1
АНДИЖОН ДАВЛАТ УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ
ИЛМИЙ ДАРАЖА БЕРУВЧИ PhD.28.02.2018.FM.60.01
РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ
БОБОХУЖАЕВ КУДРАТ УМАРОВИЧ
КРИСТАЛЛ ВА ШИШАСИМОН ХАЛЬКОГЕН
ЯРИМЎТКАЗГИЧЛАРДАГИ Sn МАРКАЗЛАРИНИ ЎЗАРО ЭЛЕКТРОН
АЛМАШИНУВИНИНГ МЕССБАУЭР ТАДҚИҚИ
01.04.10 – Яримўтказгичлар физикаси
ФИЗИКА-МАТЕМАТИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
АНДИЖОН – 2018
2
УДК:
621.315.592
Докторлик диссертацияси автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата докторской диссертации
Content of the abstract of doctoral dissertation
Бобохужаев Кудрат Умарович
Кристалл ва шишасимон халькоген яримўтказгичлардаги Sn
марказларини ўзаро электрон алмашинувининг мессбауэр тадқиқи ..
3
Бобохужаев Кудрат Умарович
Мессбауэровское исследование электронного обмена между центрами
олова в кристаллических и стеклообразных халькогенидных полупро-
водниках ……………………………………………………….…………. 21
Bobokhujaev Kudrat Umarovich
Messbauer study electron exchange between impirute centries Sn in
cristalled and glassed chalcogenide semiconductors ………………………
39
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of published works …………………………………………………….. 43
3
АНДИЖОН ДАВЛАТ УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ
ИЛМИЙ ДАРАЖА БЕРУВЧИ PhD.28.02.2018.FM.60.01
РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ
БОБОХУЖАЕВ КУДРАТ УМАРОВИЧ
КРИСТАЛЛ ВА ШИШАСИМОН ХАЛЬКОГЕН
ЯРИМЎТКАЗГИЧЛАРДАГИ Sn МАРКАЗЛАРИНИ ЎЗАРО ЭЛЕКТРОН
АЛМАШИНУВИНИНГ МЕССБАУЭР ТАДҚИҚИ
01.04.10 – Яримўтказгичлар физикаси
ФИЗИКА-МАТЕМАТИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
АНДИЖОН – 2018
4
Фалсафа доктори (PhD) диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар
Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида В2017.1.PhD/FM32 рақами билан
рўйхатга олинган.
Докторлик диссертацияси Ўзбекистон Миллий университетида бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгашнинг веб-
саҳифаcида (www.adu.uz) ҳамда «ZiyoNet» Ахборот-таълим порталига (www.ziyonet.uz)
жойлаштирилган.
Илмий раҳбар:
Зайнабидинов Сирожидин
физика-математика фанлари доктори, академик
Расмий оппонентлар:
Тураев Эргаш Юлдашевич
физика-математика фанлари доктори, профессор
Дадамирзаев Мухаммаджон Ғуломкодирович
физика-математика фанлари доктори
Етакчи ташкилот:
Фарғона политехника институти
Диссертация ҳимояси Андижон давлат университети ҳузуридаги PhD.28.02.2018.FM.60.01
рақамли Илмий кенгашнинг 2018 йил «__» __________ соат ____ даги мажлисида бўлиб ўтади.
(Манзил: 170100, Андижон шаҳри, Университет кўчаси, 129-уй. Тел./факс: 0(374) 223-88-30;
e-mail: agsu_info@edu.uz, Андижон давлат университети мажлислар зали)
Диссертация билан Андижон давлат университетининг Ахборот-ресурс марказида танишиш
мумкин ( ___ рақам билан рўйхатга олинган). Манзил: 170100, Андижон шаҳри, Университет
кўчаси, 129-уй. Тел./факс: 0(374) 223-88-30.
Диссертация автореферати 2018 йил «____»____________да тарқатилди.
(2018 йил «____» _____________ даги ____ рақамли реестр баённомаси.)
Р. Алиев
Илмий даража берувчи Илмий кенгаш раиси
ўринбосари, т.ф.д., профессор
А.О. Курбанов
Илмий даража берувчи Илмий кенгаш
илмий котиби, ф.-м.ф.н.
И.А.Каримов
Илмий даража берувчи Илмий кенгаш
ҳузуридаги илмий семинар раиси, ф.-м.ф.д.
5
КИРИШ (фалсафа доктори (PhD) диссертацияси аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.
Жаҳон миқёсида
ҳозирги вақтда яримўтказгичли материаллар асосида турли қурилмалар
яратиш ва ушбу материалларга зарар келтирмаган ҳолда уларнинг миқдорий
таркибини интенсив аниқлаш бўйича жадал илмий текшириш ишлари олиб
борилмоқда. Ушбу аспектда кристалл ва шишасимон яримўтказгичларда
қалай марказлари ўртасидаги электрон алмашинувнинг Мессбауэр тадқиқи
асосий масалалардан ҳисобланади.
Ҳозирги вақтда халькогенидли шишасимон яримўтказгичларда юз
берувчи физик жараёнларни чуқур ўрганиш, жумладан, қуйидаги
йўналишлардаги илмий изланишларни амалга ошириш муҳим вазифалардан
ҳисобланади: қалай билан легирланган (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
, Pb
1-x
Sn
x
S,
Pb
1-x
Sn
x
Se намуналар олиш технологиясини ишлаб чиқиш; кристалл ва
шишасимон халькогенидли яримўтказгичларнинг миқдорий таркибини
материалга зарар келтирмаган ҳолда рентгенофлуоресцент анализ ёрдамида
аниқлаш ва ушбу усулни такомиллаштириш; қўрғошин халькогенидидаги
қалай киришмасининг икки электронли марказларини микроскопик
параметрларини аниқлаш.
Мамлакатимизда илм-фан соҳасидаги устувор йўналишларда, жумладан,
«Қайта тикланувчи энергия манбаларидан фойдаланишни ривожлан-
тириш»да халькогенидли шишасимон яримўтказгичларни ўрганиш бўйича
муҳим
натижалар
олинди.
Ўзбекистон
Республикасини
янада
ривожлантириш бўйича Ҳаракатлар стратегиясига кўра, илмий тадқиқот ва
инновацион фаолиятни ривожлантириш, илмий ва инновация ютуқларини
амалиётга жорий этишнинг самарали механизмларини яратиш масалаларига,
жумладан, халькогенидли шишасимон яримўтказгичлар асосида оптик
электрониканинг амалий эхтиёжларига мос келувчи янги материаллар олиш
ва улардаги физик жараёнларни тадқиқ қилишга алоҳида эътибор қаратилди.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2010 йил 15 декабрдаги
ПҚ-1442-сон «2011-2015 йилларда Ўзбекистон саноатини ривожлан-
тиришнинг устувор йўналишлари тўғрисида»ги Қарори, 2017 йил 7 феврал-
даги ПФ-4997-сон «2017-2021 йилларда Ўзбекистон Республикасини
ривожлантиришнинг бешта устувор йўналиши бўйича Ҳаракатлар
стратегиясини келгусида амалга ошириш чора тадбирлари тўғрисида»ги
Фармони ва 2017 йил 17 февралдаги ПҚ-2789-сон «Фанлар академияси
фаолияти, илмий тадқиқот ишларини ташкил этиш, бошқариш ва
молиялаштиришни янада такомиллаштириш чора-тадбирлари тўғрисида»ги
ҳамда мазкур фаолиятга тегишли бошқа меъёрий-ҳуқуқий ҳужжатларда
белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти
муайян даражада хизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши
устувор йўналишларига мослиги.
Мазкур тадқиқот республика фан ва
технологиялар тараққиётининг «III. Қайта тикланувчи энергия манбаларидан
фойдаланишни ривожлантириш» устувор йўналишига мувофиқ бажарилган.
6
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.
Кейинги йилларда ҳам
халькогенидли шишасимон яримўтказгичлар, айниқса, қалай билан
легирланган қўрғошин халькогени жуда кўп тадқиқотлар предмети бўлиб
келмоқда.
