Материаловедение и материалы электронных средств. Фролова Т.Н. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВлГУ | Владимир

Составители: 

Рубрика: 

5
Влияние примесей и структурных дефектов на удельное сопро-
тивление.
Примеси и структурные дефекты увеличивают удельное сопро-
тивление металлов. В соответствии с правилом Маттиссена
т ocт
ρ
=
ρ
+
ρ
, Ом·м, (1.8)
где ρ
т
– удельное электрическое сопротивление, обусловленное рассеянием
электронов на тепловых колебаниях узлов кристаллической решетки;
Ом·м, ρ
ост
= ρ
пр
+ ρ
деф
– остаточное удельное сопротивление, Ом·м, обу-
словленное рассеянием электронов на статических дефектах структуры:
примесных атомах (ρ
пр
) и собственных дефектах структуры (ρ
деф
). Наибо-
лее существенный вклад в остаточное сопротивление вносит рассеяние на
примесях. При малом содержании примесей удельное сопротивление воз-
растает пропорционально концентрации примесных атомов. Кроме приме-
сей некоторый вклад в остаточное сопротивление вносят собственные де-
фекты структуры – вакансии, атомы внедрения, дислокации, границы зе-
рен. Остаточное сопротивление представляет собой характеристику хими-
ческой
чистоты и структурного совершенства металла. Для оценки содер-
жания примесей измеряют отношение удельного сопротивления металла
при комнатной температуре и температуре жидкого гелия: β = ρ
300
/ρ
4,2
.
Удельное сопротивление металлических сплавов, имеющих струк-
туру неупорядоченного твердого раствора, ρ
ост
может существенно пре-
вышать ρ
т
. Для многих двухкомпонентных сплавов металлов, не принад-
лежащих к числу переходных или редкоземельных элементов, зависимость
ρ
ост
от состава описывается законом Нордгейма
ocт
(1 )
AB B
CX X CX X
ρ
==−, Ом·м, (1.9)
где
C – константа, зависящая от природы сплава; X
A
, X
B
– атомные доли
компонентов в сплаве.
Размерный эффект в тонких пленках. Удельное сопротивление
металла в тонкой пленке больше удельного сопротивление того же металла
в виде объемного образца. В пленках очень малой толщины имеются ост-
ровки металла. В пленках островковой структуры (дисперсированных)
проводимость имеет полупроводниковый характер. В сплошных пленках,
толщина которых соизмерима с длиной свободного пробега электронов,
удельное сопротивление увеличивается вследствие соударения электронов
с поверхностью пленки.
Зависимость удельного сопротивления от толщины пленки описыва-
ется эмпирической формулой Фукса, которая имеет вид 
     Влияние примесей и структурных дефектов на удельное сопро-
тивление. Примеси и структурные дефекты увеличивают удельное сопро-
тивление металлов. В соответствии с правилом Маттиссена
                            ρ = ρт + ρocт , Ом·м,              (1.8)
где ρт – удельное электрическое сопротивление, обусловленное рассеянием
электронов на тепловых колебаниях узлов кристаллической решетки;
Ом·м, ρост = ρпр + ρдеф – остаточное удельное сопротивление, Ом·м, обу-
словленное рассеянием электронов на статических дефектах структуры:
примесных атомах (ρпр) и собственных дефектах структуры (ρдеф). Наибо-
лее существенный вклад в остаточное сопротивление вносит рассеяние на
примесях. При малом содержании примесей удельное сопротивление воз-
растает пропорционально концентрации примесных атомов. Кроме приме-
сей некоторый вклад в остаточное сопротивление вносят собственные де-
фекты структуры – вакансии, атомы внедрения, дислокации, границы зе-
рен. Остаточное сопротивление представляет собой характеристику хими-
ческой чистоты и структурного совершенства металла. Для оценки содер-
жания примесей измеряют отношение удельного сопротивления металла
при комнатной температуре и температуре жидкого гелия: β = ρ300/ρ4,2 .
       Удельное сопротивление металлических сплавов, имеющих струк-
туру неупорядоченного твердого раствора, ρост может существенно пре-
вышать ρт. Для многих двухкомпонентных сплавов металлов, не принад-
лежащих к числу переходных или редкоземельных элементов, зависимость
ρост от состава описывается законом Нордгейма
                        ρocт = CX A X B = CX (1 − X B ) , Ом·м,      (1.9)
где C – константа, зависящая от природы сплава; XA, XB – атомные доли
компонентов в сплаве.
      Размерный эффект в тонких пленках. Удельное сопротивление
металла в тонкой пленке больше удельного сопротивление того же металла
в виде объемного образца. В пленках очень малой толщины имеются ост-
ровки металла. В пленках островковой структуры (дисперсированных)
проводимость имеет полупроводниковый характер. В сплошных пленках,
толщина которых соизмерима с длиной свободного пробега электронов,
удельное сопротивление увеличивается вследствие соударения электронов
с поверхностью пленки.
      Зависимость удельного сопротивления от толщины пленки описыва-
ется эмпирической формулой Фукса, которая имеет вид



                                    5

Страницы