logo
  1. Bosh sahifa
  2. Diplom ishlar
  3. Umumiy
  4. Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash

Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash

Yuklangan vaqt:

12.08.2023

Ko'chirishlar soni:

0

Hajmi:

2589 KB
Ko'chirib olish
Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash. MUNDARIJA KIRISH ………………………………………..…….………..……. 3 I BOB I BOB. ADABIYOTLAR SHARHI . 1.1-§. Kremniyda chuqur sathlar……………….. .………….….…..…….. 8 1. 2 -§. Kremniyda kislorod va uglerodning tabiyati.……….…...………... 12 1. 3 -§. Kremniyda nikelning elektrik xossalari……………..……..…….. 13 II BOB. EKSPERIMENT METODIKASI 2.1-§. Si<Ni> namunalarini olish metodikasi………………….……….…... 23 2. 2 -§. Elektrik parametrlarini o‘lchash metodikasi……..…….……….….. 24 2. 3 -§. Si<Ni> namunalarida nomuvzanat zaryad tashuvchilar yashash vaqtini aniqlash metodikasi ………..………………….……… 25 2. 4 -§. Yarim o‘tkazgichning elektr o‘tkazuvchanligini aniqlash metodikasi.. 26 2. 5 -§. Natija xatosi…………………………………….…………..…..……. 27 III BOB. EKSPERIMENTAL NATIJALAR VA ULARNI MUHOKA KAMA QILISH 3. 1 -§. Natijalar muhokamasi… …………….……………..………………... 28 3. 2 -§. Ionli kristallar…………………………………….………………….. 45 3.3-§. Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash………………………………………………. 50 Xulosalar……………………………………………..……..…………….. 56 Foydalanilgan adabiyotlar. …………………………………………… 58 1 KIRISH Mavzuning dolzarbligi: Zamonaviy yarim o‘tkazgichlar texnikasining rivojlanishi, xususan, mikro va optoelektronika juda keng sohada yarim o‘tkazgichli materiallarning elektrofizik parametrlarini, ya’ni kompensirlangan kremniy xossalarini o‘rganishni taqoza etadi. Keyingi paytlarda [1-7] mualliflar tomonidan kremniyda kirishma atomlarining kimyoviy bog‘langan elektroneytral komplekslar hosil qilishi mumkinligi topilgan. Shuningdek, kirishma atomlarining xarakteriga bog‘liq bo‘lmagan holda (donor-donor, donor-akseptor) bunday kimyoviy komplekslar hosil bo‘ladi. Bunday juda qiziqarli yangi yo‘nalish katta ilmiy qiziqish tug‘diradi. Bu avvalombor, bunday strukturalarning energiyasini tushuntirish bilan bog‘liq. Shuningdek ularning konsentratsiyasini boshqarish orqali yangi tipdagi getereostrukturalar olish, kremniy asosida turli binarli birikmalar yaratish imkonini beradi. Shu maqsadda bu strukturalarning tabiyatini va qonuniyatini chuqurroq tushunish uchun ko‘p miqdorda turli kirishmalar bilan eksperimental tadqiqotlar talab qilinadi. Shu maqsadda biz kremniyda nikelning o‘zaro ta’siri natijasida ularning kimyoviy bo‘g‘langan elektroneytral komplekslar hosil qilishishi qiziqish uyg‘otadi. Bunday elementlarning tanlanishiga sabab, hozirgi paytgacha bunday komplekslarning tabiyati o‘rganilmagan. Bunday kirishmalar nafaqat eksperimental natijalarni boyitmasdan, balki bunday komplekslarning mexanizmi va tabiyatini, kremniy kristallining strukturasini tushuntirishga yordam beradi. Tadqiqotning maqsadi va muhimligi: ishning maqsadi kremniyga oksid qatlam orqali kiritilgan nikelning diffuziyasini tushuntirish: -Kremniyga legirlangan nikelning (Si<Ni>) elektrofizik xossalarini o‘rganish; -Optimal va termodinamik sharoyitlarni o‘rganish, chunki kremniy xajmida intensiv ravishda nikel elementi bilan kompleks hosil qilish jarayoni yuz beradi; -Bu komplekslarning strukturasi va tabiyatini o‘rganish; 2 Ilmiy yangiligi. Bu ishda Si da Ni kirishmalari elektroaktiv qismi konsentrasiyasining oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liqligi o‘rganilgan; - Diffuziya temperaturasini va oksid qatlam qalinligini bilgan holda Si namunasi uchun zarur bo‘lgan kirishma konsentratsiyasini olish mumkinligi aniqlangan. - Oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liq kirishmalarning elektroaktiv qismining taqsimlanish profili olingan. - Ni kirishmalarini diffuziya qilishda oksidli qatlam kamayishi, kirishmalarning bir jinsli bo‘lmagan taqsimlanish sohasida ( 50 mkmgacha) ishlab chiqarishda bir jinsli legirlangan kremniy olish mumkinligi ko‘rsatilgan. - Olingan natijalar asosida kremniyga oksid qatlami orqali legirlangan nikel kirishmalaridan juda kichik qiymatli teskari tokka ega bo‘lgan nuqtaviy diod olish mumkinligi o‘rganilgan. Ishning amaliy ahamiyati: Olingan natijalar quyidagilarni ishlab chiqarishni taqoza qiladi: -Kremniyda nikelning elektroaktiv konsentasiyasining oksid qatlamdan va temperaturaga bog‘liqligi; -Kremniyda nikel elementlarining turli zarur konsentrasiyasini oksid qatlam qalinligi va temperaturani boshqarish orqali olish mumkinlik usuli ishlab chiqildi: -Kirishmalarning elektroaktiv taqsimlanish profilining oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liqligi aniqlandi. Himoya qilish holati. - Kremniyda nikelning oksid qatlam orqali turli qatlam qalinligida elektrofizik xossalarini o‘rganish: - turli kirishmalarning kremniyda chuqur sathlar hosil qilish jarayonlarini tushuntirish. 3 Ishning aprobatsiyasi: Ishning asosiy natijalari 2022 yilda O‘zbekistonda ilmiy tadqiqotlar: Davriy anjumanlar: 17-qism (71-74 betlar) ilmiy konferensiyasida, “Qattiq jismlar fizikasi” kafedrasining ilmiy semenarlarida ma’ruza qilindi. Ishning strukturasi va xajmi. Bitiruv malakaviy ishi kirish qismidan, uchta bobdan va xulosa qismidan iborat. Bitiruv malakaviy ishining asosiy matni betdan iborat bo‘lib rasm, jadvallardan va adabiyotlar sharhidan iborat. Fan va texnikaning rivojlanishi zamon talabiga mos ishlab chiqarilayotgan mahsulotning sifatini yaxshilashda muhim rol o‘ynaydi. Shunga asosan hozirgi kunda fan texnika qo‘mitasi va Hukumatimiz tomonidan asosiy e’tibor nazariy va eksperimental tadqiqotlarni rivojlantirish, yangi tipdagi yarim o‘tkazgichli materiallar va ular asosida yaratilgan yarim o‘tkazgichli asboblar yaratish va keng qo‘llashga qaratilgan. Yarim o‘tkazgichli materiallar asosida yaratilagan asboblar qo‘llanilishi asosan, atom elektrostansiyalarida, kosmanavtikada va xalq xo‘jaligining boshqa tarmoqlarida keng qo‘llanilmoqda. Zamonaviy yarim o‘tkazgichlar texnikasining rivojlanishi, xususan, elektronika, mikroelektronika, optoelektronika va nanoelektronika keng oroliqda yarim o‘tkazgichli materiallarning elektrofizik xossalariga, xususan, kompensirlangan kremniyga bo‘lgan talabni taqoza etadi. Bunday masalani muvoffaqiyatli yechish uchun turli kirishmalarni, kremniyda chuqur sathlar hosil qiluvchi kirishmalarni har tomonlama o‘rganish zarur. Ushbu bitiruv malakaviy ishining maqsadi, kremniyga turli qalinliklarda oksid qatlam orqali legirlangan nikelning elektrofizik xossalarini o‘rganish hisoblanadi. Ma’lumki, kremniy yarim o‘tkazgichlar texnikasida keng tarqalgan materiallar guruhiga kiradi. Bunday imkoniyatlardan keng foydalanish va texnik imkoniyatlar turli kirishmalarni legirlash xossalarini o‘rganishga, asosan, keyingi 4 yillarda chuqur sathlar hosil qiluvchi legirlangan kirishmali sathlarni tadqiq qilish qiziqish uyg‘otadi. Bunday kirishmalar (mis, nikel, kobalt, temir, ruh) odatda murakkab diffuziya mexanizmi, katta diffuziya koeffisentiga egaligi, yetarlicha katta eruvchanlik (10 16 - 10 18 at/sm 3 ) ni namoyon qilishi va qoida bo‘yicha Si ning man etilgan zona kengligida bir qancha chuqur sathlarni namoyon qilishi bilan ajralib turadi. Kirishmalarning chuqur sathlar hosil qilishi hisobidan, bu asosida parametrlari tashqi o‘zgarishlarga sezgir yuqori solishtirma qarshilikli materiallar yaratiladi. Bunday materiallarning elektrofizik parametrlarini keng oroliqda qo‘llash mumkin. Yuqori sezgirlikka ega yuqori quvvatli kompakt asboblar yaratishda va texnikada bunday materiallarga juda kuchli o‘sdi. Kremniyda bunday kirishmalarning tabiati yetarlicha mukammal o‘rganilgan. Shunigdek, kremniyda nikel kirishmasining tadqiqi hozirgacha keng o‘rganilmagan. Si da Ni ning ayrim xossalariga to‘xtalamiz. Masalan, kremniyda nikel ikkita akseptor sath hosil qiladi. Ya’ni, E c – 0,4 eV va E v + 0,2 eV. Bu zaryad tashuvchilar yashash vaqti kamayishiga va solishtirma elektr qarshiligi ρ ga sezilarli ta’sir qiladi. Asosiy qiziqish shundaki, nima uchun nikel yetarlicha katta eruvchanlik (10 18 ) ka ega bo‘lib, elektoaktiv holatda faqatgina (10 18 at/sm 3 ) ni tashkil etadi. Neytral holatda kremniy kristall panjaraning nuqsonlari bilan bog‘liq bo‘lsa, xususan qaysilari bilan? Kremniydagi doimiy kislorod bilan o‘zaro bog‘lanish qanday? Shu maqsadda ushbu malakaviy bitiruv ishida kremniyda nikelning xossalarini o‘rganish, shuningdek, kremniyga legirlangan nikelning elektrofizik xossalari to‘g‘risida qo‘shimcha ma’lumotlar olish, elektroaktiv atomlar konsentrasiyasiga yuqori temperaturali qizdirishning ta’sirini o‘rganish asosiy omillardan biri bo‘ldi. 5 Kremniyda nikel bilan yuqori va past temperaturali qizdirishlardan so‘ng ularni sovitish sharoitlar va nikelning SiO 2 oksidi bilan o‘zaro ta’siri bilan bog‘liq hodisalarni tushuntirishlar amalga oshirildi. 