Л.В. Прокофьев ва унинг ходимлари натрий билан легирланган Pb
1-x
Sn
x
S
ва
Pb
1-x
Sn
x
Se
асосидаги
қаттиқ
қоришмаларда
ток
ташувчилар
концентрациясининг қалай миқдорига боғлиқлигини ва ковакларнинг
кинетик хоссалари ўзгаришини аниқладилар. Қўрғошин ва теллур
халькогенидида С.А.Немов ва Ю.И.Равич таллий киришмаси, А.И.Артамкин
ва бошқалар ваннадий киришмаси, В.М.Мастеров ва Ф.С.Насреддинов қалай
киришмаси хоссасини ўрганишди.
Аммо ҳозиргача бажарилган назарий ва экспериментал тадқиқотларнинг
кўплигига қарамасдан, халькогенид шишасимон яримўтказгичларда киришма
атомларни аномаль хоссаси билан боғлиқ муаммолар тўлалигича ечимини
топгани йўқ. Бунинг асосий сабаби яримўтказгичларда киришма атомларнинг
зарядли ҳолатларини, уларнинг матрицадаги ўрни, атрофидаги симметрияни
аниқловчи тўғридан тўғри методикаларнинг камлиги бўлса, уларни
шишасимон
халькоген
яримўтказгичларга
қўллаш
имконининг
чегараланганлигидир.
A.J.F.Boyle
1
, C.Hohenemser
2
ва R.M.Housley
3
ўз илмий тадқиқотларида
Мессбауэр спектроскопиясидан атомларнинг зарядли ҳолатларини яъни
валентлигини аниқлашда фойдаланишди.
Бугунги кунда Санкт-Петербург (Россия) олимларидан академик
Г.А.Бордовский ва профессор П.П.Серегин раҳбарлигида халькогенидли
яримўтказгичларда киришма атомларини зарядли ҳолатларини Мессбауэр
спектроскопияси усулида аниқлаш бўйича тадқиқот ишлари олиб
борилмоқда.
Аммо ҳозиргача бажарилган илмий тадқиқот ишларида қалайнинг битта
намунадаги ҳароратга боғлиқ ҳолдаги ноодатий ҳолатлари,
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn
(нейтрал ва икки карра ионлашган
U
−
марказлар) зарядли ҳолатлари
ўртасидаги электрон алмашинув, кенг ҳарорат интервалида халькогенли
шишасимон яримўтказгичларда оралиқ
3
6
Sn
зарядли ҳолатнинг мавжуд
эмаслиги етарли ёритилмаган.
Тадқиқотнинг
диссертация
бажарилган
олий
таълим
муассасасининг илмий-тадқиқот ишлари режалари билан боғлиқлиги.
Диссертация иши Ўзбекистон Миллий университети ва А.И.Герцен номидаги
Россия давлат педагогика университетини (Санкт Петербург, Россия) илмий
тадқиқот ишлари режасининг «Шишасимон халькоген яримўтказгичларда
манфий
корреляцион
энергияли
икки
электронли
марказларнинг
идентификацияси» (2011-2014 йй) №01201058815 ва «Нано-структураларда
ва структуравий
тартибсиз ярим ўтказгичларда икки электронли нуқтавий
1
A.J.F.Boyle e.a. Proc.Phys.Soc. 1961. v77. P.129
2
C.Hohenemser
Phys.Rev.1965.v139A. p.185.
3
R.M.Housley e.a. Phys.Rev.1965.v138A. p.753.
7
нуқсонларнинг электр ва оптик активлиги табиатини тадқиқ қилиш» (2012-
2015 йй) №01201255226 лойиҳалари доирасида бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
кристалл ва халькогенидли шишасимон ярим-
ўтказгичларда қалайнинг зарядли марказлари ўртасидаги электрон алмаши-
нуви табиатини Мессбауэр спектроскопияси усулида аниқлашдан иборат.
Тадқиқот вазифалари:
тадқиқот учун Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se ва (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
намуналарни олиш ва уларнинг миқдорий таркибини РФА усулида аниқлаш;
халькогенли шишасимон яримўтказгичларнинг мессбауэр спектрини
ўрганиш;
As
1-x
S, As
1-x
Se ва Ge
1-x
S
x
, Ge
1-x
Se
x
намуналарга киритилган қалай ҳосил
қилган
U
−
− нуқсонлар ўртасидаги электрон алмашинув эҳтимоллигини
оналик ядроси
119mm
Sn ва
119
Sb бўлган
119mm
Sn изомеридаги эмиссион
мессбауэр спектроскопияси усулида аниқлаш;
Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se ва PbSe намуналаридаги қалай ҳосил қилган
U
−
− нуқсонлар ўртасидаги электрон алмашинув механизмини ва фаоллашиш
энергиясини эмиссион мессбауэр спектроскопияси ёрдамида аниқлаш.
Тадқиқотнинг объекти
Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se ва (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
намуналардан
иборат
халькогенидли
шишасимон
ярим
ўтказгичлардан иборат.
Тадқиқотнинг предмети
кристалл ва шишасимон халькогенидли
яримўтказгичларда қалай марказлари ўртасидаги электронлар алмашинуви
жараёни
ҳамда
эмиссион
мессбауэр
спектроскопияси
ва
рентгенофлуоресцент спектрлари анализидан иборат.
Тадқиқотнинг усуллари.
РФА, ЭМС ва АМС спектрларидан
фойдаланиб намуналар таркиби, улардаги
U
−
−нуқсонлар ҳолатини аниқлаш
усулларидан фойдаланилган.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги қуйидагилардан иборат
:
илк бор As
1-x
Se, Ge
1-x
Se
x
, Ge
1-x-y
As
x
Se
x
, (As
y
(Ge
1-z
Se
z
)
1-y
) шишасимон
қотишмалар ва Pb
1-x-y
Sn
x
A
y
S қаттиқ аралашмалар олинган ва уларнинг
таркиби
x, y,
ва
z
параметрлар бўйича икки хил рентген флуоресцент усулида
0,1 мм чуқурликдан (секинлашган рентген нурлари билан) 0,1 мкм
чуқурликкача (электронлар нурлар дастаси билан) аниқланган;
(As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
қотишмалар ва Pb
1-x-y
Sn
x
A
y
S (A = Na, Tl,
x
= 0.01÷0.02 ва 0.005) қаттиқ қотишмалар асосидаги айниган ва айнимаган
кристалл халькогенидли қўрғошин ва шишасимон қотишмаларда қалай ҳосил
қилган донорли
U
−
− нуқсонларда
2+
6
Sn
ва
4+
6
Sn
зарядли ҳолатлар ўртасидаги
электрон алмашинув 80÷900 К ҳарорат оралиғида содир бўлиши аниқланган;
ҳарорат ортиши билан мессбауэр спетридаги
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn
ҳолатларга мос
келувчи чизиқларнинг яқинлашиши натижасида
3
6
Sn
ҳолатга мос келувчи
чизиқнинг хосил бўлмаслиги электрон алмашинув икки зарядли ҳолатлар
ўртасида бир пайтда икки электроннинг кўчиши билан содир бўлиши
кўрсатилган;
8
қалай ҳосил қилган донорли
U
−
− марказ типидаги зарядли ҳолатлар
2+
6
Sn
ва
4+
6
Sn ўртасидаги зарядлар алмашинуви модели доирасида Pb
1-x
Sn
x
S
1-z
Se
z
қаттиқ қоришмани мессбауэр спектридаги Sn нинг марказий силжиши
қоришма таркибига боғлиқлиги аниқланган;
шишасимон Ge
2
S
3
, Ge
3
Se
3
ва As
2
S
3
, As
2
Se
3
қотишмаларда қалайнинг
амфотер
U
−
− нуқсонлардаги бир марта ионлашган
4+
6
Sn донор марказ ва бир
марта ионлашган
2+
3
Sn
акцептор марказлари ўртасида 480 К ҳароратгача
электрон алмашинув содир бўлмаганлиги аниқланган.
Тадқиқотнинг амалий натижалари қуйидагилардан иборат
:
халькогенидли шишасимон яримўтказгичлар таркибининг намуна
қалинлигига боғлиқ ҳолда секинлашган рентген нурлари ҳамда
моноэнергетик
электрон
ёрдамида
қўзғатилган
флуоресценцияни
ренгенофлуоресценцион анализ усулида аниқлашдан керакли таркибдаги ва
электро-оптик хоссадаги яримўтказгичлар олиш технологияси ишлаб
чиқилган.
