非磁性金屬顆粒薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和電輸運(yùn)特性研究.pdf

1、經(jīng)典逾滲理論在解釋納米顆粒系統(tǒng)巨霍爾效應(yīng)等現(xiàn)象方面具有一定的局限性,這促進(jìn)了量子逾滲理論的發(fā)展。Wan和Sheng等人在量子干涉作用模型基礎(chǔ)上建立了一種量子逾滲理論,對逾滲系統(tǒng)在量子逾滲閾值附近的一些反?，F(xiàn)象作出了解釋。X.X.Zhang小組對Cu-SiO2體系進(jìn)行了研究,觀察到巨霍爾效應(yīng),這與量子逾滲模型是相符的。但除此之外,相關(guān)的實驗報道幾乎沒有。基于此因為,我們利用磁控濺射方法制備了Mo-SnO2和Al-AlN非磁性金屬顆粒薄膜,

2、對其微觀結(jié)構(gòu)和電輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)了巨霍爾效應(yīng),并討論了微觀結(jié)構(gòu)對電輸運(yùn)性質(zhì)的影響。
　　 微觀結(jié)構(gòu)分析表明,我們的薄膜都表現(xiàn)出很好的納米顆粒結(jié)構(gòu),即納米量級的金屬顆粒分布于非晶狀態(tài)的母體當(dāng)中。
　　 隨著金屬體積分?jǐn)?shù)的降低,兩個體系的非金屬性增強(qiáng),并在Al-AlN體系發(fā)現(xiàn)了金屬.絕緣體轉(zhuǎn)變。對Mo-SnO2體系來說,溫度越低,電阻率隨著金屬體積分?jǐn)?shù)的變化越明顯。根據(jù)三維逾滲理論對電阻率的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,確定該體

3、系的經(jīng)典逾滲閾值在0.32附近,與三維鍵逾滲模型的理論值0.3117±0.0003非常接近。對Al-AlN體系,我們發(fā)現(xiàn),在一定的溫度區(qū)間,電導(dǎo)率與lnT成正比關(guān)系,與K.B.Efetpov的理論能夠很好的符合。
　　 隨著金屬體積分?jǐn)?shù)的減小,兩個體系的霍爾系數(shù)逐漸增大。Mo-SnO2體系,當(dāng)體積分?jǐn)?shù)減小至0.359時,霍爾系數(shù)達(dá)到最大值1.55×10-8m3／C,最大值與最小值的比約800,增大了近3個數(shù)量級。
　　

4、兩個體系的磁電阻都為正值。Al-AlN體系的磁電阻隨N2分壓的增大而增大。Mo-SnO2體系的磁電阻隨金屬體積分?jǐn)?shù)的增大而增大。利用三維弱局域理論,并考慮自旋-軌道耦合以及Maki-Thompson超導(dǎo)漲落效應(yīng)的貢獻(xiàn),對該體系的磁電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以計算出退相干長度Lφ。當(dāng)金屬體積分?jǐn)?shù)在量子逾滲閾值附近時(x=0.359),樣品內(nèi)部存在的大量微結(jié)構(gòu)的尺寸約0.7～3 nm,遠(yuǎn)小于此時的Lφ。這時顆粒之間的局域量子干涉作用對系統(tǒng)的電輸運(yùn)