材料表面薄膜技术.doc

PiezoresistanceandelectricalresistivityofPd,Au,andCufilms:电子隧道效应与表面粗糙度对薄膜电阻的影响。meanfreepathandeffectivedensityofconductionelecteonsinpolycrystallinemetalfilmsd电子自由程对多晶金属电阻率的影响。Theelectricalconductivityofthinmetalfilmswithverysmoothsurfaces具有光滑表面的金属薄膜的电导率(1)金属薄膜电阻率与表面粗糙度、残余应力的关系唐武1,邓龙江1,徐可为2,JianLu3(,四川成都610054)(,陕西西安710049)薄膜表面的粗糙度可通过原子力显微镜测量,残余应力采用光学干涉的方法测定。电阻率与表面粗糙度的关系:随着表面粗糙度的增加薄膜的电阻率一直在增加,有关薄膜表面散射对薄膜电导的影响,已经有很多人作过研究,目前认为比较符合实际情况的是法奇斯(Fuchs).桑德海默尔(Sondheimer)理论。由桑德海默尔推导的薄膜电阻率的表达式很繁,当t>2时,在应用上可取近似表达式:一般的金属电子自由程大概为在50℃时大概20-30,镍镉或者康铜,当厚度T=10,即厚度为300nm时,根据上式计算得:反射所占比例为P,漫反射所占比例为(1-P),对于同样的薄膜,改善表面光滑程度,可以使薄膜电阻率降低。表面高低起伏越大,粗糙度值就越大,电子与之碰撞的几率就越多,在电场方向降低的传输速度就加快,导致薄膜电导率下降,相应电阻率升高。也就是说,表面粗糙度越大,t[12】等人对溅射Cu膜研究发现,随残余拉应力增加,薄膜电阻率增大;研究认为,电阻率与残余应力之间的这种对应关系,可能和薄膜的晶体取向有关。从前期研究中已经知道,对面心立方金属,薄膜残余应力与晶体取向有内在的联系【16l。薄膜残余拉应力随(111)取向增强而增大。、、、电子一表面的碰撞有关,这就必然会涉及到晶界、晶格和表面的状态。对应于表面能,密排面(111)对应的表面能最小;对应于应变能,(111)取向的晶粒中应变能密度最大。也就是说,随着残余拉应力的增加,薄膜(111)取向呈增强的态势。此时,薄膜中应变能集聚越多,导致晶粒变形越厉害,晶界扭曲程度增加,晶界对电子造成的散射就会越显著,薄膜电阻率相应增大。Tseng[171等人对Al和W膜的研究进一步证实了上述结果。(2)陶瓷基体表面粗糙度对Ni-Cr薄膜换能元性能的影响王广海,