6 I-BOB. ADABIYOTLAR SHARHI. 1.1.Kremniyda chuqur sathlar. Ma’lumki, o‘stirilayotgan kremniy tarkibida ko‘p miqdorda kislorod bo‘lib, termik ishlov byerilganda kremniy - kislorod komplyekslari hosil bo‘ladi. Xususan, 500 0 C gacha bo‘lgan haroratlarda SiO 4 termodonorlari hosil bo‘lishi kuzatilgan. Bu jarayonning asosi kinytik model asosida mufassal tavsiflangan. Bu modelga ko‘ra, SiO 4 komplekslari miqdorining ortib borishi, bitta kremniy atomining atrofida ketma-ket to‘rtta kislorod atomining ortib borishi va birikishi bilan yuz beradigan bu jarayonning tezligi kislorod kontsentratsiyasi hamda termik ishlov berish haroratiga bog‘liq, ya’ni kremniy panjarasida tarqalgan kislorod kontsyntratsiyasi hamda ishlov berish harorati termodonorlar generatsiyasi tyezligi va ularning miqdorini belgilaydi. Ammo, so‘nggi paytda bu fikrning har doim ham haqiqatga to‘g‘ri kelavermasligi sezilib qoldi. Chunki, tarkibida bir xil miqdorda kislorod bo‘lgan namunalar ham past haroratlarda termik ishlov berilganda o‘z xossalarini turlicha o‘zgartiradi. Shu sababli termodonorlar hosil bo‘lish kinetikasi mukammal o‘rganilgan bo‘lsada, bu masalaga yana qaytishga to‘g‘ri keladi. Termodonorlar generatsiyasini kamaytirishga imkon beruvchi texnologik jarayonlar shu maqsadda kremniyni tez diffuziyalanuvchi kirishmalar (TDK) bilan legirlash jarayonining qonuniyatlarini ishlab chiqarish zamonaviy mikroelektronikaning taraqqiyotiga salmoqli hissa qo‘shadi. Shu sababli, malakaviy bitiruv ishini bajarishda quyidagi bosqichlarga to‘xtalib o‘tiladi. Kremniy namunalarini TDK bilan lyegirlash va ularni harorat ta’sirida o‘rganish. Kremniy ko‘p vaqtlardan buyon yarim o‘tkazgichli asboblar ishlab chiqarishda asosiy materiallardan biridir. Keyingi yillarda yuqori voltli, yuqori chastotali va impulsli yarim o‘tkazgichli impulsli asboblar yaratilishi munasabati bilan, shuningdek yadro zarralari hisoblagichi va γ - kvantlar va bopshqa yarim o‘tkachgichli moslama, p-n o‘tishli kremniy, III va V guruh elementlarini legirlash kremniyning man etilgan zona kengligida akseptor va donor sathlar hosil qiladi. 7 Kremniy asosan man etilgan zonada kirishmali sath, ya’ni zonadan uzoq chuqur sathlar deb ataluvchi sathlarni o‘z ichiga oladi. Bunday kirishmalarga boshlang‘ich kichik omli n yoki p tipli materiallar bilan tok tashuvchilar konsentratsiyasi bilan taqqoslanganda, o‘z navbatida tokning mayda va chuqur kirishma sathiga taqsimlanishi natijasida kompensirlangan yuqoriomli qarshilikli materiyallar olinadi. Bunday yuqori omli kompensirlangan kremniy hozirgi paytda zamonaviy yarimo‘tkazgichlar texnikasida ko‘pgina masalalarni yechishga yordam berayapti. Olib borilgan tadqiqot natijalari yuqorida ko‘rsatilgan muammolarni hal qilishda aniqlik kiritadi. Termik qizdirilganda kremniy materialining solishtirma elektr qarshiligi, hattoki o‘tkazuvchanlik turi ham o‘zgaradi. Bu o‘zgarishlar tezligi va yo‘nalishi turli diopazon temperaturalarda kuchli farqlanadi. 400 – 500 0 C temperatura atrofida termodonorlarning intensiv hosil bo‘lishi kuzatiladi. Uning kontsentratsiyasi termik ishlov berish vaqtiga bog‘liq bo‘lib, eksponensial ravishda maksimum qiymatga yaqinlashib boradi. Bu maksimumning qiymati temperaturaning oshishi bilan yo‘qolib boradi. 450 0 C dan past temperaturada xatolikni 500 saotlik termik ishlov berilganda ham maksimumga erishib bo‘lmaydi. Bu hodisa 450 0 C temperaturada termik ishlov berilgandan keyin yaqqolroq namoyon bo‘ladi. Bunday temperaturada 5  10 16 sm -3 gacha termodonor paydo qilish mumkin . Termodonorlar maksimumga erishgandan keyin kamaya boshlaydi va yangi ayrim oraliqqa intiladi. Kamayish eksponensial qonun asosida sodir bo‘ladi. 500 0 C temperaturadan yuqori temperaturada termodonorlarni qizdirilganda ham ekspnensial qonunga bo‘ysinishi kuzatiladi. Doimiy qizdirish vaqti temperatura oshishi bilan tez kamayib ketadi. Hattoki, 1100 0 C temperaturada butun qizdirish bir necha minutga etadi. Materialda termodonorlar kuzatilmaydi. 1100 0 C – 1200 0 C temperaturada namunani qisqa vaqtli ushlab turish stabillashga olib keladi. 8 Bu xodisaning axamiyati shundan iboratki, termik ishlov berishning oshishi bilan 450 0 C temperatura sohasida kichik sonli termodonorlar hosil bo‘ladi va amaliy jihatdan materialning solishtirma elektr qarshiligi o‘zgarmagan. Bir soat davomida 1300 - 1350 0 C temperaturada ushlash stabillashtiradi keyingi qayta ishlov berishda donorlar konsentratsiyasi o‘zgaradi, huddi dastlabki namunanikidek . Kremniy azaldan yarim o‘tkazgichli asboblar ishlab chiqarish uchun asosiy material hisoblanadi. Davriy sistemaning turli guruh elementlarida kremniy legirlanadigan kirishmalarda keng qo‘llaniladi. Si bilan legirlangan bunday guruh elementlarining elektrofizik parametrlari kuchli o‘zgarib turadi. Masalan: III-guruh kirishma atomlari vakant panjarada asosiy atomlar akseptor sathlarni hosil qiladi, V-guruh kirishma atomlari esa donorli xossasini namoyon qiladi. Bunday xarakterga xos bo‘lgan kirishmalar uchun bu guruhlar zona chegarasi yaqinida sathlar yaratadi va ular kichik (mayda) kirishma sathlari deb nomlanadi. Keyingi paytlarda asosiy e’tibor kremniy bilan legirlangan elementlarning man etilgan zonadagi holatiga qaratilayapti. Zona chegarasidan uzoqda joylashgan kirishma atomlari chuqurda yotuvchi sathlar deb nomlanadi. Kremniyda bunday kirishmalarning soniga davriy jadvaldagi IV-guruh va o‘tuvchi guruh elementlari xos bo‘lib, bunday elementlarning xarakterli tomoni shundaki, ya’ni III va V guruhlarning qarama-qarshiligidir va ular kremniy kiritilganda qo‘shimcha zaryad tashuvchi manbai hisoblanmaydi. Shuningdek, zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi oshmaydi. Bu man etilgan zonada bunday kirishmalarning chuqur lokal sathda joylashishi bilan xarakterlanadi. Bir qism kirishmalar chuqur sath bilan kompensatsiyalangan deyiladi, qaysikim ular kirishmalar ta’sirini mayda sathlar bilan kompensatsiya qiladi. Tajribalar shuni ko‘rsatadiki, chuqur kirishmalar va tok tashuvchi harakatchanlikda kamayadi, y’ani tok tashuvchilar uchun rekombinatsiya markazi hisoblanadi[1]. 9 Yarim o‘tkazgichlarning elektrofizik xossasi kiritilayotgan kirishma eruvchanligidan kuchli bog‘liq. III va V guruh elementlarining maksimal eruvchanligi . Chuqur kirishmalarning eruvchanligi esa bilan chegaralangan. Nikel guruhidagi elementlarning eruvchanligi bo‘yicha kompleks o‘rganishlar shuni ko‘rsatadiki. Kremniyning elektrofizik parametriga ta’siri, shuningdek dislokatsiya zichligining konsentratsion taqsimlanishiga ta’siri to‘g‘risidagi ma’lumotlar bu kirishmalarda k onsentratsiya sathining oshishi Si da Fe, Co, Ni ning tugunlar orasida qulay diffuziya mexanizmi ro‘y berishni tavsiflaydi. Bu diffuziya koeffisentining yuqori kattalikdagidan darak beradi (Ni uchun ). Chuqur kirishmali holat nazariyasi yarim o‘tkazgichda mavjud emas. 10 1.2. Kremniyda kislorod va uglerodning tabiyati. Kirishmali effektlar kislorod va uglerodning ishtirokiga asoslangan va juda ko‘p moddalarda uchraydi. Hattoki, ideal toza moddalarda ham kislorod va uglerod uchraydi. Lekin bunday kirishmalarning elektrogalvanik xossalariga ta’siri kislorodning 10 16 –10 18 sm -3 va uglerodning 10 18 sm -3 konsentrasiyasidan boshlanadi. Shuning uchun kislorod va uglerodni kirishma sifatida tadqiq qilish katta qiziqish uyg‘otadi. Si monokristallini o‘stirishda[2,3] mualliflar ko‘rsatishicha kisloroddan bog‘liq turli sharoitlar yuzaga keladi. Si da kislorod turli holatlarda bo‘ladi: kislorod kristall panjara tugunida va tugunlararo joylashgan bo‘lishi mumkin. Bu holatlar uning optik xossasiga bog‘liq. Si ga O 2 asosan elektroneytral holatda bo‘ladi[4], ya’ni kislorod kristall panjaraning tuguni orasida joylashgan bo‘ladi. Faraz qilamiz, O 2 kremniy atomi bilan navbatdagi bog‘lanish modelini hosil qiladi va nochiziqli bog‘lanish Si – O - Si hosil qiladi. Qo‘shni kremniy atomlari orasidagi soha o‘zaro ta’sirlashuvchi ikkita Si - O brikma uchun ikkita elektron paydo bo‘lishi uchun halaqit beradi, ya’ni bog‘lanishning buzilishi yuz beradi. Bu komplekslar Si – O - Si elektroneytral bo‘lib, o‘zining boshqa atomlardan farq qiluvchi tebranish chastotasiga ega. Buni uning energitik holatidan aniqlashimiz mumkin. Hamma uchta tebranishlar infraqizil faol hisoblanadi. Natijalar [4] farazning mavjudligini isbotlovchi, qo‘llovchi izoliyatsiyalangan Si - O kompleksda faqat bitta kislorod atomodir. Uchburchak spektrda kislorodning yutilishi Si - O- Si ravshan ko‘rinadi, ya’ni 1110 sm -1 chastotada. Shuningdek, 515 sm -1 chastota sohasida ham yutilishi kuzatiladi. Bu yutilish sohasi ham kislorod atomiga ta’luqli. Bunday holda [4] mualliflar kislorod kristall panjara tugunida joylashishini aytishadi.Si da uglerod kirishmasi to‘g‘risida adabiyotlarda ma’lumotlar kam. Si da uglerodning konsentratsiyasi 10 18 dan -1.2*10 18 at/sm 3 oralig‘ida tebranadi [5]. Kremniy 11 uglerodning bir qancha konfugratsiyasi to‘grisida ma’lumotlar berilgan. Si da uglerod kirishma sifatida ikkita atom ko‘rinishda bo‘lishi mumkin. 