journal article·2010-07-27

Electron Scattering and Electrical Conductance in Polycrystalline Metallic Films and Wires: Impact of Grain Boundary Scattering Related to Melting Point

Y. F. Zhu, X. Y. Lang, W. T. Zheng, Q. Jiang

ACS Nano· Volume 4· Issue 7
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Abstract

For electrical conductance in polycrystalline metallic films and wires, the reflection coefficient of electrons at grain boundaries is explored and found to be proportional to the square root of the melting points of metals. As validated by available experimental results, this exploration enables classical models to take an essential role in theoretically predicting the electrical conductance of low-dimensional metals. One thus sees that the mechanism dominating the suppression of electrical conductance is transformed from the surface scattering into the grain boundary scattering as the ratio of film thickness (or wire diameter) to grain size rises. Furthermore, the impact of grain boundary scattering becomes less important for metals with lower melting points.
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Research context

OpenAlex topics: Copper Interconnects and Reliability · Surface and Thin Film Phenomena · Semiconductor materials and devices

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Affiliations

Key Laboratory of Automobile Materials (Jilin University), Ministry of Education, and School of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China

References (80)

Show source-provided references
1. Ono T. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 94 · 20680610.1103/PhysRevLett.94.206806 ↗
2. Boukai A. · Adv. Mater. · 2006 · 18 · 86410.1002/adma.200502194 ↗
3. Sun T. · Phys. Rev. B · 2009 · 79 · 041402(R)10.1103/PhysRevB.79.041402 ↗
4. Kitaoka Y. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 95 · 05211010.1063/1.3202418 ↗
5. Sondheimer E. H. · Adv. Phys. · 1952 · 1 · 110.1080/00018735200101151 ↗
6. Mayadas A. F. · Phys. Rev. B · 1970 · 1 · 138210.1103/PhysRevB.1.1382 ↗
7. Au Yeung T. C. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 15541710.1103/PhysRevB.72.155417 ↗
8. Dingle R. B. · Proc. R. Soc., A · 1950 · 201 · 545
9. Soffer S. B. · J. Appl. Phys. · 1967 · 38 · 171010.1063/1.1709746 ↗
10. Reiss G. · Phys. Rev. Lett. · 1986 · 56 · 210010.1103/PhysRevLett.56.2100 ↗
11. Fuchs K. · Proc. Camb. Phil. Soc. · 1938 · 34 · 10010.1017/S0305004100019952 ↗
12. Campbell D. S. · 196
13. Larson D. C. · Appl. Phys. Lett. · 1964 · 5 · 15510.1063/1.1754095 ↗
14. Lim J. W. · J. Appl. Phys. · 2006 · 99 · 09490910.1063/1.2194247 ↗
15. Lim J. W. · Appl. Surf. Sci. · 2003 · 217 · 9510.1016/S0169-4332(03)00522-1 ↗
16. Zhu Y. F. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 95 · 08311010.1063/1.3212858 ↗
17. Parrott J. E. · Proc. Phys. Soc. · 1965 · 85 · 114310.1088/0370-1328/85/6/312 ↗
18. Brändli G. · Helv. Phys. Acta · 1965 · 38 · 801
19. Knäbchen A. · J. Phys.: Condens. Matter · 1991 · 3 · 6989
20. Flügge S. · 1952
21. Smith J. R. · Phys. Rev. B · 1986 · 34 · 2239
22. Gleiter H. · Acta Mater. · 2000 · 48 · 110.1016/S1359-6454(99)00285-2 ↗
23. Ramaswamy G. · J. Phys. D · 1997 · 30 · L510.1088/0022-3727/30/5/001 ↗
24. Schneider M. A. · Appl. Phys. Lett. · 1996 · 69 · 132710.1063/1.117583 ↗
25. Sambles J. R. · Phil. Trans. R. Soc. · 1982 · 304 · 365
26. Charton C. · Thin Solid Films · 2004 · 449 · 10010.1016/S0040-6090(03)01407-X ↗
27. Fenn M. · J. Phys.: Condens. Matter · 1998 · 10 · 1707
28. Emre Yarimbiyik A. · Microelectron. Reliab. · 2009 · 49 · 12710.1016/j.microrel.2008.11.003 ↗
29. Qian L. H. · Scr. Mater. · 2004 · 50 · 140710.1016/j.scriptamat.2004.02.026 ↗
30. Chen G. · Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. · 2005 · 80 · 65910.1007/s00339-003-2321-3 ↗