Тадқиқот натижаларнинг ишончлилиги
ЭМС, АМС, ФЭС ва РФА
каби замонавий тадқиқот усулларидан фойдаланилганлиги, олинган
натижаларнинг компьютерда қайта ишланганлиги, ўлчаш натижаларининг
қайтарилувчанлиги, тадқиқот натижаларининг талқини халькогенидли
шишасимон
яримўтказгичлардаги киришма
ҳолатларига
замонавий
ёндашилганлиги билан таъминланган.
Тадқиқот натижаларнинг илмий ва амалий аҳамияти.
Тадқиқотнинг илмий аҳамияти PbS ва PbSe намуналардаги донор
U
−
− нуқсонлар ҳисобланиб,
2+
6
Sn
ва
4+
6
Sn
зарядли ҳолатлар ўртасидаги
электрон алмашинувининг аниқланиши яримўтказгичларда
U
−
−нуқсонлар
назариясини ривожлантиради ва бундай намуналарнинг электро-оптик
хоссаларини
U
−
− нуқсон модели асосида тушунтириш имконини беради.
Тадқиқотнинг амалий аҳамияти олинган натижалар асосида легирланган
халькогенидли
шишасимон
яримўтказгичларнинг
ток
ташувчилар
назариясини ишлаб чиқишда, шунингдек, керакли комплекс хоссали
материаллар олиш технологиясини яратишда қўллаш мумкин.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Кристалл ва
халькогенидли шишасимон яримўтказгичлардаги қалай ҳосил қилган зарядли
ҳолатлар ўртасидаги электрон алмашинувини мессбауэр спектроскопияси
усулидаги тадқиқотлари асосида:
зарядли ҳолатлар ўртасидаги электрон алмашиниши ва фаоллашиши
энергияси
механизми
«Тартибсиз
яримўтказгичларнинг
электрон
системасида фазовий алмашинишларни тадқиқ қилиш (шишасимон
материаллар, аморф юпқа пардалар, наноструктуралар, кристаллар сирти)»
илмий лойиҳада бир вақтда икки электронни кўчиши билан содир бўладиган
ҳолатлар ўртасида электрон алмашинуви механизмини аниқлаштиришда
фойданилган
(А.И.Герцен
номидаги
Россия
давлат
педагогика
университетининг 2018 йил 26 февралдаги маълумотномаси). Илмий
9
натижадан фойдаланиш қалай киришмасини PbS ва PbSe намуналарда ҳосил
қилган
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn донорли
U
−
− нуқсон ҳолатлар ўртасидаги икки
электронли электрон алмашинув фаоллашув энергиясини аниқлашга имкон
берган;
рентгенофлуоресцент
анализ
усули
Россия
Федерациясининг
«КОМИТА» Ёпиқ акциядорлик жамиятида кристалл ва шишасимон
қоришмалар таркибини аниқлашда фойдаланилган («КОМИТА» Ёпиқ
акциядорлик жамиятининг 2018 йил 21 февралдаги маълумотномаси). Илмий
натижаларни қўллаш кенг ҳарорат соҳасидаги кристалл ва шишасимон
материалларни танлаш имконини яратган.
Тадқиқот натижаларининг апробацияси.
Тадқиқотнинг асосий
натижалари 6 та халқаро ва 1 та республика илмий-амалий анжуманларида
маъруза қилинди ва муҳокамадан ўтказилди.
Тадқиқот натижаларининг эълон қилинганлиги.
Диссертация
мавзуси бўйича асосий илмий натижалар жами 13 та илмий ишда чоп
этилган,
шулардан
Ўзбекистон
Республикаси
Олий
аттестация
комиссиясининг докторлик диссертациялари асосий илмий натижаларини
чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 5 та мақола нашр этилган.
Диссертациянинг тузилиши ва ҳажми.
Диссертация иши кириш,
тўртта боб, хулоса, фойдаланилган адабиётлар рўйхати ва иловалардан
иборат. Диссертациянинг матни 121 бетдан иборат.
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш
қисмида диссертация иши мавзусининг долзарблиги ва
зарурияти
асосланган,
шунингдек,
республикамиздаги
фан
ва
технологияларни ривожлантиришнинг устувор йўналишлари билан илмий
тадқиқотнинг боғлиқлиги, муаммонинг ўрганилганлик даражаси халқаро
журналларни таҳлили асосида келтирилган, мақсад ва масала ифодаланган,
тадқиқот усули, предмети ва объекти аниқлаштирилган, тадқиқотнинг илмий
янгилиги келтирилган, олинган натижаларнинг ишончлилиги асосланган,
назарий ва амалий аҳамияти очилган, натижаларнинг қўлланилганлиги
тўғрисида қисқа маълумот ва ишларнинг апробацияси, шунингдек,
диссертация тузилиши ва ҳажми ҳақида маълумот келтирилган.
Диссертациянинг
«Халькогенидли шишасимон яримўтказгичларда
электронли жараёнлар муаммосини ўрганиш ҳолати мессбауэр
спектроскопияси»
деб номланган биринчи бобида кристалл ва шишасимон
халькогенидли ярим ўтказгичларда қалайнинг зарядли олатлари ва асосий
хоссаларига эътибор қаратилган.
Иккинчи боб
«Кристалл ва шишасимон халькогенидли ярим-
ўтказгичлар олиш ва улар таркибини рентгенофлуоресцент анализ
усулида аниқлаш»
деб номланиб, намуналар олиш технологияси, РФА
тадқиқот усули баён қилинган, шунингдек, тадқиқ қилинадиган
намуналарнинг миқдорий таркиби ва бир жинслилиги, қўрғошин
халькогенидидаги қалай концентрацияси келтирилган.
10
Намуналарнинг таркиби (кристалл ва шишасимон) рентгенофлуоресцент
анализ (РФА) спектрини ўрганиш асосида аниқланган. Ушбу усулнинг
тизимли тузилиши 1-расмда келтирилган бўлиб, тадқиқ қилинадиган намуна
рентген трубкасини секинлаштирилган нурлари билан ёки электронлар
оқими билан нурлантириб, намунада қўзғатилган характеристик нурланиш
(рентгенофлуоресцентсия) содир этилади ва детектор ёрдамида ўлчанади.
1-расм.
Секинлашган рентген нурлари ёки электронлар дастаси билан қўзғатилган
флуоресценсия ёрдамида рентгенофлуоресцент анализ усулини амалга оширишнинг
схемаси
Нурланиш интенсивлигининг спектрал тақсимоти таҳлил қилинади.
Секинлаштирилган рентгент нурлари ёрдамида қўзғатилган рентгено-
флуоресцент спектрлари X
Art M спектрометри ёрдамида ўлчанган, бунда
30 кВ анод кучланиши остида Si(Li) блокда детекторланган, намуна юзаси
1 мм
2
. Спектрометр Mg дан U гача киришмаларни 10
-4
ат% дан аниқлай
олади, барча тадқиқ қилинган намуналарда киришмалар мавжудлиги қайд
этилмади.
Электрон нурлар дастаси ёрдамида қўзғатилган рентгент флуоресцент
спектри рентген нурланиши датчики INCA X
act ва Zeiss EVO40 растрли
электрон микроскоп ёрдамида ўлчанади. Бирламчи электрон нур дастасининг
энергияси 30 кэВ бўлиб, максимал ток 300 пА, ўлчанадиган сирт юзаси
30 нм
2
. Намуна сирти зарядланишини олдининг олиш учун 20 нм
қалинликдаги углерод қатлами билан қопланган. Спектрометр Be дан U гача
киришмаларнинг мавжудлигини аниқлай олади.
Нишон моддалари бўлган мишьяк, германий, селен атомлари учун
спектрнинг K
α1.2
чизиқлари бирламчи нурланиш ютилишнинг чизиқли
коэффициентларини ионлашиш кесими, флуоресценция чиқиши учун жадвал
катталикларидан фойдаланиб ҳисобланган. Шунингдек, ўрганилаётган
қатламнинг чуқурлиги баҳоланган, яъни секинлашган рентген нурлари билан
нурлантирилганда (максимал энергия 30 кэВ) d ~ 0,1 мм гача, электрон нур
дастаси билан нурлантирилганда d ~ 0,1 мкм гача бўлиши керак.