1.3. Si da Ni ning elektrik xossalari n - p – tipli Si ga legirlangan Ni ning tok tashuvchilarning harakatchanligi va konsentratsiyasini turli temperaturalarda o‘rganish, Si da Ni ning elektrik xossalarini o‘rganish imkonini berdi. Si da Ni ikkita holatda bo‘lishi kuzatildi - tugunlarda va tugunlar orasida. Ni atomlari tugunida joylashganda elektroaktiv holatda bo‘ladi. Tugunlar orasida bo‘lganda esa neytral holatda bo‘ladi. Diffuzion yo‘l bilan Si ga kiritilgan n -tipli Ni (qizdirish va temperaturadan bog‘liq holda) materiyal solishtirma elektrik qarshiligini oshiradi yoki o‘tkazuvchanlik turini o‘zgartiradi. Si da Ni ning konsentratsion taqsimlanishi diffuzion qizdirishdan so‘ng 1200 0 C temperaturada 1-rasmda ko‘rsatilgan. U ikkita uchastkadan tashkil topgan. Birinchi sirt (cho‘zuvchanligi 25 mkmgacha) 2-3 tartibda keskin ravishda konsentratsiyaning tushishi bilan xarakterlanadi. Ikkinchi uchastka - hajmiy bo‘lib namuna hajmida kirishmalarning taqsimlanishi amaliy jihatvan tekis yuz berishi bilan xarakterlanadi. Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, konsentratsion taqsimlanish sohasi qizdirish vaqtidan bog‘liq emas va qizdirish vaqtidan juda kuchsiz bog‘liq. Si da p - tipli Ni kiritilganda materialning solishtirma elektr qarshiligi yetarli darajada o‘zgarmaydi. Bu ikkita faktorlar Si da Ni ning akseptorlik xossalarini namoyon qilishini bildiradi. Ni ning sirt konsentratsiyasi (5-9)·10 18 sm -3 ni tashkil etadi. Sirt sohasidagi diffuziya koeffisentining qiymati hisoblanganda 10 -10 sm 2 /s tartibida bo‘lishligini ko‘rsatadi. Sirt sohasidagi kirishmalar konsentratsiyasining oshishi krishma vakansiya ko‘rinishida komplekslar hosil bo‘lishi bilan aniqlanadi. Har doim hamma elementlar uchun birinchi va ikkinchi uchastka konsentratsion taqsimlanishda kirishma konsentratsiyasining minimal sohasi kuzatiladi. Bunday minimumning paydo bo‘lishi qizdirishda kirishmalar sirtga 12 chiqishi bilan tushuntiriladi. Shuning uchun namunani sovitish tezligi kamayadi, bu sohaning o‘lchami esa bir necha yuz (100 - 150) mikrongacha oshadi. 1 – rasm. Kremniyda Ni konsentratsiyasining taqsimlanishi. (diffuziya temperaturasi 1250 0 C, diffuziya vaqti t = 15 minut) 1310 18n, sm -3 10 16 100 200 300 x , mkm Qachonki, namuna 1000 gr/s dan katta tezlik bilan sovitilsa minimum kengligi qiymati kamayadi. Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, 15-20 minut vaqt mobaynidagi diffuzion qizdirishda Ni namuna 1 – 1,5 mm qalinlikda tekis joylashishiga ulguradi. Shuning uchun namunani boshqa tomonida ya’ni kirishma kiritilmaganda shuningdek, sirt sohasida konsentratsiyasining oshishi kuzatiladi. 2- rasmda Si da Ni ning konsentratsion taqsimlanishi turli dislakasion zichlikda ko‘rsatilgan. Bunday hollarda shuningdek, konsentratsion taqsimlanishning dislokasiya zichligidan bog‘liqligi kuzatilmaydi. Namuna hajmida Ni atomlari konsentratsiyasi, 2-rasmdan ko‘rinadiki haqiqatatan ham dislokasiya zichligiga bog‘liq emas. Bu tajribalarning natijalari oldingi keltirilgan fikrlar bilan mos kelmaydi. Ya’ni bu kirishmalarda diffuziya dissosiativ mexanizmga asoslanadi. Diffuziya koeffisenti qiymati temperaturadan kuchsiz bog‘langan. Ni ning diffuziya koeffisenti 1000 – 1320 0 C temperaturada 2.7·10 -5 sm 2 /s dan 7.5·10 5 sm 2 /s gacha o‘zgaradi. Natijalar shuni ko‘rsatdiki, kremniyda nikelni o‘rganishda 2 ta akseptor sath paydo bo‘ladi. Bittasi man etilgan zona kengligining yuqori yarmiga E c - 0.4 eV ionizatsiya energiyasi bilan boshqasi esa man etilgan zona kengligining pastki yarmida E v + 0.2 eV ionozatsiya enrgiyasini hosil qiladi. 1000 – 1320 0 C temperatura intervalida diffuziya aktivatsion energiyasi -0.47 eVga teng. Olingan natijalar shuni ko‘rsatadiki, Si da Ni katta diffuziya tezligiga ega. Bunday diffuzion katta tezlik odatda yarim o‘tkazgichli kirishmalarda tugunlararo bo‘ladigan diffuziya mexanizmlarida xarakterlidir. Katta fazaviy tugunlararo zanjir yarim o‘tkazgichlarda (Masalan: Si da – 1.05 A) tugunlarida kirishmalarni diffuziya qilishi uchun qulay sharoit yaratadi. Shuning uchun doim diffuziya koeffisenti tugunlararo vakansiya bo‘yicha diffuziya koeffisenti katta,ya’ni 14 D 1 >>D 5 100 200 2 – rasm. Ni ning taqsimot ko‘rinishining dislokatsiya zichligidan bog‘liqligi. 15n, sm -3 10 3 10 4 x , mkm10 2 3 – rasm. T = 1250 0 Cda 10 4 sm -2 dislokatsiya zichligida Ni ning elektroaktiv atomlari konsentratsiyasining o‘zgarishi. 1610 18n, sm -3 10 1 3 10 16 20 40 60 3 5 7 t, soat Bunday hollarda diffuziya jarayoni uchun asosiy tugunlar va tugunlararo faktor eruvchanligidir. Tajribalar shuni ko‘rsatadiki, bu kirishmalarning konsetratsiyasi ikkinchi uchastkadagi konsentratsion taqsimlanishi dislokatsiya zichligidan va qizdirish vaqtidan bog‘liq emas. 1080 – 1350 0 C temperatura intervalida Si da Ni ning diffuziya koeffisenti ga teng. Si da Ni ning eruvchanligi 1000 – 1300 0 C temperaturada retrograd xarakterga ega va uning maksimal eruvchanligi 1300 0 C da 6·10 16 sm -3 ni tashkil qiladi, 1350 0 C da esa 9·10 16 sm -3 ni tashkil qiladi. Ni ning eruvchanligidan temperaturaviy bog‘lanishi ga teng. Si da Ni akseptorlik xossalarini namoyon qiladi. Chunki akseptorlik xossalari qachonki, kristall panjara tugunida nikel joylashganda sodir bo‘ladi. Tugunlar orasida esa ular akseptor bo‘lolmaydi, chunki o‘z navbatida faqat L - qobiq to‘lishga ulguradi va neytral holatda bo‘ladi. Shunday qilib Ni ning elektroaktiv atomining konsentratsiyasi eruvchanlikka mos keladi. Nikelning maksimal elektroaktiv atomlarining konsentratsiyasi Ni da 1270 0 Cda 4·10 14 sm -3 ga teng. Bu qiymatlar haqiqatatan ham kremniyda nikelning eruvchanligi umumiy eruvchanlikka nisbatan (0.1 - 0.01) % ni tashkil etishligini ko‘rsatadi. Bu esa tugunlar orasidagi eruvchanlikdir. Si tugunlarida Ni ning temperaturadan bog‘liq eruvchanligi 3-rasmda tasvirlangan va temperatura intervalida quyidagi bog‘lanishlar orqali ifodalanadi. 17 , Ni ning eruvchanligi o‘tkazuvchanlik turidan va legirlash darajasidan bog‘liq emas. 4 – rasm. Kremniyda Ni ning eruvchanligi. 1810 18n, sm -3 10 16 10 17 1000/T, 0 K 0.65 0.70 0.75 0.80 5 – rasm. Turli qalinlikda (1, 2 – egrilikda t = 0,06, 3,4 egrilikda t = 0,3) qizdirish vaqtiga qarab Ni ning elektroaktiv atomlari konsenyratsiyasining o‘zgarishi. 19n, sm -3 10 13 10 14 t, soat 20 60 3 11975 401 2 3 4 1-jadval Element Elektro manfiylik Atom radiusi Elementar konfiguratsiya Tugundagi eruvchanlik Tugunlararo eruvchanlik Ni 1.8 1.24 3d 8 4p 2 4·10 14 6 ·10 17 Eruvchanlikda dislokatsiyaning ta’siri kuzatilmaydi. Sida n - tipli Ni ni diffuzion kiritishda Si ning o‘tkazuvchanlik turi o‘zgaradi. Agar haqiqatatan ham Ni bitta akseptor sath E c - 0.41eV ionizatsiya energiyasi bilan n - tipli Si ga Ni kiritilganda materialning o‘tkazuvchanlik tipi o‘zgarmaydi. Shunday qilib, Si da Ni ikkita akseptorli sath hosil qiladi. Ularning aktivatsion energiyasi E c - (0.39 ± 0.02) eV va E v -(0.2±0.01) eV. Tajribalar shuni ko‘rsatadiki, hattoki juda kichik qizdirish vaqtida ham (10 - 15 min) elektroaktiv atomlari namunaning hajmi bo‘yicha tekis taqsimlangan. Uning konsentratsiyasi qizdirish vaqtining oshishi bilan oshadi. Temperaturaga bog‘liq holda 10 - 15 soatda maksimal qiymatga erishadi. Shuningdek, qizdirish vaqtining boshida tez oshadi keyin sekin o‘zgaradi (3-rasm). Shunday taxmin qilish mumkinki, vaqt bo‘yicha nikelning elektroaktiv atomlarining o‘zgarishi sirt bilan ichki manbalar vakans diffuziyasi va generatsiyasi bilan bog‘liq. Shuning uchun tushuntirish uchun ushbu vaqtinchalik bog‘likni dislokatsiya zichligi ta’siri va namunaning qalinligiga ta’siri yutilish vaqtidan bog‘liq o‘rganildi. Dislokatsion namularda N S konsentratsiyasi dislokatsionsiz namunalarga nisbatan katta va vaqt o‘tishi bilan tez oshadi. Agar qizdirish vaqti 12 soatni tashkil etsa (1250 0 C da), unda konsentratsiya N S ikkita namunada saqlanib qoladi. 