Удельное электрическое сопротивление островковых пленок

Хорошо известно, что при толщине металлических пленок ниже некоторой критической их удельное электросопротивление может резко возрастать до значений, на несколько порядков превышающих удельное сопротивление массивных образцов. При неко­торой толщине пленки, определяемой температурой подложки, на кривой зависимости сопротивления от толщины наблюдается резкий изгиб. Это резкое изменение слишком велико, чтобы его можно было объяснить уменьшением длины свободного пробега электронов при уменьшении толщины пленки. Поэтому следует заключить, что резкое изменение сопротивления совпадает с мо­ментом соприкосновения и срастания островков в сплошную пленку.

В более тонких пленках сопротивление определяется рас­стоянием между островками, через которое должны «переска­кивать» электрические заряды для возникновения электрического тока; при этом величина сопротивления самих металличе­ских островков несущественна. Собственное сопротивление ме­талла является основной составляющей общего сопротивления пленки только в том случае, когда достаточное количество ост­ровков срастается и образует непрерывный путь для электриче­ского тока. Поскольку эти два механизма резко отличаются один от другого, не удивительно, что сопротивление пленки меняется на много порядков при переходе ее |из одного структурного со­стояния в другое. Удельное сопротивление типичных островковых пленок может в 10⁶ раз превышать удельное сопротивление массивных образцов. Но еще более характерным признаком осо­бого механизма проводимости островковых пленок является то, что такие пленки обладают отрицательным температурным ко­эффициентом сопротивления. Более того, в широком интервале температур изменение сопротивления таких пленок следует экс­поненциальной зависимости Аррениуса.

Измерение и интерпретация электрических свойств пленок такого типа были выполнены многими исследователями. Поскольку отрицательный коэффициент сопротивления предпо­лагает наличие активационного пронесу, в качестве возмож­ного механизма проводимости выдвигался перенос элек­тронов между отдельными частицами или зернами пленки по­средством термоэлектронной эмиссии. В ряде случае величина термоэлектронного тока экспоненциально зависит от высоты по­тенциального барьера между островками.