Розмірні кінетичні ефекти у полікристалічних плівках

Abstract

У роботі наведені результати як теоретичних, так і експериментальних досліджень електрофізичних властивостей (питомої провідності та температурного коефіцієнту опору), які характеризують електронний транспорт у металевих полікристалічних плівках. Показано, що числові значення зазначених кінетичних коефіцієнтів у тонких провідниках суттєво відрізняються від відповідних транспортних коефіцієнтів у масивних провідниках. Причина цієї відмінності полягає у тому, що у тонких полікристалічних плівках одночасно реалізується як внутрішній розмірний ефект (релаксація носіїв заряду на міжкристалітних межах), так і зовнішній розмірний ефект (розсіяння електронів на зовнішніх межах зразка), що призводить до суттєвої залежності кінетичних коефіцієнтів від внутрішньої структури, товщини та ступеня шорсткостей зовнішніх меж провідника. Розглянуті моделі розмірних ефектів використані для аналізу транспортних ефектів в полікристалічних плівках, а наведені асимптотичні вирази для розрахунку параметрів електроперенесення у моноблочних плівках Al i Ni. Показано, що узгодження експериментальних і розрахункових значень питомої провідності і ТКО у кожному конкретному випадку досягається при використанні коефіцієнта зерномежового розсіювання, як підгоночного параметра. Значення цього коефіцієнта складає: при розрахунках питомої провідності 0,37÷0,46 (плівки Ni) і 0,09÷0,30 (плівки Al) та при розрахунках ТКО 0,37÷0,40 (плівки Ni) і 0,15÷0,36 (плівки Al). При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3531

The theoretical and experimental studies of electrophysical properties (conductivity and temperature coefficient of resistance) of metal films with a polycrystalline structure are performed in this paper. It is shown, that the numerical values of these kinetic coefficients in thin conductors are essentially different from the corresponding transport coefficients in thick samples. The reason of this difference lies in the simultaneous realization in thin polycrystalline films both of the internal size effects (relaxation of charge carries at the grain boundaries) and the external size effects (electron scattering at the outer boundaries of the sample). As a result, the kinetic coefficients essentially depend on the internal structure, thickness, and degrees of surface roughness of the conductor. The size effects considered in the review are used to analyze the transport effects in polycrystalline films, and the given asymptotic expressions are used to calculate the electron transport parameters in Al and Ni monoblock films. Shown, that agreement between the experimental and theoretical values of conductivity and temperature coefficient of resistance in each specific case is achieved by using the grain-boundary scattering coeeficient as the adjusted parameter. The value of this coefficient is: 0,37 􀁹 0,46 (Ni films) and 0,09 􀁹 0,3 (Al films) while calculating the conductivity, and 0,37 􀁹 0,40 (Ni films) and 0,15 􀁹 0,36 (Al films) while calculating the temperature coefficient of resistance. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3531