20 Qaysikim Ni ning elektroaktiv atomlari Si ning tugunlarida joylashadi, uning konsentratsiyasi vakans konsentratsiyasi bilan aniqlanadi, shuningdek namuna hajmidagi vakans generatsiyasi va diffuziya tezligi bilan aniqlanadi. Shuning uchun to‘liq ma’lumot olish uchun Ni ning elektroaktiv atomi konsentratsiyasining oshishi namunaning turli qalinliklari o‘rganildi. Unda 3 va 0.6 mm qalinlikdagi namunalardan foydalanildi. 4 - rasmda N S ning o‘zgarishi ko‘rsatilgan. Bunday namunalarda dislokatsiya zichligi 2·10 4 . Rasmdan ko‘rinib turibdiki, yupqa namunalarda elektroaktiv atomlar konsentratsiyasi, qalin namunalarnikiga qaraganda katta. Bunday farq asosan juda kichik qizdirgan vaqtiga taaluqli bo‘lib, chunki u dislokatsiyasiz namunalarga nisbatan dislokatsion namunalarda ancha katta. Olingan natijalar shuni ko‘rsatadiki, berilgan temperatura oralig‘ida elektroaktiv atomlarining maksimal qiymati dislokatsiya zichligidan bog‘liq emas. Si ga Ni ni kiritishda boshqa elementlar qatori tok tashuvchilarning harakatchanligining kamayishiga olib keladi. Shuning uchun elektronlarning harakatchanligi temperaturaga bog‘liq ravishda T -2,3 , kovaklarniki T -3 qonuniyat asosida o‘zgaradi. Ni atomi ( erkin holatda, elktronlar qavat qobig‘i 3d 8 4s 2 4p) kristall panjara tugunida joylashgan SP 3 ni tashkil etishda o‘tkazuvchanlik zonasida ikkita elektron tutib olib, quyidagi strukturani hosil qiladi: 3d 8 4s 4 4p 3 . Shuning uchun kremniy tugunida joylashgan Si atomi ikkita akseptor sath hosil qiladi. Ni ning tugunlar orasidagi joylashgan atomlari kristall panjara energetik jihattan d elektron qobiqni elektronlar o‘tishi orqali to‘ldirish. S qobiqda Ni uchun d 10 gacha. Shuning uchun atomlar neytral bo‘lishi kerak. Ni atomi radiusi 1.2 Å dan 0.91 Å gacha kamayadi. Ni ning elektroaktiv atomlari konsentratsiyasining oshishi qizdirish vaqti bilan vakans diffuziyasi, namuna hajmida tezlik va generatsiyasi bilan va tugunlararodan tugunlarga o‘tish ehtimolligiga bog‘liq. Olingan natijalar shuni 21 ko‘rsatadiki Si - Ni qattiq qotishmasi yemirilishi yetarlicha sekin. Si - Fe va Si - Mn qattiq qotishmalarining yemirilishi ancha tez yuz beradi. 400 0 C temperaturadan past hollarda yemirilish sezilarsiz bo‘ladi. Ancha yuqori temperaturada yemirilish intensivligi oshadi. II-BOB. EKSPRERIMENT METODIKASI 2.1. Si<Ni> namunalarini olish metodikasi Diffuzion legirlash uchun n - tipli KEF-20 markali L =0.4 mkm oksid qatlamli boshlang‘ich namunalardan foydalandik. Unda β=0.12 mkm, γ=0.27 solishtirma qarshilik 20 Om·sm li namunalar shaybadan paralellopiped shaklida qirqildi. Yassi parallel qirrali namuna olish maqsadida namunalar karbid kremniy mikro kukunida shlivofka qilindi. Tozalik darajasini oshirish uchun namunalar spirt bilan tozalandi. SiO 2 ga Ni ni kiritish vakuumli qurilma VUP - 4 da amalga oshirildi. SiO 2 ga Ni nidiffuziya qilish 1150 – 1250 0 C temperatura oralig‘ida 50 0 C qadam bilan argon atmosferasida gorizantal diffuzion pechi SOULda 1 soat vaqt davomida amalga oshirildi. Undan keyin namunalar solingan ampulani suvga tashlab toblantirildi, uning sovitish tezligi 100 grad/s tashkil etadi. Materialning elektrik xossalariga termik qizdirish ta’sirini baholash maqsadida, har bir holatda nazorat namuna ham qizdirishga qo‘yildi, ya’ni o‘rganilayotgan namunalar ham birgalikda aylanish temperaturalarda o‘rganildi. Keyin namuna har tomonlama shlifovka qilinib, kimyoviy yemiriladi, uning tarkibi HF+5HNO 3 ni tashkil etgan. Yuqori temperaturali qizdirishda sirtdagi har hil kirlarni yo‘qotish uchun yemiriladi. 22 2.2. Elektrik parametrlarni o‘lchash metodikasi Namunaning elektrik parametrlarini o‘lchash Xoll qurilmasida amalga oshirildi. Xoll usuli bo‘yicha solishtirma elektr qarshilik quyidagi formula orqali hisoblanadi. Bunda - namunaning solishtirma qarshiligi, - zondlar orasidagi tushish kuchlanishi, I – namuna orqali oquvchi tok, - namunaning kengligi va qalinligi. Xoll koeffisiyenti quyidagi formula orqali ifodalanadi: Bunda R – Xoll koeffisenti, - xoll elektr yurituvchi kuchi, I – namuna orqali o‘tuvchi tok, H – magnit maydon kuchlanganligi, ya’ni u H = 3 10 3 Ersted. Zaryad tashuvchilarning konsentrasiyasi va harakatchanligi quyidagi formula orqali aniqlanadi: 23 Bunda n va - zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi va harakatchanligi. e = 1,6 10 -19 C – elektron zaryadi. 2.3. Si<Ni> namunalarida nomuvzanat zaryad tashuvchilarning yashash vaqtini aniqlash metodikasi. Nomuvzanat zaryad tashuvchilarning yashash vaqtini o‘lchash zaryad tashuvchilar injeksiyasi usuli bo‘yicha amalga oshiriladi. Bu usulning sxemasi 6 - rasmda keltirilgan. Namunaga GZ – 33 generatoridan sinusoidal signal beriladi. Uzatilayotgan signal kuchlanishi V3 – 38 millivolmetr orqali o‘lchanadi. Namunadan o‘tuvchi signalning shakli ossillograf yordamida nazorat qilinadi. Ya’ni davriy ravishda takrorlanuvchi impuls signallarini kuzatish orqali aniqlanadi. Bu usulning asosi olingan eksperimental natijalarni nazariya bilan solishtirish orqali chegaralangan injeksiyalangan tashuvchilar chastotasini aniqlashdan iborat. Chegaralangan chastota qiymati yordamida nomuvzanat zaryad tashuvchilarning yashash vaqtini quyidagi formula yordamida aniqlash mumkin. Bunda - chegaralangan chastota. Nomuvzanat zaryad tashuvchilarning yashash vaqtinini aniqlash usulining xatoligi 10 % ni tashkil etadi. 24 2.4. Yarim o‘tkazgichning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligini aniqlash metodikasi Yarim o‘tkazgichning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligini aniqlash to‘rt zondli usul yordamida amalga oshirildi. Bu usulning sxemasi 7 – rasmda keltirilgan. Namunaning yassi sirtiga kichik maydonli metall igna – zond shaklidagi to‘rtta metallik elektrod joylashtiriladi. Hamma to‘rtta zondlar bitta to‘g‘ri chiziq kesimida joylashtirilgan. Tashqi ikkita 1 va 4 zondlar orqali I elektrik tok o‘tkaziladi, qolgan ichki zondlar 2 va 3 orqali tushish kuchlanishi U 23 o‘lchanadi. 2 va 3 zondlar orasidagi potensiallar qiymati o‘lchash orqali va 1 va 4 zondlardan o‘tuvchi tok qiymatini bilgan holda namunaning solishtirma o‘tkazuvchanlik kattaligini aniqlash mumkin. Olingan natijalar quyidagi formula orqali hisoblanadi. 25 2.5. NATIJA XATOSI Namunalarning elektrofizik parametrlarini aniqlashda xatolik o‘lchovlari quyidagi asboblar xatolik o‘lchovlariga nisbatan olindi: 1-jadval № O‘lchanadigan kattalik Foydalanilgan asbob O‘lchash oralig‘i Asbobga nisbatan xatoligi 1 I F-30 10 -9  1,5  10 -3 A 1% 2 I F7-30 10 -15  10 -7 A 1% 3 U V-7-21 10  10 -4 A 1% 4 B T e sl. a mp.F4 354/1 150-1500 mTl 1% 5 T T e rm o p a r a X -Al 300-1200 0 C 1% 6 m VLP-200g 10 -5  200 g 1% 7 N a mun a o‘lch a mi mkm 0-40 mm 1% 8 Ch a st o t a S1-68 2  10 -6  2 s/sm 0,05% asosiy parametrlarning xatoliklari o‘lchashda tasodifiy xatolar hisobiga oshadi. Shuning uchun bizning natijalarda haqiqiy xatolik 8-10 % ni tashkil etadi: 26 III BOB. EKSPERIMENTAL NATIJALAR VA ULARNING MUHOKAMASI. 