0 0狄拉克分布狄拉克分布. .J Jx x=0=0即：即：这些电子在这些电子在x x方向上所形成的电流密度为

2、：方向上所形成的电流密度为：302 ()0 xxxyzmJqv f dv dv dvh 在非平衡状态下（有外力作用）用分布函数在非平衡状态下（有外力作用）用分布函数f=ff=f0 0+f+f1 1取代取代f f0 0, ,即可：即可：30131233210002 ()()2 ()2 ()sincosxxxyzxxyzvmJqvffdv dv dvhmqv f dv dv dvhmqf vdvd dh 3002()xyzmndnff dv dv dvh 在金属单位体积中的总电子数为：在金属单位体积中的总电子数为：( (直角坐标直角坐标) )（球坐标）（球坐标）3023200022()2()sin

3、8()3FFvxyzvvFmnf dv dv dvhmvdvd dhmvh 若若T=0K,vvT=0K,vvF F( (费米速度费米速度) f) f0 0=0=0（在室温下，仍具有代表性）（在室温下，仍具有代表性） (直角坐标直角坐标)（球坐标）（球坐标） 若沿若沿x x方向加一电场方向加一电场F,F,则薄膜内的电子将获得则薄膜内的电子将获得x x方向方向的净漂移速度的净漂移速度. . 连续薄膜的电导理论连续薄膜的电导理论( (无规热运动无规热运动+ +有规场速速度有规场速速度) )电子在两次碰撞之间，经过一个距离电子在两次碰撞之间，经过一个距离平均自由程平均自由程xx1k1的情况下：的情况下

4、：31;8bk 3 813 8bbkk bbb 厚度很厚的厚度很厚的薄膜的数值薄膜的数值 对连续薄膜电导的讨论对连续薄膜电导的讨论 薄膜特点：表面效应，晶粒较小，晶界较多，薄膜特点：表面效应，晶粒较小，晶界较多，杂质多，缺陷多杂质多，缺陷多 b b，b b，b b应该是厚度很大的薄膜的数值。应该是厚度很大的薄膜的数值。 1313818bkk dkb bdk 可可见见薄薄膜膜的的电电阻阻率率越越大大于于块块状状材材料料当薄膜的两个表面（或者一个表面和一个界面）当薄膜的两个表面（或者一个表面和一个界面）相同时。对于全市漫反射的情况，在相同时。对于全市漫反射的情况，在k1k1的条件下，的条件下，有：

5、有：而而31(1)8pk b b（实际上，上述结论也能给出满意的结果）（实际上，上述结论也能给出满意的结果） 而则不再是连续薄膜了，而是网状薄膜而则不再是连续薄膜了，而是网状薄膜可见，表面光滑程序改善以后，薄膜的电导率变大。可见，表面光滑程序改善以后，薄膜的电导率变大。对于部分漫反射的情况，用同样方法推导有：对于部分漫反射的情况，用同样方法推导有：在在k1k1有：有：当表面光滑程度达到传导电子的波长（约）当表面光滑程度达到传导电子的波长（约）数量级以后，漫反射才显著减少例如数量级以后，漫反射才显著减少例如: :衬底用：在超高真空中就劈裂的云母片衬底用：在超高真空中就劈裂的云母片 在基片上先沉积

6、一层在基片上先沉积一层BiBi2 2O O3 3薄膜薄膜对于薄膜两个表面的反射情况不同对于薄膜两个表面的反射情况不同 p qzozd 参参数数参参数数31 b b（2 2- -p p- -q q）1 16 6k k（参数；参数；z=d,q参数）参数）在在k1k1时，有：时，有：然而，对于部分漫反射情况占多数，其薄膜电阻率为：然而，对于部分漫反射情况占多数，其薄膜电阻率为：31(1)8bpk kdb 021,bbmvnq 308()3mvnh 而块状材料的电阻率为：而块状材料的电阻率为：332231311() 1(1)()8()838()bFbFbshhpmv qdmv q 所以有：所以有：所以，金属薄膜（连续）的电阻率为：所以，金属薄膜（连续）的电阻率为：32311111()8() = b