Рентгенофлуоресцентсион анализ спектрлари қуйидагича қайта
ишланган (AsSe мисолида). Флуоресценция спектридаги энг юқори интенсив
чизиқлар Ge, As, ва Se нинг К-сериядаги чизиқларининг K
α1
ва K
α2
ташкил
этувчиларига тўғри келади (2-расм).
11
2-расм.
Мишьяк ва селеннинг шишасимон мишьяк селенидида рентген трубкасининг анод
кучланиши 30 кВ да олинган рентгенофлуоресцент
спектри.
Мишьяк ва селеннинг K
α1
ва
K
α2
ҳолати кўрсатилган
Спектрни қайта ишлаш компьютер программасидан фойдаланиб K
α1.2
линияга тўғри келган германий учун S
Ge
, мишьяк учун S
As
ва селен учун S
Se
юзалар ҳисобланган. Қуйидаги муносабатлар;
иккилик бирикмалар учун
Se
РФА
As
Se
S
x
S
S
(
1
As Se
x
x
учун),
(1.1)
Se
РФА
Ge
Se
S
x
S
S
(
1
Ge Se
x
x
учун),
(1.2)
учлик бирикмалар учун;
Se
РФА
Ge
As
Se
S
x
S
S
S
,
(1.3)
As
РФА
Ge
As
Se
S
y
S
S
S
(1.4)
Se
РФА
Ge
Se
S
z
S
S
(1.5)
дан фойдаланиб ҳар бир моддага тўғри келган спектрнинг нисбий юзаси
аниқланган Ge
1-x-y
As
y
Se
x
ёки As
y
(Ge
1-z
Se
z
)
1-y
учун «РФА» индекс
х, y,
ва
z
катталиклар рентгенофлуоресцент анализ спектри қайта ишланганлигини
билдиради,
х
РФА
,
y
РФА
ва
z
РФА
катталикларнинг ўртача квадратик четлашиши
±0,0002 дан ортмайди. Экспресс анализ устунлиги
x
=
f
(
x
РФА
) боғланиш
чизиқли эканини таъкидлаймиз (3
а
-расм). Аммо баъзи бир намуналар учун
x
=
f
(
x
РФА
) функциянинг чизиқли боғлиқлиги кузатилмайди. Шу сабали
тажриба натижаларини бир қийматли талқин қилиш учун барча боғланишлар
квадратик кўпҳадлар шаклида ифода қилинган.
12
Ge
1-x-y
As
y
Se
x
намуналари учун секинлаштирилган рентген нурлари
ёрдамида қўзғатилиб олинган тажриба натижалари ҳам кўпчилик ҳолларда
калибрли боғланиш графигига яхши тушади. Аммо, баъзи бир намуналарда
олинган натижалар графикдан анча четлашишини кўриш мумкин (3
б
-расм).
3-расм
.
1-x-y
y
x
Ge
As Se
шишасимон қотишмалар учун
(
)
РФА
х f х
калибрланган
боғланиш (узлуксиз чизиқ) учта нуқта орқали чизилган (қора квадратлар репер
сифатида
0.3333
0.3333
0.3333
Ge
As
Se
олинган) (а) намуна нишонлари электронлар билан
нурлантирилган, (б) секинлашган рентген нурлари ёрдамида ўлчанган. Спектр U = 30 кВ
кучланишда ўлчанади.
Ушбу муаммони ҳал қилиш учун намуна таркибини Ge
1-x-y
As
y
Se
x
кўринишда эмас, балки As
y
(Ge
1-z
Se
x
)
1-y
кўринишда олишни тавсия қилдик.
Таклиф қилинган ҳол учун олинган тажриба натижалари
y
=
f
(
y
РФА
) ва
z
=
f
(
z
РФа
) калибрли боғланиш графигига оғишларсиз мос келишини кузатиш
мумкин (4 а, б-расм).
4-расм.
y
1-z
z 1-y
As (Ge Se )
шишасимон қотишмалар учун
(
)
РФА
z
f z
калибрланган
боғланиш (узлуксиз чизиқ) учта нуқта орқали чизилган (қора квадратлар репер
сифатида
0.3333
0.3333
0.3333
Ge
As
Se
олинган), (а) намуна нишонлари электронлар билан
нурлантирилган, (б) секинлашган рентген нурлари ёрдамида ўлчанган. Спектр U = 30 кВ
кучланишда ўлчанади.
«Халькогенидли шишалардаги қалай марказлари ўртасидаги
электрон алмашинув»
деб номланган учинчи бобда Мессбауэр тадқиқоти
асослари ва унинг асосий параметрлари, эмиссион Мессбауэр спектроско-
пияси усули ва халькогенидли шишаларда электрон жараёнлар келтирилган.
Мессбауэр спектрлари SM 4201 TERLAB маркали спектрометрда олинган,
13
спекторметр абсорбицион ва эмиссион Мессбауэр спектрларини олишга
мўлжалланган.
5-расм.
Мессбауэр спектрометрининг тузилиш схемаси.
Эмиссион Мессбауэр спектрлари оналик ядроси
119mm
Sn ва
119
Sb бўлган
119m
Sn изомерда сульфид ва селенид, мишьяк ва германийлар учун олинди
(6-расм). Спектрлар
4+
6
Sn марказга тўғри келувчи синглет ва
2+
3
Sn марказга
тўғри келувчи дублетлардан иборат бўлиб, тўрт валентли қалай (
4+
6
Sn ) га
тўғри келувчи нисбий интенсивлик қотишни тоблаш ҳарорати ва тезлиги
ортиши билан ортиб бормоқда. Ушбу ҳолатни икки валентли (
2+
3
Sn )
қалайнинг Мессбауэр коэффициенти ҳароратга кучли боғланганлиги билан
тушунтириш мумкин.
6-расм.
(As
2
Se
3
)
0.3
(GeSe)
0.6
(SnSe)
0.1
шишасимон
қотишмаси турли ҳароратлардаги
эмиссион Мессбауэр спектрлари
1119mm
Sn(
119m
Sn) изомерида олинган.
2+
3
Sn
ва
4+
6
Sn
марказларга тўғри келувчи квадрупол дублет ва синглет кўрсатилган.
Аммо 80÷480 K оралиғида олинган спектрларда қалайнинг
4+
6
Sn
ва
2+
3
Sn
зарядли ҳолатлари мавжуд бўлиб, спектрал чизиқлар оралиғи ҳароратга
боғлиқ эмаслигини кўрсатмоқда. Бу ҳолат халькогенли шишасимон
сульфидли ва селенли мишьяк ва германийлар структурасидаги
4+
6
Sn ва
2+
3
Sn
зарядли ҳолатлар ўртасида электрон алмашинуви содир бўлмаслигини
кўрсатади. Бунинг асосий сабабларидан бири икки ва тўрт валентли қалай
атомларининг турли координацион ҳолатларда бўлишидир.
14
«Халькогенидли қўрғошиндаги қалай марказлари ўртасидаги
электрон алмашинув»
деб номланган тўртинчи бобда сульфид ва селинид
қўрғошиндаги
U
−
− нуқсонлар ўртасида электрон алмашинув, оналик ядроси
119mm
Sn бўлган
119m
Sn, оналик ядроси
119
Sb бўлган
119m
Sn изомерида олинган
эмиссион мессбауэр спектрлари, Pb
1‒x‒y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1–z
қаттиқ қоришмалардаги
U
−
– нуқсонлар ўртасида электрон алмашинув жараёни келтирилган
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn марказлар ўртасидаги электрон алмашинувни қайд этиш учун танлаб
олинган намуналарда бир вақтнинг ўзида ҳар икки заряд мавжуд бўлиши
керак. Бундай намуналар таркиби
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
,
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
,
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
ва
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
нисбатда
олинган бўлиб,
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn зарядли ҳолатларнинг
зичликлари тақрибан бир
хилдир. Оналик ядроси
119mm
Sn бўлган
119m
Sn изомерида олинган Мессбауэр
спектрлари 80÷295 K ҳарорат оралиғида иккита бир хил интенсивликдаги
синглетларнинг суперпозициясидан иборат бўлиб ва ҳар икки синглет
аппарат кенглигида ўлчанган. Марказий синглетларнинг силжиши
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn марказларга тўғри келади (7 а, б – расм).
7-расм.