3.1. Natijalar muhokamasi Ni ning diffuziyasini o‘rganish bo‘yicha bir qancha ishlar [8-12] bag‘ishlangan. Unda boshlang‘ich namuna sifatida n – p tipli, turli solishtirma qarshilikka ega bo‘lgan kremniydan foydalanilgan. Toza kremniy sirtiga metall qatlamdan kiritilgan kirishmalarning diffuziyasi 1100 – 1350 0 C temperatura orolig‘ida inert gaz atmosferasida 1 – 25 soat davomida amalga oshirilganda ajoyib natijalarning guvohi bo‘lingan. Kremniyda bu kirishmalarning mavjudligi neytron aktivasion analiz orqali aniqlanadi. Bu olingan natijalardan ma’lumki, kremniyning sirt sohasida kirishmalarning notekis taqsimlanishi yuz beradi. Bu soha chuqurligi 100 – 150 mkmgacha yetadi. Yarim o‘tkazgichli asboblar tayyorlash jarayonida shu kirishmalar bilan legirlangan kremniydan keng foydalaniladi. Lekin tekis taqsimlangan kirishmalar olish uchun qo‘shimcha notekis legirlangan qatlamni yo‘qotish uchun texnologik qayta ishlov talab qilinadi. Shuning uchun diffuziyadan so‘ng albatta namuna sirtini 200 – 250 mkm tartibida shlifovka qilish zarur. Ushbu malakaviy bitiruv ishida turli qalinlikdagi (0,40, 0,12 va 0,27 mkm) oksid qatlamdan legirlangan Ni va Co kirishmalaridan foydalanildi. Oksidli qatlam qalinligini o‘zgartirish orqali konsentrasiyani, shuningdek bir jinsli bo‘lmagan kirishmalarning taqsimlanish sohasini boshqarish orqali buni tushuntirish mumkin. Ushbu malakaviy bitiruv ishini bajarishda turli oksid qatlam qalinligiga ega bo‘lgan n – tipli KEF – 20 markali kremniydan foydalanildi. Ma’lumki, kremniyda boshlang‘ich namuna tanlash orqali Ni va Co akseptorlik xossasini 27 namoyon qilishi aniqlandi. Vakuumli qurilma VUP – 4 yordamida Si namunaning oksidli qatlamiga kirishma purkaladi. Kirishmali namunalar bilan birgalikda har bir holatda o‘zgarishini tekshirish maqsadida nazorat namunalar o‘rganildi. Namunalar tozalanib, kvarsli ampulalar ichiga joylashtirildi. Diffuziya 1100 – 1250 0 C temperaturada 0,5 soatdan 5 soatgacha vaqt orolig‘ida amalga oshirildi. Sovitish suvga tashlash orqali amalga oshirildi. Shunday qilib, kremniyning kristall panjarasida kirishma muzlatildi. Keyin esa Xollni o‘lchash bajarildi. Olingan natijalar 1 va 2 jadvallarda ko‘rsatilgan. Jadvaldan ko‘rinadiki, diffuziya temperaturasining oshishi boshlang‘ich kirishmaning kompensasiyalanishining oshishiga olib keladi. Yaqqol ko‘rsatish uchun Si<Ni> (8,9,10 - rasmlar) namunalari uchun solishtirma elektr qarshilik va konsentrasiyaning oksidlangan qatlam qalinligidan bog‘liq grafiklarini chizdik. Rasmlardan ko‘rinadiki, diffuziya temperaturasini boshqarish orqali material xajmida zarur konsentrasiyali namuna olish mumkin ekan. Bu diffuzion legirlangandan keyin sirtni shlifovka qilib olindi. Unda namuna kompensirlangan hisoblanadi va kirishma oksid qatlam orqali kirib va juda chuqurga joylashadi, katta diffuziya koeffisiyentiga va eruvchanlikka ega bo‘ladi. 8 – 10 rasmlardan ko‘rinadiki, oksid qatlam qalinligining kamayishi bilan solishtirma qarshilikning oshishi kuzatiladi. Yana shuni ta’kidlash kerakki, kremniyga nikel va kobaltni kiritishda nazorat namunadan farqli ravishda τ ning sezilarli o‘zgarishiga olib kelmaydi, bu vaqtda nazorat namunaning yashash vaqti 10 dan 0,1 s gacha kamayadi. 28 1 – jadval . №№ Namunalar Diffuziya vaqti 1 soat ρ , Om ·sm n, m -3 μ, m 2 /V·s 1 (0,40 mkmli) Si < Ni > 1150 0 C 21 2,76 ·1 0 14 1163 2 (0,40 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 16,1 2,92 ·10 14 1329 3 (0,40 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 18,9 2,92 ·10 14 1135 4 Si (nazorat. nam.) 1150 0 C 17,69 2,82 ·10 14 1254 5 (0, 12 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 53,7 1,6 ·10 14 727 6 (0, 12 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 65,9 9,02 ·10 14 1051 7 (0, 12 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 143,0 4,85 ·10 14 900 8 Si (nazorat. nam.) 1150 0 C 22,05 1,93 ·10 14 1464 9 (0, 27 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 20,5 2,29 ·10 14 1325 10 (0, 27 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 22,3 1,46 ·10 14 1148 11 (0, 27 mkmli) Si<Ni> 1150 0 C 36,6 1,46 ·10 14 1166 12 Si (nazorat. nam.) 1150 0 C 15,9 2,59 ·10 14 1513 29 13 Si<Ni> 1150 0 C 26,99 1,97 ·10 14 1174 14 Si<Ni> 1150 0 C 35,01 1,76 ·10 14 1013 15 Si<Ni> 1150 0 C 53,1 1,02 ·10 14 1148 1 – jadval (davomi) . №№ Namunalar Diffuziya vaqti 1 soat ρ , Om ·sm n, m -3 μ, m 2 /V·s 1 (0,40 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 44,72 137 ·10 14 1019 2 (0,40 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 49,16 107 ·10 14 1189 3 (0,40 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 68,92 1,96 ·10 13 1265 4 Si (nazorat. nam.) 1200 0 C 14,11 2,7 ·10 14 1630 5 (0, 12 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 177 5,85 ·10 13 603 6 (0, 12 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 290,7 4,08 ·10 13 525 7 (0, 12 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 56,2 1,53 ·10 14 724 8 Si (nazorat. nam.) 1200 0 C 31,39 1,88 ·10 14 1060 9 (0, 27 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 47,19 1,36 ·10 14 974 10 (0, 27 mkmli) Si<Ni> 1200 0 C 49,82 1,29 ·10 14 975 11 Si (nazorat. nam.) 1200 0 C 18,61 2,48 ·10 14 1354 12 Si<Ni> 1200 0 C 110,53 5,09 ·10 13 1110 13 Si<Ni> 1200 0 C 145,7 3,66 ·10 13 1173 30 14 Si<Ni> 1200 0 C 104 5,7 ·10 13 1053 2 – jadval . №№ Namunalar Diffuziya vaqti 1 soat ρ , n μ , 1 (0,40 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 31,6 2,02 ·10 14 981 2 (0,40 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 26,9 2,24 ·10 14 1037 3 (0,40 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 21,93 3,32 ·10 14 867 4 (0,40 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 43,1 2,06 ·10 14 705 5 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 17,7 5,04 ·10 14 700 6 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 18,5 3,29 ·10 14 1027 7 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 26,5 3,03 ·10 14 777 8 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 17,6 3,24 ·10 14 1096 9 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 18,26 3,36 ·10 14 1018 10 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 23,14 2,73 ·10 14 989 11 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1150 0 C 24,72 2,84 ·10 14 889 12 Si<Co> 1150 0 C 215,5 3,6 ·10 13 802 13 Si<Co> 1150 0 C 269,4 2,73 ·10 13 850 14 Si<Co> 1150 0 C 220,9 3,55 ·10 13 797 15 Si (nazorat. nam.) 1150 0 C 25,6 1,99 ·10 14 1222 16 Si (nazorat. nam.) 1150 0 C 21,56 2,02 ·10 14 1437 31 2 – jadval (davomi) . № № Namunalar Diffuziya vaqti 1 soat ρ , Om ·sm n, m -3 μ, m 2 /V·s 1 (0,40 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 20,36 4,08 ·10 14 751 2 (0,40 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 25,66 1,84 ·10 14 1325 3 (0,40 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 37,28 2,23 ·10 14 751 4 (0,40 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 32,92 2,13 ·10 14 890 5 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 170,1 8,33 ·10 13 440 6 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 69,39 1,14 ·10 14 789 7 (0, 12 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 69,12 7,74 ·10 13 1169 8 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 39,42 1,6 ·10 14 989 9 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 32,18 1,77 ·10 14 1096 10 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1200 0 C 27,6 2,45 ·10 14 924 11 Si<Co> 1200 0 C 154,64 1,81 ·10 14 223 12 Si<Co> 1200 0 C 11,36 1,65 ·10 15 334 13 Si<Co> 1200 0 C 111,3 1,09 ·10 13 515 32 14 Si (nazorat. nam.) 1200 0 C 32,5 2,01 ·10 14 957 15 Si (nazorat. nam.) 1200 0 C 30,18 2,62 ·10 14 792 16 Si (nazorat. nam.) 1200 0 C 30,47 2,38 ·10 14 863 3 – jadval . № № Namunalar Diffuziya vaqti 1 soat ρ , Om ·sm n, m -3 μ, m 2 /V·s 1 (0,40 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 56,47 1,27 ·10 14 871 2 (0,40 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 46,76 1,48 ·10 14 902 3 (0,40 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 34,83 2,17 ·10 14 827 4 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 46,04 1,11 ·10 14 1222 5 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 38,32 2,22 ·10 14 736 6 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 43,61 9,1 ·10 13 1575 7 (0, 27 mkmli) Si<Co> 1250 0 C 56,66 9,97 ·10 13 1106 33 1200 0 C 1150 0 C 0,1 0,2 0,3 0,4 x , mkm 3413 245678910 223 0n, sm -3 1 6–rasm. Si<Co> namunasida oksid qatlam qalinligiga nisbatan zaryad tashuvchilar konsentrasiyasining o‘zgarishi 3513 245678910 1423 10 13 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 x ,mkmn , sm -3 1200 0 C1150 0 C 0, 1 0,2 0,3 0,4 0,5 X, mkm1200 0 C 1150 0 C 7– rasm. Si<Co> namunasida zaryad tashuvchilar konsentratsiyasining oksid qatlam qalinligidan bog‘liqligi. ρ, Om·sm 36 1200 0 C 1150 0 C x , mkm 0.1 0.2 0.3 0.4 0.550100 150 8– rasm. Si<Co> namunasida oksid qatlam qalinligiga bog‘liq ravishda solishtirma qarshilikning o‘zgarishi 3713 245678910 1423 10 13 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 x , mkmn, sm -3 1200 0 C1150 0 C 9 – rasm. Si<Ni> namunasida oksid qatlam qalinligidan bog‘liq ravishda zaryad tashuvchilar konsentrasiyasining o‘zgarishi. ρ, Om·sm 38 1200 0 C 1150 0 C x , mkm 0.1 0.2 0.3 0.4 10– rasm . Si<Ni> namunasida oksid qatlam qalinligidan bog‘liq ravishda solishtirma qarshilikning o‘zgarishi. Kirishmalarning elektroaktiv qismining taqsimlanishini aniq ko‘rib chiqish maqsadida to‘rt zondli usul yordamida qatlamda solishtirma elektr qarshilikni