低溫알칼리 金屬의 電氣抵抗에 대한 bloch 法則으로부터의 偏倚

Abstract

本 論文에서는 알카리金屬의 온도변화에 따른 特히 低溫에서의 電氣抵抗의 변화를 분석하였다. 電氣抵抗의 기저를 이루어온 Bloch法則은 電氣抵抗이 高溫에서는 溫度(T)에 비례하고, 低溫에서는 T^(5)에 비례하여 급격한 변화가 일어난다는 것이다. 그러나 Bloch의 T^(5)法則은 低溫에서 알카리金屬의 電氣抵抗을 완전히 나타내주지는 않는다. 低溫에서는 Umklapp寄與에 의한 特性을 고려해야 한다. 또한 電氣抵抗은 phonon drag을 고려하지 않고 얻어지는 T^(5) 依存性보다는 극저온에서는 溫度에 따라 지수함수적인 形態를 나타내는 phonon drag에 의해 좌우된다. Umklapp 散亂과 phonon drag는 모두 電氣抵抗에는 매우 중요한 의미를 갖게되며 결국 Bloch T^(5)法則은 모든 溫度에 대해 적용될 수는 없다. 따라서 Umklapp 散亂과 phonon drag가 고려될 때 電氣抵抗의 이론적으로 계산된 값과 실험측정치와는 거의 일치하게 된다. (lithium은 제외). 이론과 실험값의 약간의 불일치는 Fermi面의 非等方法, 電子-phonon 相互作用의 近似的인 계산, 그밖의 다른 효과등에 기인한다.;The aim of this study is to explain analytically the temperature dependence of electrical resistivity for the alkali metals throughout the low temperature region. According to the Bloch T^(5) law, the electrical resistivity is proportional to temperature at high temperature, T^(5) at low temperature. But it was shown that the Bloch T^(5) law does not describe electrical resistivity of the low temperature alkari metals exactly. At low temperature the contribution of Umklapp process must be considered. Furthermore, the behavior of the low temperature resistivity is dominated by phonon drag too, leading to an exponential temperature dependence for electrical resistivity as T → 0, rather than the T^(5) dependence obtained without phonon drag. Both phonon drag and Umklapp scattering are very important, thus the Bloch T^(5) law without considering them is never applicable at every temperature. Therefore when Umklapp process and phonon drag are considered, good agreement is obtained between the calculated resistivity values and the experimental results(except for lithium). The discrepancy between theory and experiment may be caused by the anisotropy of the Fermi surface, the approximate calculation of the electron-phonon interaction and the other effects.