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
ва
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
намуналарнинг оналик
ядроси
119mm
Sn бўлган
119m
Sn изомерида 80÷600 К ҳарорат оралиғида олинган мессбауэр
спектрларнинг
2+
6
Sn
ва
4+
6
Sn
линиялари кўрсатилган.
Эътиборга оладиган асосий факт спектрларда бир марта ионлашган
3+
6
Sn
марказга тўғри келувчи чизиқнинг йўқлигидир. Демак, қалай PbS ва PbSe
нинг кристалл панжараларида
U
−
− нуқсонлар ҳосил қилар экан. Ҳарорат
ортиб бориши билан Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se ва Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.007
Se
намуналарда
2+
6
Sn ҳолатга тўғри келувчи чизиқ интенсивлиги камайиб
боради. Бу жараённинг юзага келишини икки валентли (
2+
6
Sn
) қалай учун
15
8-расм.
2+
6
Sn
ва
4+
6
Sn
марказлар ўртасида
электрон алмашинув частотасининг ҳароратга
боғлиқлиги: 1 – таркибида
119mm
Sn
мавжуд
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
;
2 – таркибида
119mm
Sn
мавжуд
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
;
3 – таркибида
119
Sb
мавжуд
PbSe
.
мессбауэр коэффицентининг ҳароратга кучли боғланганлиги билан (тўрт
валентли
4+
6
Sn га нисбатан) тушунтириш мумкин. Мессбауэр спектрида
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
ва
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se намуналарида ҳарорат ортиб
бориши билан
4+
6
Sn ҳолатга тўғри келувчи чизиқ интенсивлигининг
камайиши ҳам кузатилди. Бу натижа юқорида келтирилган фикрга зиддир,
яъни икки валентли қалайнинг Мессбауэр коэффициенти ҳароратга кучли
боғланишига қараганда тўрт валентли қалайнинг Мессбауэр коэффициенти
ҳароратга кучсизроқ боғланган деб ҳисобланишига зид. Бу аномал эффектни
селенид қўрғошиннинг валент соҳаси яқинидаги қалай ҳосил қилган сатҳлар
ўзгариши билан боғлиқ дейишимиз мумкин. Чунки сатҳлар ҳолатининг
ҳароратга боғлиқ ўзгариши
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn ҳолатларни қайта тақсимланишига
олиб келади.
Барча
Pb
0.96
Sn
0.02
Na
0.01
Tl
0.01
S,
Pb
0.99
Sn
0.05
Na
0.05
S
ва
Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se,
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se намуналар учун ҳароратнинг
ортиб бориши мессбауэр спектрларинг
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn тўғри келувчи синглет
чизиқларининг яқинлашувига, уларнинг кенгайишига ва ягона, яъни
марказий силжиши қалайнинг уч валентли (
3+
6
Sn ) ҳолатига олиб келувчи
чизиқнинг пайдо бўлишига олиб келишини кузатиш мумкин.
Демак спектрларнинг ҳолати икки валент ҳолат ўртасидаги электрон
алмашинуви натижасида юзага келган жараённи акс эттирувчи спектрларга
хосдир, ушбу ҳолатда
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn
ўртасида электрон алмашинув механизми
амалга ошади. Ушбу алмашинув механизмини тўлиқроқ ёритиш учун
электрон
алмашинув
частотасининг
турли
ҳароратларда
олинган
спектрларини
N(V)
кичик квадратлар усулида, яъни детекторни санаш
тезлиги
N
ни манбанинг тезлиги V
га
боғлиқ
спектрлари
қайта
ишланди.
Спектрларни
қайта
ишлаш натижасида олинган
2+
6
Sn
ва
4
6
Sn
ҳолатлар
ўртасидаги
электрон
алмашинув
частота-
сининг
1
ҳароратга боғлиқлик
графиги 8-расмда келтирилган.
Келтирилган
график
асосида
аниқланган
2+
6
Sn ва
4
6
Sn
ҳолатлар
ўртасидаги
электрон
алмаши-
нувини
фаоллашиш
энергияси
сульфид ва селенид қўрғошин учун
мос
равишда
0.11(2)эВ
ва
0.066(10)эВ ни ташкил қилиб,
қалайнинг
концентрациясига
боғлиқ эмаслиги аниқланди.
16
Демак, PbS ва PbSe намуналаридаги қалай киришмалари кон-
центрациясининг камлигини (<< 10
17
см
−3
) ҳисобга олиб, электрон
алмашинув валент соҳасидаги ҳолатлар орқали амалга оширилади, мессбауэр
спектридаги
3+
6
Sn ҳолатнинг йўқлиги бу алмашинув бир вақтда икки
электроннинг кўчиши билан содир бўлади деб хулоса қилишга олиб келади.
Бундан ташқари
U
−
− нуқсонлар зарядли ҳолатининг ва мессбауэр
спектридаги марказий силжишнинг қаттиқ қоришма таркибига боғлиқлиги
ўрганилган.
Қалайни PbS
z
Se
1-z
каби қаттиқ қоришмаларда донор киришма сифатида
қаралади, шунинг учун Pb
1‒x‒y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1–z
каби электронли қаттиқ
қоришмаларда химик потенциал ўтказувчанлик соҳасининг тубида
жойлашгани учун қалайнинг нейтрал ҳолатини кузатиш мумкин.
Компенсирланган ковакли Pb
1‒x‒y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1–z
каби намуналарда химик
потенциал валент соҳа чўққисида жойлашгани учун қалайнинг ионлашган
зарядли марказлари кузатилади.
9-расм.
Pb
0.995
Sn
0.005
S
z
Se
1‒z
(а) ва Pb
0.975
Sn
0.005
Na
0.01
Tl
0.01
S
z
Se
1‒z
(б) қаттиқ қоришмалардаги
119mm
Sn(
119m
Sn) киришма атомларини эмиссион мессбауэр спектри (80 К ҳароратда).
Ҳар икки турдаги намуналарда мессбауэр спектрида киришма атомлари
119mm
Sn(
119m
Sn) аппарат кенглигидаги фақат биттадан чизиқларни ҳосил
қилади. Бу чизиқларнинг марказий силжиши намуна таркиби Z га боғлиқ
ҳолатлар учун (S = 3.75 – 3.55 мм/с) ва (S = 1.25 – 1.55 мм/с) оралиқларга
тўғри келади.
Pb
0.995
Sn
0.005
S
z
Se
1‒
z
ва Pb
0.975
Sn
0.005
Na
0.01
Tl
0.01
S
z
Se
1-
z
намуналар учун
мессбауэр спектрини қуйидагича тушунтириш мумкин: киришма қалай
атомлари PbS
z
Se
1‒
z
қаттиқ қоришмадаги кубсимон панжарадаги қўрғошин
атомлари билан алмашинади ва икки электронли донор ҳолат ҳосил қилади.
Демак, мессбауэр спектридаги қалайнинг икки валентли
2+
6
Sn ҳолати нейтрал
ҳолатдаги қалай марказига, тўрт валентли
4+
6
Sn эса икки карра ионлашган
ҳолатдаги қалай марказига тўғри келади (9 a, б-расм).
17
Мессбауэр спектрида ҳар икки ҳолат, яъни
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn қатнашган
намуналар олиш учун Pb
1‒
x
‒
y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1–
z
қаттиқ қоришмасидаги қалай
концентрацияси
N
Sn
ва акцептор концентрацияси
N
А
ни керакли нисбатда
ўзгартириб, керакли интенсивликдаги
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn ҳолатлар учун чизиқларни
олиш мумкин.
Қисман компенсацияланган намуналарнинг мессбауэр спектрида уч
валентли қалайга (
3+
6
Sn ) мос келадиган чизиқнинг йўқлиги қалай PbS
z
Se
1‒
z
каби қоришмаларда манфий корреляцион энергияли икки электронли донор
марказлар ҳосил қилишини намоён этади.
10-расм.
Pb
0.99
Sn
0.005
Na
0.005
S
0.5
Se
0.5
қаттиқ қоришмаларнинг турли ҳароратларда
изомеридаги эмиссион мессбауэр спектрлари
2+
6
Sn
ва
4+
6
Sn
ҳолатларга тўғри келувчи
чизиқлар кўрсатилган.