o‘lchadik. Hamma namunalar uchun μ harakatchanlikni qo‘yib, Si<Ni> (13 - rasm) va Si<Co>(14 - rasm) uchun elektroaktiv kirishmalar konsentrasiyasining taqsimlanish profilini oldik. Tadqiqotlar shuni ko‘rsatadiki, ancha kirishma sirt uchastkasida 50 mkm chuqurlikkacha notekis taqsimlangan. Xavfsiz namunaga 100 – 150 mkm tartibidagi soha kiradi. Oksid qatlam orqali diffuziya kattaligi bir jinsli bo‘lmagan uchastkada kamayadi (16-rasm), qizdirish temperaturasining o‘zgarishi bilan elektroaktiv kirishma konsentrasiyasi kamadi. Agar qalinlik bitta yoki qatlam qalinligining o‘zgarishi bir xil yoki shu temperaturada diffuziya temperaturasining oshishi elektroaktiv atomlar konsentrasiyasining oshishiga olib keladi. Oksid qatlam qalinligidan bog‘liq holda oksid qatlamning kamayishida elektroaktiv kirishmalar konsentrasiyasining kamayishiga olib keladi. Keyin, kirishma sirtda o‘zini qanday tutadi va namuna xajmi elektron mikroskop yordamida Si<Ni> namunasining mikrofotografiyasi olindi(16,a - rasm). Sirt sohasida kirishmalarning bir jinsli bo‘lmagan taqsimoti kuzatiladi. Bunday taqsimlanish 50 mkm chuqurlikkacha kuzatiladi, yana chuqurlashishi bilan xajmida kirishmalarning taqsimlanishi tekislashadi(16,b - rasm). Olingan material asosida qotishmali diodlar tayyorlash mumkin. Ularning VAX 17 – rasmda ko‘rsatilgan. Rasmdan ko‘rinadiki, boshlang‘ich va nazorat namunalaridan farqli ravishda oksid qatlamli namunalarda VAX ning teskari o‘qida stabillik kuzatiladi. Bu esa ishchi rejimda yarim o‘tkazgichli diodlar ishida muhim rol o‘ynaydi. Olingan natijalar asosida quyidagicha xulosa qilish mumkin. 39 x , mkm 4013 245678910 1423 10 13 50 100 150n , sm -3 11– rasm. Si<Co> namunasida qatlam qalinligi bo'yicha zaryad tashuvchilar konsentratsiyasining taqsimlanishi. 1150 0 C(0,40 mkm) 1200 0 C(0,40 mkm) 1200 0 C(0,40 mkm) 4113 245678910 1323 10 12 50 100 x , mkmn, sm -3 12– rasm. Si<Ni> namunasida qatlam qalinligi bo'yicha zaryad tashuvchilar konsentratsiyasining taqsimlanishi. 1200 0 C (0,12 mkm) 1200 0 C (0,40 mkm) 1150 0 C (0,40 mkm) 4213 245678910 825 4 3 10 50 100 x , mkmn 0 /n , 13– rasm. Si<Ni> namunasida qatlam qalinligi bo‘yicha zaryad tashuvchilar konsentrasiyasining o‘zgarishi. I, mA boshl. Si<Ni> 430,511,522,5 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 10 11 11,8 U,V 50 100 15012345 Nazorat 14– rasm. Kuchlanishli diodlarning VAXi. 3.2. Ionli kristallar Metallar galloidlar bilan birikkanda o‘zlarining valent elektronlarini galloidlarga berish xususiyatiga ega. Galloidlar esa elektronlarni qabul qilib, atom tashqi qobig‘ining inert gazlardagi kabi mustahkam konfigurasiya ega b o‘ lishga intiladi. Natijada metallar musbat zaryadga ega bo‘lib, musbat ionga, galloidal a r esa manfiy ionga aylanib qoladilar. Bu ionlar orasida elektrostatik kuch yuzaga keladi. Bir-biridan masofa uzoqlikda joylashgan ionlarning tortishish energiyasi ga teng bo‘ladi. Bu yerda -ionning zaryadi. Ionlar bir-biriga yetarlicha yaqinlashtirilganda itarish kuchi paydo bo‘ladi va uning energiyasi Born nazariyasiga ko‘ra ga teng bo‘ladi. Bu yerda B , n - doimiyliklar. O‘zaro ta’sirlashuvning na tijaviy energiyasi (1) ga teng bo‘ladi. Ionlar orasidagi muvozanatdagi masofa ni (1) formuladagi U dan bo‘yicha hosila olib, uni nolga tenglashtirib topish mumkin (1-rasm). 44 ; (2) (2) formuladan B ni topamiz. (3) (3) fomulani (1)ga qo‘yamiz ; juft ionlardan tashkil topgan panjara ning energiyasi , (4) bu erda -Madelung doimiysi deyiladi va u berilgan ionning nafaqat eng yaqin qo‘shni ionlari bilan,balki panjaraning boshqa ionlari bilan o‘zaro ta’sirlashishini xarakterlaydi. Ionli kristallarda alohida molekula mavjud emas har qanday musbat zaryadlangan ion ma’lum bir sondagi manfiy zaryadlangan ion bilan o‘rab olingan, huddi shunday har bir manfiy zaryadlangan ion ham huddi shunday sondagi musbat ion bilan o‘rab olingan. Ion yoki atomni o‘rab turgan eng yaqin qo‘shni atomlar yoki ionlar soni -koordina s ion son deyiladi. Ionli panjaralar uchun koordina s ion son - kation radiusining anion radiusiga nisbatiga bog‘liq , ya’ni : 45 bo‘lganda bo‘lganda 6 bo‘lganda Ionlar orasidagi masofa quyidagicha aniqlanadi: bu ye rda -kationning koordinasion soni , , –anion va kationning radiusi, -koordina s ion songa bog‘liq bo‘lgan tuzatma. -ning koordina s ion songa bog‘liqligi quyidagi jadvalda keltirilgan. 1-jadval N N N 1 -0.50 5 -0.05 9 +011 2 -0.31 6 0 10 +0.14 3 -0.19 7 +0.04 11 +0.17 4 -0.11 8 +0.08 12 +0.19 46 Inert gazlar atomlarining elektron qobog‘i turidagi elektron qobiqqa ega bo‘lgan ionlarning radiuslari: 2-jadval -2 - O-1.46 S 1.90 Se 202 -1 - F-1.33 +1 Li-0.68 Na-0.98 +2 Be-0.30 Mg-0.65 +3 B-0.16 Al-0.45 +4 - Si-038 +5 - - +6 - - Misol sifatida kristallidagi atomlar orasidagi masofani hisoblaymiz. Xona temperaturasida o‘lchangan bu kristallni ng panjara doimiysi 4 . 004 ga teng. Tassavur qilaylik, uning strukturasi va ionlarining bir-biriga tegib turishi bilan aniqlanadi; jadval natijalariga ko‘ra -1029 , -1.46 , =1.29+1.46+0.19=2.94 panjara doimiysi esa a=4.15 Agar struktura va kislarod ionlaring bir-biriga tegib turishi bilan aniqlansa, u holda =060+1.46=2.06 , panjara doimiysi a=4.12 Hisoblashlardan ko‘rinib turibdiki, panjara doimiysining haqiqiy qiymati hisoblab chiqarilgan qiymatdan ancha kichik. Bu esa Titanat bariy kristalidagi bog‘lanish xarakteri sof ionli boglanish bo‘lmasdan , qisman kovalent bog‘lanishni xarakterlaydi. 47 Natriy xlor kristalli uchun bog‘lanish asosan ionli bo‘lganligi uchun bo‘lsa bundan kelib chiqadiki, panjara doimiysi a=5.58 ga teng bo‘ladi, haqiqiy qiymat esa 5.63 ga teng. 48 3.3. Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash Ushbu ishda namunasidagi komplekslarning hosil bo‘lish jarayonini to‘laroq o‘rganish maqsadida kremniyga kiritilgan kirishmalar o‘rtasidagi o‘zaro ta’sirlashuv jarayonlarini o‘rganish maqsad qilib qo‘yilgan. Kremniy monokristallida kirishmalar o‘rtasida ichki o‘zaro ta’sirlashuv xuddi yopiq termodinamik sistema kabi kristallning ozod energiyasini o‘zgartiradi [ 2 ] . O‘z navbatida statistik, zaryadli, potensial, assosiativ o‘zaro ta’sirlar bir-biridan farq qiladi. Statisti k o‘zaro ta’sirlashuv struktur a element larining kristall panjara pozisiya si bo‘yicha joylashuvi bilan bog‘liq . Ular o‘z navbatida sistemaning konfigurasion entropiyasiga ta’sir ko‘rsatadi [ 3 ] . Zaryad li o‘zaro ta’sirlashuv – kristallda ortiqcha energiya paydo qilmaydigan, zaryadlarning sa qlanish qonuniga asoslangan elektromagnit o‘zaro ta’sirning bir qismidir . Potensial o‘zaro ta’sirlashuv – bu turli xil o‘zaro ta’sirlashuvlar kompleksi bo‘lib, u kristall ning potensial ener gi yasi oshishi hisobiga ozod energiyaning o‘zgarishiga olib keladi . Bu o‘zaro ta’sirlashuvda kristallning struktura elementlari assosiatlar hosil qilmasdan, mustaqil ravishda kristall panjarada o‘z o‘rinlari bo‘yicha joylashadi. Assosiativ (kompleks hosil qiluvchi ) o‘zaro ta’sirlashuv assosiat lar yoki kom pleks larning hosil bo‘lishiga olib keladi , ya’ni aniq bir xossaga ega bo‘lgan va kristall o‘rinlari bo‘yicha bir butunligicha joylashgan panjaraning yangi struktura elementining hosil bo‘lishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda kompleks hosil qiluvchi o‘zaro ta’sirlashuv ilmiy tadqiqotchilarda katta qiziqish o‘yg‘otmoqda. Kremniy monokristalli kuchli legirlanganda, kirishmalarning asosiy modda atomlari va struktura nuqsonlari bilan o‘zaro ta’sirlashuvidan tashqari, legirlanuvchi kirishmalarning bir-biri bilan ham o‘zaro ta’sirlashishi yuz berishi 49 mumkin. Qator manbalarda kremniy i germaniy monokristallarida ikkita ( va boshqa kabi), donor (akseptor) ionlaridan hosil bo‘lgan xuddi vodorod molekulasi kabi molekulalarning paydo bo‘lishi to‘g‘risidagi taxminlar aytilmoqda [ 4 ] . Kirishmali kompleks – bu kristall matrisada individual fizik xossaga ega bo‘lgan, turg‘un kvazimolekulalarning hosil bo‘lishidir. Kirishmali kompleks to‘g‘ri ideal kristall simmetriyasidan farq qiluvchi o‘z simmetriyasiga ega bo‘ladi va mos ravishda, qo‘zg‘almas asosiy kristall atomlariga nisbatan panjarada bir qancha ekvivalent holatlarni egallashi mumkin. Murakkab nuqsonlardan iborat komplekslarning hosil bo‘lishi bir necha bosqichlarni talab qiladi: nuqsonlarning hosil bo‘lishi (Shottki nuqsonlari, Frenkel nuqsonlari va boshqa) —» ularning migrasiyasi —» boshqa nuqsonlar bilan birikishi. Kremniyda vakansiyaning vakansiyalar bilan guruhlashishi, shuningdek