電子、磁性與光學材料

純銅由晶格振動造成的電阻率在300 K為1.70 µΩ·cm,在77 K為0.20 µΩ·cm。加入雜質後,與溫度無關的殘留電阻率成為0.40 µΩ·cm的銅合金,依馬提森法則,其電阻率比 ρ(300 K)/ρ(77 K) 最接近下列何者?

  1. A約8.5
  2. B約10.5
  3. C約3.5
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正確答案:C. 約3.5

依馬提森法則,總電阻率是與溫度相關的晶格振動成分,以及與溫度無關的雜質、缺陷成分之和 ρ = ρ_th(T) + ρ_res。300 K時為 1.70 + 0.40 = 2.10 µΩ·cm,77 K時為 0.20 + 0.40 = 0.60 µΩ·cm,因此比值為 2.10/0.60 = 3.5。約8.5是只取純銅晶格振動成分的比(1.70/0.20),忽略了殘留電阻。約10.5是只在300 K的值加上殘留電阻的 (1.70 + 0.40)/0.20,忽略了殘留電阻在兩個溫度都同樣加上。溫度越低,殘留電阻所占的比例越大,因此室溫與極低溫的電阻比(殘留電阻比)用於評估金屬的純度與缺陷量。

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