Оналик ядроси
119m
Sn бўлган
119mm
Sn изомерида олинган мессбауэр
спектрида паст ҳароратларда аппарат кенглигидаги икки чизиқ
суперпозициясидан иборат бўлиб, марказий силжишлар
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn
марказларга тўғри келади (10-расм).
Турли ҳароратга тўғри келувчи спектрлардан кўриниб турибдики,
ҳарорат ортиши билан
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn чизиқлар кенгайиб ўзаро яқинлашади ва
ушбу спектрлар
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn икки ҳолат ўртасидаги электрон
алмашинувнинг яққол манзарасини намоён қилади. Электрон алмашиниш
частотасини аниқлаш учун тажрибада олинган спектрлар кичик квадратлар
усули билан қайта ишланди. Олинган натижалар, яъни PbS
z
Se
1‒
z
қаттиқ
қоришмалардаги
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn марказлар ўртасидаги электрон алмашинув
18
11-расм.
PbS
z
Se
1‒z
қаттиқ
қоришмалардаги
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
марказлар
ўртасидаги электрон алмашинув
частотасининг ҳароратга боғлиқлиги
(z нинг қиймати мос чизиқ остида).
частотасининг ҳароратга боғлиқлиги
11-расмда келтирилган. Графикдан
кўриниб
турибдики,
электрон
алмашинувнинг активлашиш энер-
гияси қаттиқ қоришма таркибига
боғлиқ экан.
11-расмда
кўрсатилган
графикдан
кўриниб
турибдики,
қоришма таркибини характерловчи
катталик z нинг қиймати 0-0.3
оралиқда
ўзгарганда
электрон
алмашиниш
жараёнининг
актив-
лашиш энергияси деярли ўзгаришсиз
қолади ва деярли 0.05 эВ атрофида
бўлади. Аммо z нинг 0.3-1.0
оралиқдаги қийматида эса электрон
алмашинувнинг активлашиш энер-
гияси 0,11 (1) эВ (
z
=1) дан (ушбу
энергия PbS нинг тақиқ соҳасидаги
қалайнинг
ёпишиш
сатҳлари
энергетик чуқурлигига деярли тенг)
0,05 (1) эВ (
z
=0) (ушбу энергия PbSe даги қалайнинг
U
−
−марказлари
корреляцион энергиясига деярли тенг) гача пасаяди.
ХУЛОСА
Мессбауэр методи асосида кристалл ва шишасимон халькогенидли
яримўтказгичларда кўп валентли қалай марказлариаро электронлар
алмашинувини ўрганиш натижасида қуйидаги хулосаларга келинди:
1.
1
As Se
x
x
,
1
Ge Se
x
x
ва Ge
1-x-y
As
y
Se
x
, As
y
(Ge
1-z
Se
z
)
1-y
, Pb
1‒
x
Sn
x
S Pb
1‒
x
Sn
x
S
шишасимон қотишмалар таркиби рентгенофлуоресцент анализ усулида
±0,0002 аниқликда
х, у
ва
z
параметрлар бўйича сиртидан 0,1 мм чуқурликдан
(секинлашган рентген нурларида флуоресценциявий қўзғатиш билан) 0,1 мкм
чуқурликкача (электронлар дастаси ёрдамида флуоресценциявий қўзғатиш
билан) аниқланди.
2. Шишасимон Ge
2
S
3
, Ge
3
Se
3
ва As
2
S
3
, As
2
Se
3
қотишмаларда қалайнинг
амфотер
U
−
− нуқсонлари (бир марта ионлашган
4+
6
Sn донор марказ ва бир
марта ионлашган
2+
3
Sn
акцептор марказлари) ўртасида 480 К ҳароратгача
электрон алмашинув содир бўлмаганлиги аниқланди ва бу ҳолат қалайнинг
икки валентли ва тўрт валентли марказлари турли координацион ҳолатларда
жойлашганлиги билан тушунтирилди.
3. Эмиссиявий мессбауэр спектроскопияси усули ёрдамида
119m
Sn
изомерида оналик ядролари
119mm
Sn ва
119
Sb лардан фойдаланиб қисман
компенсирланган
айнимаган
ковакли
Pb
0.97
Sn
0.01
Na
0.01
Tl
0.01
S
ва
19
Pb
0.99
Sn
0.05
Na
0.05
S намуналарда 80÷900 К ҳароратлар оралиғида, айниган
ковакли Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se ва Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.005
Tl
0.007
S намуналарда
80÷600 К ҳароратлар оралиғида қалайнинг донор
U
−
−нуқсонларидаги
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn марказлар ўртасидаги икки электронлар иштирокидаги алмашинув
жараёни аниқланди.
4. Фақат
4+
6
Sn ёки
2+
6
Sn марказлар мавжуд бўлган намуналарда мессбауэр
спектрида релятивистик допплер силжишининг ҳароратий силжишига мос
келувчи харорат ўзгариши билан ўзгарувчи марказий силжишли синглет
аниқланди.
5. Бир вақтнинг ўзида
4+
6
Sn ва
2+
6
Sn мавжуд намуналарда ҳарорат ортиши
билан мессбауэр спектридаги
4+
6
Sn ва
2+
6
Sn марказларга тўғри келган
чизиқларнинг яқинлашиши ва уларнинг кенгайиб бориши кузатилди, бу
ҳодиса
4+
6
Sn ва
2+
6
Sn ҳолатлар ўртасида электрон алмашинуви жараёнининг
ҳароратга боғлиқлигини исботлайди.
6. Pb
0.96
Sn
0.02
Na
0.01
Tl
0.01
S ва Pb
0.99
Sn
0.05
Na
0.05
S намуналарда 80÷900 K
хароратлар оралиғида ҳамда Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se ва Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.007
Se
намуналарда 80÷600 К ҳароратлар оралиғида
119m
Sn
изомерли оналик ядроси
119mm
Sn
ва
119m
Sn
бўлган мессбауэр спектрида оралиқ
3+
6
Sn зарядли ҳолат
чизиғининг мавжуд эмаслиги
4+
6
Sn ва
2+
6
Sn ҳолатлар ўртасидаги алмашинув
бир вақтда икки электронлар кўчиши орқали содир бўлишини кўрсатди.
7. Pb
0.96
Sn
0.02
Na
0.01
Tl
0.01
S ва Pb
0.99
Sn
0.05
Na
0.05
S намуналарда 80÷900 K
хароратлар оралиғида ҳамда Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se ва Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.007
Se
намуналарда 80÷600 К ҳароратлар оралиғида
2+
6
Sn ва
4+
6
Sn ҳолатларнинг
яшаш вақти 6
10
−4
с дан 10
−9
с гача камайиши аниқланди.
8. Pb
0.96
Sn
0.02
Na
0.01
Tl
0.01
S ва Pb
0.99
Sn
0.05
Na
0.005
S намуналардаги
4+
6
Sn
ва
2+
6
Sn
ҳолатлар ўртасидаги электрон алмашинув активлашиш энергияси
0.11(2) эВни (бу Pb
1-x-y
Sn
x
A
y
S учун Ферми сатҳидан валент соҳасининг
чўққисигача
бўлган
энергетик
оралиққа
тенг)
ташкил
этса,
Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se
ва
Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.007
Se
намуналар
улар
алмашинувнинг активлашиш энергияси 0.066(10) эВ эканлиги аниқланди.
Аниқланган
активлашиш
энергияларининг
қийматлари
қалай
концентрациясини << 10
17
ат/см
3
қийматларида ўзгармаслиги келтирилди ва
бу электрон алмашинув жараёнига валент соҳадаги ҳолатлар жалб
этилганлигини кўрсатди.
9.
119
mm
Sn(
119
m
Sn) ва
119
Sb(
119
m
Sn) изотопларда эмиссион мессбауэр
спектроскопияси усулида PbS
z
Se
1‒
z
каби қаттиқ қоришмаларда қалай атоми
қўрғошин атоми билан ўрин алмашиши ва манфий корреляцион энергияли
(
U
−
− марказлар) икки электронли донор бўлиши, шунингдек, қалай
киришмаси атомлари билан боғлиқ энергетик сатҳлар
z
≥ 0,5 да тақиқланган
соҳанинг пастки ярмида,
z
≤ 0,4 да эса валент соҳанинг рухсат этилган
ҳолатлар фонида жойлашиши кўрсатилди.
20
10.
