抵抗率と結晶性について

質問

学校の実験で薄膜を作製しその抵抗率を測定したところ、結晶性がよくなると抵抗率が上がるという結果がでたのですが、その原理(理由)がわかりません。
わかる方ぜひ教えてください。

回答No.3

satomichi

半導体の場合は、結晶性が良くなれば抵抗率は上がります。
教科書にもあるように真性半導体の抵抗率は高く、不純物半導体のそれが低くなる、とあることからもわかります。
不純物を混ぜることによって、結果として結晶性は下がっています。
また、この不純物からキャリアが生成されますので抵抗率は下がります。

回答No.2

apple-man

>学校の実験で薄膜を作製し

何の薄膜でしょうか？

＞結晶性がよくなる

　どんな方法で結晶性を確認してますか？　XRD?　RHEED？

＞その原理(理由)がわかりません。

　薄膜の種類にもよりますが、電子の散乱が小さくなり
平均自由行程が伸びたためでしょう。
　結晶の周期構造と電気抵抗の関係は固体物理学と題した
本などに詳しく載っています。

　また化合物によって２次元的電気伝導をするものがあり、
結晶性（配向性？）の影響と思っていると、膜厚の影響が
出ている場合もあります。
　この場合だと、膜厚が薄くなると３次元方向への散乱
効果が小さくなり抵抗率が下がる場合があります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
材料にはGaSbを使用しました。結晶性はXRDにより測定しました。
膜厚も関係するんですね？ちなみに抵抗率は2μΩ・m～130μΩ・mと変化していきました。これって抵抗率が上がったって言うんですよね？？？
回答とても参考になりました。ありがとうございました。

回答No.1

a0123456789

薄膜の材質はなんですか？金属、半導体、導電性の有機物、セラミックス？
また、結晶性が良くなるというのは、１）結晶化率が高い、２）配向性が高い、３）結晶欠陥(空孔、転移)が少ない、４）その他　のどれでしょうか？
後、お尋ねの抵抗率は電気抵抗率でいいのでしょうか？(以下は、電気抵抗率として回答しています)

一般に金属等での電気抵抗率は、電気担体である電子の流れを阻害する欠陥(空孔、転移、結晶粒界　等)が少ないほど電子が流れやすくなります。よって電気抵抗率は下がります。

本件では、逆に結晶性の向上により抵抗率が上がるということなので、結晶性の向上により電荷担体が動きにくくなっているとこが推定されます。このような例としては、セラミックス等でイオンが電荷担体となっていてイオンが結晶中の空孔等の点欠陥を介して移動するメカニズムの際にみられることがあります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
材料は半導体(GaSb)を使用しました。結晶性がよくなったというのは、どれにあてはまるのかわからないんですが、XRDより半値幅の値をとった結果です。
抵抗率は結晶性がよくなるにつれて2μΩ・m～130μΩ・mと変わっていったんですが、これは上がったって言うんですよね？(もしかして下がったってことなんですか？)
回答に質問してしまってすいません。
でも、とても参考になりました。