Транспортні розмірні ефекти у двошарових полікристалічних плівках

Abstract

В огляді систематизовано результати теоретичних досліджень транспортних розмірних ефектів у двошарових полікристалічних плівках (ДП), кінетичні характеристики яких суттєво відріжняються від відповідних характеристик масивних металів і тонких плівок. Однією з головних причин такої відмінности є взаємодія носіїв заряду із зовнішніми межами і межею поділу шарів металу (зовнішній розмірний ефект) та взаємодія електронів з міжкристалітними межами (внутрішній розмірний ефект). Така взаємодія призводить до додаткового розсіяння носіїв заряду, і транспортні коефіцієнти можуть бути значно менші (більші) за кінетичні коефіцієнти металів, з яких виготовлено окремі шари металу. Внаслідок зерномежової низькотемпературної взаємної дифузії металів в ДП розсівна здатність міжкристалітних меж змінюється, що призводить до зміни провідности двошарової плівки. Дослідження такої зміни дозволяє визначити коефіцієнт зерномежової дифузії. Теоретично розглянуті в огляді ефекти можна використати для аналізи транспортних ефектів у двошаровій полікристалічній плівці та для оцінки коефіцієнта зерномежової дифузії.

В обзоре систематизированы результаты теоретического исследования транспортных размерных эффектов в двухслойной поликристаллической пленке (ДП) кинетические характеристики которой существенно отличаются от соответствующих характеристик массивных металлов и тонких пленок. Одной из основных причин такого отличия является взаимодействие носителей заряда с внешними поверхностями и границей раздела (внешний размерный эффект) и взаимодействие электронов с межкристаллитными границами (внутренний размерный эффект). Такое взаимодействие приводит к дополнительному рассеянию носителей заряда, и транспортные коэффициенты могут быть значительно меньше (больше) кинетических коэффициентов металлов, из которых изготовлены отдельные слои металла. Вследствие низкотемпературной зернограничной взаимной диффузии металлов рассеивающая способность межкристаллитных границ изменяется, что приводит к изменению проводимости двухслойной пленки. Исследование такого изменения позволяет определить коэффициент зернограничной диффузии. Теоретически рассмотренные в обзоре эффекты могут быть использованы для анализа транспортных коэффициентов в двухслойной поликристаллической пленке и для оценки коэффициента зернограничной диффузии.

We have systemized the results of theoretical investigations of different size effects in transport phenomena in bilayer polycrystalline films (BF), whose kinetic characteristics are essentially different as compared with the characteristics of bulk metals and thin films. A primary reason is a scattering of the charge carriers at both the external boundaries and the interlayer interface (the external size effect) and at the grain boundaries (the internal size effect). As a result of the scattering, the transport coefficients may be decreased (or increased) essentially with respect to the coefficients of metals, which formed the BF. The low-temperature grain-boundary interdiffusion of metals in bilayer films leads to some changes in the scattering power of the grain boundaries, and consequently, it leads to changes of the conductivity of the BF. Investigating the changes, we may determine the coefficients of the grain-boundary diffusion. The effects investigated theoretically in our review may be used for both the analysis of transport phenomena in bilayer polycrystalline films and the estimation of coefficients of the grain-boundary diffusion.