Қисман
компенсацияланган
Pb
0.99
Sn
0.005
Na
0.005
S
z
Se
1‒
z
қаттиқ
қоришмаларда қалайнинг нейтрал ва икки марта ионлашган
U
−
− марказлари
ўртасида электрон алмашинув жараёни тадқиқ қилинди, ушбу жараёнда
активлашиш энергияси
z
= 1 таркиб учун 0.111(5) eV дан
z
= 0 таркиб учун
0,05(5) eV гача камайиши ва
z
нинг барча қийматлари учун бу алмашинув
валент соҳадаги локаллашмаган ҳолатлар иштирокида бир пайтда икки
электроннинг кўчиши билан содир бўлиши аниқланди.
21
НАУЧНЫЙ СОВЕТ PhD.28.02.2018.FM.60.01 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ
УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ ПРИ АНДИЖАНСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ
УНИВЕРСИТЕТЕ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УЗБЕКИСТАН
БОБОХУЖАЕВ КУДРАТ УМАРОВИЧ
МЕССБАУЭРОВСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО
ОБМЕНА МЕЖДУ ЦЕНТРАМИ ОЛОВА В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И
СТЕКЛООБРАЗНЫХ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
01.04.10 – Физика полупроводников
АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ДОКТОРА ФИЛОСОФИИ (PHD)
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК
АНДИЖАН – 2018
22
Тема диссертации доктора философии (PhD) по физико-математическим наукам
зарегистрирована в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров
Республики Узбекистан за № В2017.1.PhD/FM38.
Диссертация выполнена в Национальном университете Узбекистана
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский (резюме))
размещен на веб-странице Научного совета (www.adu.uz) и на Информационно-образовательном
портале «ZiyoNet» (www.ziyonet.uz).
Научный руководитель:
Зайнабидинов Сирожидин
доктор физико-математических наук, академик
Официальные оппоненты:
Тураев Эргаш Юлдашевич
доктор физико-математических наук, профессор
Дадамирзаев Мухаммаджон Гуломкодирович
доктор физико-математических наук
Ведущая организация:
Ферганский политехнический институт
Защита диссертации состоится «___» _________ 2018 года в ____ часов на заседании
Научного совета PhD.28.02.2018.FM.60.01
при Андижанском государственном университете.
Адрес: 170100, г. Андижан, ул. Университет, дом 129. Зал конференций Андижанского
государственного университета Тел./факс: 0(374) 223-88-30; e-mail: agsu_info@edu.uz
С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре Андижанского
государственного университета (зарегистрирована за № ___). Адрес: 170100, г. Андижан,
ул. Университет, дом 129. зал конференций Андижанского государственного университета.
Тел./факс: 0(374) 223-88-30; e-mail: agsu_info@edu.uz.
Автореферат диссертации разослан «___» _________ 2018 г.
(протокол рассылки №______ от «___» _________ 2018 г.).
Р.Алиев
Замиститель председателя научного совета по
присуждению ученой степени, т.-ф.д., профессор
А.О. Курбанов
Ученый секретарь научного совета по присуждению
ученой степени, к.ф.-м.н.
И.А. Каримов
Председатель научного семинара при научном
совете по присуждению ученой степени, д.ф.-м.н.
23
ВВЕДЕНИЕ (аннотация диссертации доктора философии (PhD))
Актуальность и востребованность темы диссертации.
В бурно разви-
вающемся направлении физики полупроводников сегодня одной из перспек-
тивных областей является создание приборов на основе полупроводниковых
материалов и разработка современных неразрушающих экспрессных методик
определения количественного состава этих материалов. В этом аспекте Мес-
сбауэровское исследование электронного обмена между центрами олова в
кристаллических и стеклообразных халькогенидных полупроводниках явля-
ется одной из важнейших задач.
На сегодняшний день в мире большое внимание обращается на
физические процессы в халькогенидных стеклообразных полупроводниках, в
том числе важнейшими задачами являются реализации целевых научных ис-
следований
по:
разработке
технологии
получения
кристаллов
(As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
, Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se легированных оловом; реали-
зация неразрушающих методов определения количественного состава кри-
сталлических и стеклообразных халькогенидных полупроводников с исполь-
зованием рентгенофлуоресцентного анализа и усовершенствование; изучение
микроскопических параметров примесных двухэлектронных центров олова в
халькогенидах свинца.
В нашей стране получены заметные результаты в приоритетных направ-
лениях науки, в том числе, по «Развитию использования источников возоб-
новляемой энергии», в исследованиях кристаллических и стеклообразных
халькогенидных полупроводниках. В стратегии действий дальнейшего раз-
вития Республики Узбекистан уделено особое внимание развитию научных
исследований и инновационной деятельности, задачам создания эффектив-
ных механизмов внедрения в практику научных и инновационных достиже-
ний, в том числе исследование халькогенидных стеклообразных полупровод-
ников и на их основе создаются новые материалы для различных областей
электроники.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит
выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Респуб-
лики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития инду-
стрии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года,
№УП-4947 «О мерах по дальнейшей реализации Стратегии действий по пяти
приоритетным
направлениям
развития
Республики
Узбекистан
в
2017-2021 годах» от 7 февраля 2017 года и №ПП-2789 «О мерах по дальней-
шему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управ-
ления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17
февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, при-
нятых в данной сфере.
Соответствие исследования приоритетным направлениям развития
науки и технологии Республики.
Данная исследовательская работа
выполнена в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и
24
технологий: «III. Развитие использования источников возобновляемой
энергии».
Степень изученности проблемы.
Халькогенидные стеклообразные
полупроводники, в частности, халькогениды свинца, легированные оловом, в
последние годы по-прежнему являются предметом многочисленных
исследований.
Впервые Л.В.Прокофьев и его сотрудники для твердых растворов
Pb
1-x
Sn
x
S и Pb
1-x
Sn
x
Se, легированных натрием, получили зависимость концен-
трации носителей тока от содержания олова и при этом обнаружили измене-
ние кинетических свойств дырок. Такие подобные свойства были
исследованы
С.А.Немовым
и
Ю.И.Равичем,
примесь
таллия
А.И. Арташкиным и другими, примесь ваннадия В.М.Мастеровым и
Ф.С. Насреддиновым, примесь олова в халькогенидах свинца и теллура.
Несмотря на большое число экспериментальных и теоретических иссле-
дований, вопрос, связанный с аномальным поведением примесей в полупро-
водниках, остаётся нерешённым. В первую очередь, это связано с тем, что
прямых методов исследования примесных атомов в полупроводниках (т.е.
методов, позволяющих определять зарядовое состояние примесных атомов,
их положение в матрице, симметрию их локального окружения) не много, а
их возможности в применении к стеклообразным полупроводникам ограни-
чены.
В своих исследованиях для определения зарядовых состояний, то есть
валентности атомов A.J.F.Boyle
1
, C.Hohenemser
2
и R.M.Housley
3
применили
Мессбауэровскую спектроскопию.
До сегодняшнего дня, учеными Санкт-Петербурга (Россия) под
руководством Г.А.Бордовского и профессором П.П.Серегиным изучены ряд
свойств зарядовых состояний примесных атомов в халькогенидных
полупроводниках методом Мессбауэровской спектроскопии.
Однако, несмотря на многочисленные работы до конца не объяснено не-
обыкновенное поведение олова в различных температурах в одном
образце, электронный обмен между состояниями и между нейтральными и
двукратно ионизованными
U
центрами олова, отсутствие промежуточного
зарядового состояния в больших температурных интервалах в олово-
содержащих халькогенидных стеклообразных полупроводниках.
Связь темы диссертационного исследования с тематическими пла-
нами научно-исследовательских работ высшего образовательного
учреждения, где выполнена диссертация.
Диссертационное исследо-
вание выполнено в рамках проектов Национального университета Узбеки-
стана и Российского государственного педагогического университета по те-
мам: №01201058815 «Идентификация двухэлектронных центров с отрица-
тельной корреляционной энергией в стеклообразных халькогенидных полу-
проводниках» (2011-2014 гг.), №01201255226 «Исследование природы элек-
1
A.J.F.Boyle e.a. Proc.Phys.Soc. 1961. v77. P.129.
2
C.Hohenemser
Phys.Rev.1965.v139A. p.185.
3
R.M.Housley e.a. Phys.Rev.1965.v138A. p.753.
