銀鈀合金厚膜之電子-聲子散射時間研究

Abstract

電子在固體中的傳導性質，在凝態物理中是一個很重要的課題。然而，在無序系統中的電子-聲子交互作用與電子-電子交互作用無論在理論上與實驗上都還沒有一個定論。近年來電子-聲子散射時間在理論上有一較一致的預測： ，其中 為電子-聲子散射時間， 為電子彈性平均自由徑（即代表系統的無序程度）。然而在實驗上所觀測到的電子-聲子散射時間與溫度的關係為： ， 、 或4。因此我們實驗室這幾年一直致力於電子-聲子散射時間的研究，希望透過研究不同的維度、材料、比例、製程方法，找出電子-聲子散射時間與溫度和無序程度的關係。 我們選擇三維銀鈀合金Pd60Ag40為研究系統，使用DC濺鍍與RF濺鍍製備我們的樣品，並利用改變濺鍍速率，來調整樣品的無序程度，我們所製備的樣品的電阻率範圍為： 。因此我們不但可以量到電子-聲子散射時間對溫度的關係，更可以量測到不易測量的電子-聲子散射時間與無序程度的關係，以提供給理論學者更多的驗證資訊。 在量測電子-聲子散射時間上，我們利用已發展成熟的弱局域效應所預測的磁電阻公式，與我們在低溫系統中定溫下外加磁場所量得的磁電阻作比較，從而得出電子-聲子散射時間。我們所得到的電子-聲子散射時間與溫度及電子彈性平均自由徑的關係為： ，以現有的理論都無法解釋這個結果。 此外我們也量測電阻率在低溫中與溫度變化的關係來研究電子-電子交互作用。一般在低溫下電阻率應為一常數即殘餘電阻率，但在銀鈀合金中由於有電子-電子交互作用的結果，使得電阻率變化隨著溫度下降而到一最小值後反而隨著溫度的下降而上升。在三維系統中隨著溫度下降而上升的電阻率是 ，但我們觀察電阻率在溫度4K以下隨著溫度下降而上升卻偏離 ，原因為除了電子-電子交互作用所引起的電阻率變化外，還必須包括由於鈀元素之d軌域所引起的對銀元素的s軌域之導電電子的s d軌域散射，我們的實驗數據也可以提供研究s d軌域散射的學者們作為參考與驗證。