vakansiyalarning kislorod, fosfor, litiy va boshqa kirishma elementlari bilan guruhlashishi kuzatilgan [5]. Kirishma atomi kristall panjara davriy maydoni ta’sirida va Kulon maydoni ta’sirida bo‘ladi. Bu Kulon maydon potensiali butunlay kristallga ta’sir etuvchi kuchni kuchsizlantiradi [6]. Kvant mexanikasi qonunlari asosida elektron qobiq nafaqat Kulon tortishish- itarish kuchlari bilan, balki Van-der-Vaals tortishish kuchlari (dispersion o‘zaro ta’sirlashuv) bilan amalga oshiriladi. Yig‘indi o‘zaro ta’sirlashuv Born va Mayer tenglamasi bilan ifodalanadi. , (1) bu erda - Kulon tortishish (itarish) kuchlarini ifodalaydi; 50 -dispersion o‘zaro ta’sirlashuv ( s- konstanta); -itaruvchi o‘zaro ta’sirlashuvni aniqlovchi ifoda, , bu yerda - Van-der-Vaals tenglamasidagi to‘ldiruvchi koeffisiyent bo‘lib, molekula hajminig to‘rt barobariga teng; -panjara tebranishining maksimal chastotadagi panjaraning nol energiyasi. Qo‘polroq yaqinlashishlarga ko‘ra kirishma ionlarini dielektrik singdiruvchanligi ga teng bo‘lgan muhitga kiritilgan, deb qarash mumkin. Agar kirishma atomlari ham kremniy atomlari ham ionizasiyaga ega bo‘ladi, deb taxmin qilinsa, u holda Kulon qonuniga ko‘ra, ikkita zaryad bir-biri bilan vakuumda F kuch bilan o‘zaro ta’sirlashadi va uning kattaligi zaryadlarning ko‘paytmasiga to‘g‘ri ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsional bo‘ladi. Vakuumda va argon muhitida, shuningdek, erigan kremniy muhitida ionlarning bir-biri bilan o‘zaro ta’sirlashuvini qaraymiz ( , ). Bu tahlilda boshqa o‘zaro ta’sirlashuvlar hisobga olinmagan. U holda Kulon tortishuv (itarishuv) kuchi quyidagi formula bilan ifodalanadi: (2) bu yerda , - ionlarning zaryadi, ; - muhitning dielektrik singdiruvchanligi; -dielektrik doimiylik, ; -atomlar orasidagi masofa, . Bir xil valentli strukturalarni ifodalovchi molekulalarning barcha bog‘lanishlarining yig‘indisini ifodalovchi bog‘lanish energiyasining qiymatini topish mumkin. namunasida kirishma atomlari (ionlari) o‘zaro bog‘lanishlar hosil qilishi mumkin bo‘lgan ionlar juftliklari variantlarini qarab chiqamiz. Bu 51 ionlar juftlarining variantlari va qaralayotgan ionlar juftlari variantlarining (2) formula bilan hisoblangan Kulon kuchlari qiymatlari 2-jadvalda keltirilgan. Vakuumda va argon muhitida hisoblangan Kulon kuchlarining qiymati farq qilmaydi, shuning uchun 2-jadvalda Kulon kuchlarining vakuumda va erigan kremniydagi hisoblab chiqarilgan qiymatlari keltirilgan. 3-jadval. Ionlar o‘rtasidagi Kulon o‘zaro ta’sirlashuv kuchlarining ionlar jufti variantlariga bog‘liqligi 52 Bir xil 53№ Ionlar juft Vak u umda Kremniy eritmasida 1 2 3 4 11.75 4.26 5 6 7 18.21 8 9 1.8 0.15 10 1.34 0.11 11 5.47 0.46 12 2.51 13 3.47 0.32 14 5.65 0.48 15 6.32 0.53 16 36.57 3.07 17 10.91 0.93 18 1.67 19 2.97 0.25 20 2.23 0.029 21 4.47 0.38 22 4.04 0.34 bog‘lanishli ionlar juftining bog‘lanish energiyasi qiymatini elektromanfiyliklar farqini ifodalovchi munosabatni taqriban baholash bilan aniqlash mumkin [8]. , (3) bu yerda - bir xil bog‘lanishli bitta moddaning bog‘lanish energiyasi qiymati, ; -bir xil bog‘lanishli boshqa, ikkinchi bir moddaning bog‘lanish energiyasi qiymati, ; -mos elementlarning elektrmanfiyligi. Biz qarayotgan namunasidagi kirishmalarining o‘zaro ta’sirlashuv vaqtida ularning bog‘lanish energiyalarini baholash uchun bir xil bog‘lanishli ionli juftliklarning bog‘lanish energiyalaridan [9] foydalanib (3) formula yordamida hisoblab topildi. Hisoblash natijalari 4-jadvalda keltirilgan. 54 4-jadval. Ionlar juftining variantlari. Ionlar jufti varian tlari A- eleme nt B- eleme nt Ionlar juft 1 187.0 1.8 225.0 2.0 209,99 2 187.0 1.8 204.0 2.5 242.94 3 187.0 1.8 423.0 1.91 306.20 4 187.0 1.8 143.0 3.5 399,71 5 225.0 2.0 204.0 2.5 239.09 6 225.0 2.0 143.0 3.5 410,09 7 225.0 2.0 423.0 1.91 324.80 8 225.0 2.0 225.0 2.0 225,00 9 143.0 3.5 204.0 2.5 267.00 10 143.0 3.5 423.0 1.91 467.27 11 204.0 2.5 423.0 1.91 347.52 55 Xulosa Olingan natijalar asosida quyidagicha xulosa qilish mumkin. 1. Ni kirishmalari elektroaktiv qismi konsentrasiyasining oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liqligi o‘rganildi. 2. Oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liq kirishmalarning elektroaktiv qismining taqsimlanish profili olindi. 3. namunasida bo‘lishi mumkin bo‘lgan ionlar juftiining eng katta ehtimollik bilan hosil bo‘lishi o‘ninchi variantga, eng kichik ehtimollik bilan hosil bo‘lishi birinchi variantga to‘g‘ri keladi. (Bu tahlilda boshqa o‘zaro ta’sirlashuvlar inobatga olinmagan (vakansiya-ion, divakansiya-ion). 4. Oksidsiz qatlam diffuziyasidan farqli ravishda Ni kirishmalarini diffuziya qilishda no tekis taqsimlanish sohasida (50 mkmgacha) oksidli qatlam kamayishi kuzatildi, kirishmalarning qo‘shimcha texnologik operasiyaning qisqarishiga olib kelishi, ishlab chiqarishda bir jinsli legirlangan kremniy olish mumkinligi ko‘rsatildi. 5. Olingan natijalar asosida kremniyga oksid qatlami orqali legirlangan nikel kirishmalaridan juda kichik qiymatli teskari tokka ega bo‘lgan nuqtaviy diod olish mumkinligi o‘rganildi. 6. namunasida yuqorida keltirilgan o‘n bitta variantlarda ko‘rsatilgan komplekslarning hosil bo‘lishi to‘liq shu kirishmalarning tabiatiga bog‘liq bo‘ladi (elektrmanfiyligiga, ionning radiusiga va b.). 7. Bir bog‘li bog‘lanishli komplekslarning bog‘lanish energiyasi eng kattasi bu kompleksi ekan. 8. Barcha keltirilgan natijalar kremniy monokristallidagi kirishmalarnnig o‘zaro 56 ta’sirlashuvi natijasida komplekslarning hosil bo‘lishni chuqur o‘rganish asosida hisoblab chiqarilgan. Kirishmali komplekslar o‘stirilayotgan monokristallning barcha xarakteristikalariga ta’sir ko‘rsatadi. Shu sababli kirishmali komplekslarning hosil bo‘lish tafsilotini to‘liq bilish zarur. 57 Foydalanilgan adabiyotlar. Asosiy 1. Тошбоев Т.У., Икрамова У. Некотор ые особенности межпримесного взаимодействия серы никелем в кремнии. Национальные исследования Узьекистана: Серия конференциий: Часть – 17, с. 71-73, 2022 г. 2. Матчанов Н.А. Получение высокоомных кристаллов р - Si. Электронные версии научных журналов. www.maikonline.com. 3. М.К. Бахадырханов. В сб.: Глубокие уровни в полупроводниках, под ред. В.И. Фистуля (Ташкент, 1981) с. 52. www.ioffe.ru/journals/ftp/ 4. А.П.Павлов в книг. «Методы определение параметры полупро водников», Россия, 2001г. 5. М.К.Бахадырханов и др. «Влияние ТО на взаимодействие атомов никеля с кислородом в кремнии». ФТП, 1976,т. 10 с. 1001 – 1004. 6. Т.Д. Джафаров. ФТТ, 1970. т.12. №10 с. 787 – 791 . 7. Тошбоев Т. У. «Межпримесное взаимодействие серы с элементами никель, кобальт, цинк, кадмий и их роль в просессе термообработки в кремнии». Канд. диссерт., 1999 г. 8. Батавин В. В и др. «Влияние акцепторов на генерации термодоноров в кремнии, содержащим кислород». ЕТ. Сер.ИВ, материалы 1980.с.42-45. 9. Бахадырханов М. К и др. «Исследование влияние ТЗД на кинетику генерации ТД в кремнии 450 0 C ». Письмо ЖТФ, В.24, с.23-25, С- Петербург, 1994 г. 10. Бахадырханов М. К и др. «Межпримесное взимодействия сери и кобальта в кремнии». РАН Неорг. Материалы, 1995, Т.31, №11, С.1400- 1404. 11. Бахадырханов М. К и др. «Химически связанные комплексы с участием БДП в кремнии». Изв. АН Россия. Неорг. материалы 1990, Т.28, В.10, с.2005-2008. 58 12. Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.И., Наркулов Н., Сражев С.Н ., Тошбоев Т.У. www.infomag.ru, www.infomag.ru. 13. Бахадырханов М.К., Азимхужаев Х., Зикриллаев Н.Ф. и др. Управление условиями возбуждения и параметрами автоколебаний тока в компенсированном кремнии, Электронные версии научных журналов. www.maikonline.com . 14. Т.У.Тошбоев, A .Худойкулов. Химически связанные комплексы с участием быстродиффундирующих примесей в кремнии. http: //issc.nsu.ru"> http: //issc.nsu.ru. 2008 г. Новосибирск. 15. Т.У.Тошбоев, A .Худойкулов. О новом методе объемного геттериро вания примесных атомов в кремния. http: //issc.nsu.ru, http://issc.nsu.ru . 2009 г. Новосибирск. 16. M.K.Baxadirxanov, E.M.Nikitina.Tverdotelnaya elektronika vchera, segodnya, zavtra. Tashkent, 2016, 87s. 17. Б.И.Болтакс, М.К. Бахадырханов. Компенсированный кремний. Россия: Наука, 1972. C. 94 –96 59

Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash. MUNDARIJA KIRISH ………………………………………..…….………..……. 3 I BOB I BOB. ADABIYOTLAR SHARHI . 1.1-§. Kremniyda chuqur sathlar……………….. .………….….…..…….. 8 1. 2 -§. Kremniyda kislorod va uglerodning tabiyati.……….…...………... 12 1. 3 -§. Kremniyda nikelning elektrik xossalari……………..……..…….. 13 II BOB. EKSPERIMENT METODIKASI 2.1-§. Si<Ni> namunalarini olish metodikasi………………….……….…... 23 2. 2 -§. Elektrik parametrlarini o‘lchash metodikasi……..…….……….….. 24 2. 3 -§. Si<Ni> namunalarida nomuvzanat zaryad tashuvchilar yashash vaqtini aniqlash metodikasi ………..………………….……… 25 2. 4 -§. Yarim o‘tkazgichning elektr o‘tkazuvchanligini aniqlash metodikasi.. 26 2. 5 -§. Natija xatosi…………………………………….…………..…..……. 27 III BOB. EKSPERIMENTAL NATIJALAR VA ULARNI MUHOKA KAMA QILISH 3. 1 -§. Natijalar muhokamasi… …………….……………..………………... 28 3. 2 -§. Ionli kristallar…………………………………….………………….. 45 3.3-§. Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash………………………………………………. 50 Xulosalar……………………………………………..……..…………….. 56 Foydalanilgan adabiyotlar. …………………………………………… 58 1

KIRISH Mavzuning dolzarbligi: Zamonaviy yarim o‘tkazgichlar texnikasining rivojlanishi, xususan, mikro va optoelektronika juda keng sohada yarim o‘tkazgichli materiallarning elektrofizik parametrlarini, ya’ni kompensirlangan kremniy xossalarini o‘rganishni taqoza etadi. Keyingi paytlarda [1-7] mualliflar tomonidan kremniyda kirishma atomlarining kimyoviy bog‘langan elektroneytral komplekslar hosil qilishi mumkinligi topilgan. Shuningdek, kirishma atomlarining xarakteriga bog‘liq bo‘lmagan holda (donor-donor, donor-akseptor) bunday kimyoviy komplekslar hosil bo‘ladi. Bunday juda qiziqarli yangi yo‘nalish katta ilmiy qiziqish tug‘diradi. Bu avvalombor, bunday strukturalarning energiyasini tushuntirish bilan bog‘liq. Shuningdek ularning konsentratsiyasini boshqarish orqali yangi tipdagi getereostrukturalar olish, kremniy asosida turli binarli birikmalar yaratish imkonini beradi. Shu maqsadda bu strukturalarning tabiyatini va qonuniyatini chuqurroq tushunish uchun ko‘p miqdorda turli kirishmalar bilan eksperimental tadqiqotlar talab qilinadi. Shu maqsadda biz kremniyda nikelning o‘zaro ta’siri natijasida ularning kimyoviy bo‘g‘langan elektroneytral komplekslar hosil qilishishi qiziqish uyg‘otadi. Bunday elementlarning tanlanishiga sabab, hozirgi paytgacha bunday komplekslarning tabiyati o‘rganilmagan. Bunday kirishmalar nafaqat eksperimental natijalarni boyitmasdan, balki bunday komplekslarning mexanizmi va tabiyatini, kremniy kristallining strukturasini tushuntirishga yordam beradi. Tadqiqotning maqsadi va muhimligi: ishning maqsadi kremniyga oksid qatlam orqali kiritilgan nikelning diffuziyasini tushuntirish: -Kremniyga legirlangan nikelning (Si<Ni>) elektrofizik xossalarini o‘rganish; -Optimal va termodinamik sharoyitlarni o‘rganish, chunki kremniy xajmida intensiv ravishda nikel elementi bilan kompleks hosil qilish jarayoni yuz beradi; -Bu komplekslarning strukturasi va tabiyatini o‘rganish; 2

Ilmiy yangiligi. Bu ishda Si da Ni kirishmalari elektroaktiv qismi konsentrasiyasining oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liqligi o‘rganilgan; - Diffuziya temperaturasini va oksid qatlam qalinligini bilgan holda Si namunasi uchun zarur bo‘lgan kirishma konsentratsiyasini olish mumkinligi aniqlangan. - Oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liq kirishmalarning elektroaktiv qismining taqsimlanish profili olingan. - Ni kirishmalarini diffuziya qilishda oksidli qatlam kamayishi, kirishmalarning bir jinsli bo‘lmagan taqsimlanish sohasida ( 50 mkmgacha) ishlab chiqarishda bir jinsli legirlangan kremniy olish mumkinligi ko‘rsatilgan. - Olingan natijalar asosida kremniyga oksid qatlami orqali legirlangan nikel kirishmalaridan juda kichik qiymatli teskari tokka ega bo‘lgan nuqtaviy diod olish mumkinligi o‘rganilgan. Ishning amaliy ahamiyati: Olingan natijalar quyidagilarni ishlab chiqarishni taqoza qiladi: -Kremniyda nikelning elektroaktiv konsentasiyasining oksid qatlamdan va temperaturaga bog‘liqligi; -Kremniyda nikel elementlarining turli zarur konsentrasiyasini oksid qatlam qalinligi va temperaturani boshqarish orqali olish mumkinlik usuli ishlab chiqildi: -Kirishmalarning elektroaktiv taqsimlanish profilining oksid qatlam qalinligi va temperaturadan bog‘liqligi aniqlandi. Himoya qilish holati. - Kremniyda nikelning oksid qatlam orqali turli qatlam qalinligida elektrofizik xossalarini o‘rganish: - turli kirishmalarning kremniyda chuqur sathlar hosil qilish jarayonlarini tushuntirish. 3

Ishning aprobatsiyasi: Ishning asosiy natijalari 2022 yilda O‘zbekistonda ilmiy tadqiqotlar: Davriy anjumanlar: 17-qism (71-74 betlar) ilmiy konferensiyasida, “Qattiq jismlar fizikasi” kafedrasining ilmiy semenarlarida ma’ruza qilindi. Ishning strukturasi va xajmi. Bitiruv malakaviy ishi kirish qismidan, uchta bobdan va xulosa qismidan iborat. Bitiruv malakaviy ishining asosiy matni betdan iborat bo‘lib rasm, jadvallardan va adabiyotlar sharhidan iborat. Fan va texnikaning rivojlanishi zamon talabiga mos ishlab chiqarilayotgan mahsulotning sifatini yaxshilashda muhim rol o‘ynaydi. Shunga asosan hozirgi kunda fan texnika qo‘mitasi va Hukumatimiz tomonidan asosiy e’tibor nazariy va eksperimental tadqiqotlarni rivojlantirish, yangi tipdagi yarim o‘tkazgichli materiallar va ular asosida yaratilgan yarim o‘tkazgichli asboblar yaratish va keng qo‘llashga qaratilgan. Yarim o‘tkazgichli materiallar asosida yaratilagan asboblar qo‘llanilishi asosan, atom elektrostansiyalarida, kosmanavtikada va xalq xo‘jaligining boshqa tarmoqlarida keng qo‘llanilmoqda. Zamonaviy yarim o‘tkazgichlar texnikasining rivojlanishi, xususan, elektronika, mikroelektronika, optoelektronika va nanoelektronika keng oroliqda yarim o‘tkazgichli materiallarning elektrofizik xossalariga, xususan, kompensirlangan kremniyga bo‘lgan talabni taqoza etadi. Bunday masalani muvoffaqiyatli yechish uchun turli kirishmalarni, kremniyda chuqur sathlar hosil qiluvchi kirishmalarni har tomonlama o‘rganish zarur. Ushbu bitiruv malakaviy ishining maqsadi, kremniyga turli qalinliklarda oksid qatlam orqali legirlangan nikelning elektrofizik xossalarini o‘rganish hisoblanadi. Ma’lumki, kremniy yarim o‘tkazgichlar texnikasida keng tarqalgan materiallar guruhiga kiradi. Bunday imkoniyatlardan keng foydalanish va texnik imkoniyatlar turli kirishmalarni legirlash xossalarini o‘rganishga, asosan, keyingi 4

yillarda chuqur sathlar hosil qiluvchi legirlangan kirishmali sathlarni tadqiq qilish qiziqish uyg‘otadi. Bunday kirishmalar (mis, nikel, kobalt, temir, ruh) odatda murakkab diffuziya mexanizmi, katta diffuziya koeffisentiga egaligi, yetarlicha katta eruvchanlik (10 16 - 10 18 at/sm 3 ) ni namoyon qilishi va qoida bo‘yicha Si ning man etilgan zona kengligida bir qancha chuqur sathlarni namoyon qilishi bilan ajralib turadi. Kirishmalarning chuqur sathlar hosil qilishi hisobidan, bu asosida parametrlari tashqi o‘zgarishlarga sezgir yuqori solishtirma qarshilikli materiallar yaratiladi. Bunday materiallarning elektrofizik parametrlarini keng oroliqda qo‘llash mumkin. Yuqori sezgirlikka ega yuqori quvvatli kompakt asboblar yaratishda va texnikada bunday materiallarga juda kuchli o‘sdi. Kremniyda bunday kirishmalarning tabiati yetarlicha mukammal o‘rganilgan. Shunigdek, kremniyda nikel kirishmasining tadqiqi hozirgacha keng o‘rganilmagan. Si da Ni ning ayrim xossalariga to‘xtalamiz. Masalan, kremniyda nikel ikkita akseptor sath hosil qiladi. Ya’ni, E c – 0,4 eV va E v + 0,2 eV. Bu zaryad tashuvchilar yashash vaqti kamayishiga va solishtirma elektr qarshiligi ρ ga sezilarli ta’sir qiladi. Asosiy qiziqish shundaki, nima uchun nikel yetarlicha katta eruvchanlik (10 18 ) ka ega bo‘lib, elektoaktiv holatda faqatgina (10 18 at/sm 3 ) ni tashkil etadi. Neytral holatda kremniy kristall panjaraning nuqsonlari bilan bog‘liq bo‘lsa, xususan qaysilari bilan? Kremniydagi doimiy kislorod bilan o‘zaro bog‘lanish qanday? Shu maqsadda ushbu malakaviy bitiruv ishida kremniyda nikelning xossalarini o‘rganish, shuningdek, kremniyga legirlangan nikelning elektrofizik xossalari to‘g‘risida qo‘shimcha ma’lumotlar olish, elektroaktiv atomlar konsentrasiyasiga yuqori temperaturali qizdirishning ta’sirini o‘rganish asosiy omillardan biri bo‘ldi. 5

O'xshashlar

Bank faoliyatida axborot komplekslari va texnologiyalari
DIQQAT KONSENTRATSIYASINI EKSPERIMENTAL O’RGANISH O’RGANISH BO’YICHA TADQIQOTLAR
AMMIAK GAZI KONSENTRATSIYASINI ANIQLOVCHI OPTIK SENSORNI ZOL-GEL USULIDA ISHLAB CHIQISH
ANILINNING MOLEKULYAR TUZILISHINI SPEKTROSKOPIK VA HISOBLASH USULLARI YORDAMIDA O’RGANISH
PREFIKS FUNKSIYASI, UNI HISOBLASH VA QO’LASH. KNUT-MORISS-PRATT ALGORITMI