31. Van Attekum P. M. T. M. · Phys. Rev. B · 1984 · 29 · 64510.1103/PhysRevB.29.645 ↗
32. Marom H. · Thin Solid Films · 2006 · 510 · 6210.1016/j.tsf.2005.12.155 ↗
33. Marom H. · J. Appl. Phys. · 2004 · 96 · 331910.1063/1.1784552 ↗
34. Artunç N. · Surf. Coat. Technol. · 2007 · 201 · 837710.1016/j.surfcoat.2006.03.068 ↗
35. Smith J. R. · Phys. Rev. · 1969 · 181 · 52210.1103/PhysRev.181.522 ↗
36. Halasy S. · J. Phys.: Condens. Matter · 1998 · 10 · 10815
37. Jiang Q. · Surf. Sci. Rep. · 2008 · 63 · 42710.1016/j.surfrep.2008.07.001 ↗
38. Dimoulas A. · Appl. Phys. Lett. · 2006 · 89 · 25211010.1063/1.2410241 ↗
39. Fomenko V. S. · 1981
40. Liu W. · Phys. Rev. B · 2007 · 75 · 23532210.1103/PhysRevB.75.235322 ↗
41. Lu H. M. · Colloids Surf., A · 2006 · 278 · 16010.1016/j.colsurfa.2005.12.015 ↗
42. Lita A. E. · J. Appl. Phys. · 1999 · 85 · 87610.1063/1.369206 ↗
43. Thompson C. V. · Annu. Rev. Mater. Sci. · 1990 · 20 · 24510.1146/annurev.ms.20.080190.001333 ↗
44. Marom H. · Phys. Rev. B · 2006 · 74 · 04541110.1103/PhysRevB.74.045411 ↗
45. Guillaumond, J. F.; Arnaud, L.; Mourier, T.; Fayolle, M.; Pesci, O.; Reimbold, G.Proceedings of the IEEE 2003 International,p132.
46. Wu W. · Appl. Phys. Lett. · 2004 · 84 · 283810.1063/1.1703844 ↗
47. Casimir H. B. G. · Physica (Amsterdam) · 1938 · 5 · 49510.1016/S0031-8914(38)80162-2 ↗
48. De Vries J. W. C. · J. Phys. F: Met. Phys. · 1987 · 17 · 194510.1088/0305-4608/17/9/019 ↗
49. Skriver H. L. · Phys. Rev. B · 1992 · 46 · 715710.1103/PhysRevB.46.7157 ↗
50. Ashcroft N. W. · 1976
51. Hauder M. · Appl. Phys. Lett. · 2001 · 78 · 83810.1063/1.1345801 ↗
52. De Vries J. W. C. · Thin Solid Films · 1988 · 167 · 2510.1016/0040-6090(88)90478-6 ↗
53. Salvadori M. C. · Surf. Rev. Lett. · 2004 · 11 · 22310.1142/S0218625X04006086 ↗
54. Karim S. · Phys. E · 2008 · 40 · 317310.1016/j.physe.2008.05.011 ↗
55. WebElements.www.webelements.com.
56. Barnat E. V. · J. Appl. Phys. · 2002 · 91 · 166710.1063/1.1430530 ↗
57. Steinhögl W. · J. Appl. Phys. · 2005 · 97 · 02370610.1063/1.1834982 ↗
58. Huang Q. J. · J. Appl. Phys. · 2008 · 104 · 02370910.1063/1.2956703 ↗
59. Steinhögl W. · Phys. Rev. B · 2002 · 66 · 07541410.1103/PhysRevB.66.075414 ↗
60. Aus M. J. · J. Appl. Phys. · 1994 · 75 · 363210.1063/1.356076 ↗
61. Avrekh M. · Appl. Surf. Sci. · 2000 · 158 · 21710.1016/S0169-4332(00)00021-0 ↗
62. Larson D. C. · Appl. Phys. Lett. · 1964 · 5 · 15510.1063/1.1754095 ↗
63. Ou M. N. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 92 · 06310110.1063/1.2839572 ↗
64. Fischer G. · Solid State Commun. · 1980 · 35 · 79310.1016/0038-1098(80)91076-5 ↗
65. Bandyopadhyay S. K. · J. Phys. D: Appl. Phys. · 1979 · 12 · 95310.1088/0022-3727/12/6/018 ↗
66. Tochitskii E. I. · Phys. Status Solidi A · 1980 · 61 · K2110.1002/pssa.2210610145 ↗
67. Mannan K. M. · J. Phys. F: Met. Phys. · 1975 · 5 · 168710.1088/0305-4608/5/9/009 ↗
68. Zhang W. · J. Vac. Sci. Technol., B · 2004 · 22 · 183010.1116/1.1771666 ↗
69. Artunç N. · J. Phys.: Condens. Matter · 1993 · 5 · 559
70. Kuan T. S. · 2000 · D7.1.1
71. Zhang Q. G. · J. Phys.: Condens. Matter · 2006 · 18 · 7937
72. Botcharova E. · Acta Mater. · 2006 · 54 · 333310.1016/j.actamat.2006.03.021 ↗
73. Ederth J. · Mater. Res. Soc. Symp. Proc. · 2000 · 581 · 54110.1557/PROC-581-541 ↗
74. Cheng S. · Acta Mater. · 2005 · 53 · 152110.1016/j.actamat.2004.12.005 ↗
75. Kita E. · IEEE Trans. Magn. · 1996 · 32 · 448710.1109/20.538906 ↗
76. Liu H. D. · Thin Solid Films · 2001 · 384 · 15110.1016/S0040-6090(00)01818-6 ↗
77. Kim C. U. · J. Electron. Mater. · 2003 · 32 · 98210.1007/s11664-003-0079-1 ↗
78. Shimada M. · J. Vac. Sci. Technol. B · 2006 · 24 · 19010.1116/1.2151910 ↗
79. Maîtrejean S. · Microelectro. Engin. · 2006 · 83 · 239610.1016/j.mee.2006.10.044 ↗
80. Durkan C. · Phys. Rev. B · 2000 · 61 · 1421510.1103/PhysRevB.61.14215 ↗