Les propriétés électroniques des couches minces diffèrent significativement de celles des matériaux massifs, et certains effets physiques observés sur les couches minces sont difficiles à retrouver sur les matériaux massifs.
Pour les métaux massifs, la résistance diminue avec la température. À haute température, la résistance diminue d'un facteur 1, tandis qu'à basse température, elle diminue d'un facteur 5. En revanche, pour les couches minces, le comportement est tout à fait différent. D'une part, la résistivité des couches minces est supérieure à celle des métaux massifs, et d'autre part, elle diminue plus rapidement lorsque la température baisse. Ceci s'explique par une contribution plus importante de la diffusion de surface à la résistance des couches minces.
Une autre manifestation de la conductivité anormale des couches minces est l'influence d'un champ magnétique sur leur résistance. La résistance d'une couche mince soumise à un champ magnétique externe est supérieure à celle d'un matériau massif. Ceci s'explique par le fait que, lors du déplacement de la couche le long d'une trajectoire spirale, si le rayon de cette spirale est supérieur à l'épaisseur de la couche, les électrons sont diffusés à sa surface, ce qui engendre une résistance supplémentaire. Par conséquent, la résistance de la couche est supérieure à celle du matériau massif. Elle est également supérieure à celle de la couche en l'absence de champ magnétique. Cette dépendance de la résistance de la couche au champ magnétique est appelée effet de magnétorésistance, généralement utilisé pour mesurer l'intensité du champ magnétique. On observe ce phénomène, par exemple, dans les cellules solaires à couches minces de a-Si, CunSe2 et CaSe, ainsi que dans les matériaux Al2O3, CeO2, CuS, CoO2, CO3O4, CuO, MgF2, SiO2, TiO2, ZnS, ZrO2, etc.
Date de publication : 11 août 2023