Ein experimenteller Beitrag zur Theorie des elektrischen Widerstandes der Metalle

Abstract

Es wird eine Meßzelle beschrieben, mit der bei einem Druck von p ≦ 5·10-9 Torr der elektrische Widerstand dünner, auf einem Glasträger aufgedampfter Alkalimetallschichten bei 90°K und 60°K in Abhängigkeit von der Schichtdicke gemessen wurde. An denselben Schichten wurde auch ihre Thermospannung gegen Platin als Bezugsmetall in Abhängigkeit von der Schichtdicke gemessen. Aus dem experimentell ermittelten Verlauf des spezifischen elektrischen Widerstandes von Kalium, Rubidium und Cäsium als Funktion der Schichtdicke wurde die mittlere freie Weglänge der Leitungselektronen bestimmt und das Verhältnis der Leitungselektronen zur Zahl der Atome berechnet. An Schichten, deren Dicke größer als die mittlere freie Weglänge ist, wurde für die thermische Widerstandsänderung dρ/dT der Wert des kompakten Metalles gefunden. Das bedeutet, daß in dünnen Schichten der Idealwiderstand genau so groß ist wie der im unendlich ausgedehnten Metall. Der höhere spezifische Widerstand dünner Aufdampfschichten wird nur durch die höhere Konzentration der Gitterfehler und durch die nicht mehr vernachlässigbare Wechselwirkung der Elektronen mit den Grenzflächen verursacht. Daher konnte die mittlere freie Weglänge l∞ in die beiden Anteile li, die den Gitterschwingungen und lr, die den Gitterfehlern zuzuordnen sind, aufgespalten werden. Ferner konnte die Möglichkeit einer neuen Methode der Schichtdickebestimmung nachgewiesen werden. Aus dem Verlauf der Thermospannung als Funktion der Schichtdicke wurde die Abhängigkeit der mittleren freien Weglänge von der Energie der Leitungselektronen ermittelt. Die Voraussage der BLOCH-schen Theorie: li=a E2 wird vom Experiment für Kalium und Rubidium bestätigt. Für Cäsium ergibt sich jedoch ein Exponent, der zwischen 6 und 9 liegt.