Die elektronischen Eigenschaften dünner Filme unterscheiden sich erheblich von denen massiver Materialien, und einige physikalische Effekte, die bei dünnen Filmen auftreten, sind bei massiven Materialien nur schwer zu finden.
Bei Metallen sinkt der Widerstand mit sinkender Temperatur. Bei hohen Temperaturen sinkt der Widerstand nur um das Fünffache, bei niedrigen Temperaturen um das Fünffache. Bei dünnen Schichten verhält es sich jedoch völlig anders. Einerseits ist der spezifische Widerstand dünner Schichten höher als der von Metallen, andererseits sinkt er bei sinkender Temperatur schneller als der von Metallen. Dies liegt daran, dass bei dünnen Schichten der Beitrag der Oberflächenstreuung zum Widerstand größer ist.
Eine weitere Manifestation einer anormalen Leitfähigkeit dünner Filme ist der Einfluss von Magnetfeldern auf ihren Widerstand. Unter Einwirkung eines externen Magnetfelds ist der Widerstand eines dünnen Films größer als der eines blockartigen Materials. Der Grund dafür ist, dass sich bei der spiralförmigen Bewegung des Films, sofern der Radius der Spirale größer als seine Dicke ist, Elektronen an der Oberfläche streuen. Dies führt zu einem zusätzlichen Widerstand, der dazu führt, dass der Widerstand des Films größer ist als der des blockartigen Materials. Gleichzeitig ist er auch größer als der Widerstand des Films ohne Einwirkung eines Magnetfelds. Diese Abhängigkeit des Filmwiderstands vom Magnetfeld wird als Magnetowiderstandseffekt bezeichnet und üblicherweise zur Messung der magnetischen Feldstärke verwendet. Beispiele hierfür sind a-Si-, CuInSe2- und CaSe-Dünnschicht-Solarzellen sowie Al2O3, CeO, CuS, CoO2, CO3O4, CuO, MgF2, SiO, TiO2, ZnS, ZrO usw.
Veröffentlichungszeit: 11. August 2023