25
трической и оптической активности двухэлектронных точечных дефектов в
наноструктурах и структурно-неупорядоченных полупроводниках (стеклооб-
разные материалы, аморфные пленки)» (2012-2015 гг.).
Целью исследования
является Мессбауэровское иследование процес-
сов электронного обмена между центрами олова в кристаллических и
стеклообразных халькогенидных полупроводниках.
Задачи исследования:
получение образцов (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
, Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se,
проведение исследований и определение их количественного состава мето-
дом РФА;
изучение мессбауэровских спектров халькогенидных стеклообразных
полупроводников;
определение энергии активации и процессов обмена электронами между
дефектами
U
, образованными примесью олова в образцах Pb
1-x
Sn
x
S,
Pb
1-x
Sn
x
Se и PbSe с помощью метода эмиссионной мессбауэровской
спектроскопии;
установление механизмов протекания процесса обмена электронами
между
дефектами
U
, образованными примесью олова As
1-x
S,
1
As Se
x
x
и
Ge
1-x
S
x
, Ge
1-x
Se
x
методом эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии
(ЭМС) на изомере
119m
Sn c материнскими ядрами
119mm
Sn
и
119
Sb
.
Объектом исследования
являются халькогенидные стеклообразные по-
лупроводники Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se
и
(As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
.
Предметом исследования
являются процессы обмена электронами
между центрами олова в кристаллических и стеклообразных халькогенидных
полупроводниках.
Методы исследования
.
Для решения поставленных задач использованы
методы рентгенофлуоресцентного анализа, абсорбционной и эмиссионной
мессбауэровской спектроскопии.
Научная новизна исследования:
впервые определен состав стеклообразных сплавов
1
As Se
x
x
,
1
Ge Se
x
x
и
1-x-y
y
x
Ge
As Se
(
y
1-z
z 1-y
As (Ge Se ) ) и твердых растворов
рентгенофлуоресцентным
методом возбуждения флуоресценции, либо тормозным рентгеновским излу-
чением, по параметрам
х
,
y
и
z
в поверхностном слое глубиной от 0.1 мм (при
использовании тормозного рентгеновского возбуждения) до 0.1 мкм (при
возбуждении электронами);
впервые методом
119m
ЭМС на изомере
Sn c материнскими ядрами
119mm
Sn
и
119
Sb
определен процесс обмена электронами между состояниями
2+
6
Sn и
4+
6
Sn донорных
дефектов
U
, образованных примесью олова в вы-
рожденных и невырожденных кристаллических халькогенидных свинцах и
стеклообразных сплавах на основе (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
и образцах
твердых растворов (A = Na, Tl,
x
= 0.01÷0.02 и 0.005) в области температур
80 ÷ 900 К;
26
показано, что с повышением температуры в Мессбауэровских спектрах,
отвечающие состояния
2+
6
Sn и
4+
6
Sn линии сближаются, а отсутствие линии
отвечающей состояния
3
6
Sn
указывает, что процесс обмена электронами
между состояниями происходит за счет переноса одновременно двух элек-
тронов;
установлено, что в рамках модели обмена электронами между состояни-
ями
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
донорного
центра
U
, образованного оловом, объяснены
зависимости центрального сдвига Мессбауэровских спектров Sn соединений
Pb
1-x
Sn
x
S
1-x
Se
z
от состава;
для стеклообразных сплавов
2 3
3
3
Ge S , Ge Se
и
2
3
2
3
As S , As Se
, образованных
примесью олова, амфотерные
дефекты
U
, вплоть до температуры 480 К,
не обнаружен обмен электронов между состояниями
4+
6
Sn
и
2+
3
Sn
, что объяс-
няется нахождением центров двухвалентного и четырехвалентного олова в
различных координационных состояниях.
Практические результаты исследования состоят из следущих:
установленные методы определения состава полупроводников рентге-
нофлуоресцентным анализом с возбуждением флуоресценции или тормоз-
ным рентгеновским излучением, или же моноэнергетическими электронами
могут быть использованы в технологии получения полупроводниковых мате-
риалов с заданным составом и комплексом электрооптических свойств;
Достоверность результатов исследования
обеспечена использованием
таких современных экспериментальных методик, как ЭМС, АМС, ФЭС и
РФА, а также применением обработки экспериментальных данных с
использованием стандартных программ. Особое внимание обращалось на
воспроизводимость результатов измерений и сопоставление оригинальных
результатов исследования автора с данными, имеющимися в научной
литературе. Интерпретация полученных экспериментальных данных
проводилась в рамках современных представлений о природе примесных
состояний в ХСП.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная значимость результатов исследования заключается в том, что
результаты, полученные при исследовании процесса обмена электронами
между состояниями
2+
6
Sn и
4+
6
Sn донорных
дефектов
U
Pbs и PbSe, имеют
важное значение для развития теории
дефектов
U
в полупроводниках, а
также являются конкретным доказательством наличия таких центров в халь-
когенидных полупроводниках и демонстрируют возможность привлечения
модели
дефектов
U
для объяснения электрооптических свойств указанных
материалов.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том,
что они имеют значение для разработки теории переноса носителей в легиро-
ванных стеклообразных полупроводниках, а также для создания технологии
получения ХСП с заданным комплексом свойств.
27
Внедрение результатов исследования.
На основе мессбауэровского
исследования процессов электронного обмена между центрами олова в
кристаллических и стеклообразных халькогенидных полупроводниках пока-
заны:
новый механизм электронного обмена между зарядовыми состояниями и
их энергией активации, и результаты применены при выполнении проекта
«Исследования фазовых превращений в электронных подсистемах
неупорядоченных полупроводников (стеклообразные материалы, аморфные
плёнки, наноструктуры, поверхность кристаллов)» для установления
происхождения обмена электронами между состояниями за счёт переноса
одновременно двух электронов (Справка РГПУ им. А.И.Герцена г. Санкт-
Петербург от 26 февраля 2018 года). Использование научных результатов
позволило определить энергию активации процессов двухэлектронного
обмена двумя электронами между состояниями
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
донорного
дефектов
U
образованного примесью олова PbS и PbSe;
метод рентгенофлуоресцентного анализа использован ЗАО Россий-
ской Федерации «КОМИТА» для определения состава кристаллических и
стеклообразных сплавов (Справка ЗАО «КОМИТА» от 21 февраля 2018
года). Использование научных результатов позволило выбрать кристалличе-
ские и стеклообразные материалы с расширенным температурным диапазо-
ном.
Апробация результатов исследования
. Основные результаты
диссертационной работы доложены и обсуждены на 6 международных и
1 республиканской научно-практической конференциях.
Опубликованность результатов
.
По материалам диссертации
опубликованы 13 нуачных работ, из них 5 статей в журналах, рекомен-
дованных Высшей аттестационной комиссией Республики Узбекистан для
публикации основных научных результатов докторских диссертаций.
Структура и объём диссертации
.
Диссертация состоит из введения,
четырёх глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.
Текст диссертации изложен на 121 страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обоснованы актуальность и востребованность темы дис-
сертации, определена связь исследований с основными приоритетными
направлениями развития науки и технологии в республике, приведены обзор
международных научных исследований по теме диссертации, степень изу-
ченности проблемы, сформулированы цели и задачи, выявлены объекты,
предметы и методы исследования, изложена научная новизна исследования,
обоснована достоверность полученных результатов, раскрыта их теоретиче-
ская и практическая значимость, приведены краткие сведения о внедрении
результатов и апробации работы, а также об объеме и структуре диссертации.
28
В первой главе под названием
«Состояние проблемы по изучению
электронных процессов в халькогенидных стеклообразных полупровод-
никах»
рассмотрены основные свойства и зарядовые состояния олова в кри-
сталлических и стеклообразных халькогенидных полупроводниках.
Во второй главе диссертации, которая называется
«Получение кри-
сталлических и стеклообразных халькогенидных полупроводников и
определение их состава методом рентгенофлуоресцентного анализа»
описана технология получения образцов сплавов стеклообразных селенидов
мышьяка и халькогенидного свинца, методика эксперимента РФА, приведен
количественный состав исследуемых образцов и их однородность, концен-
трация олова в халькогенидах свинца.
Контроль состава образцов (кристаллических и стеклообразных) осу-
ществлялся методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА). Принципи-
альная схема метода представлена на рис. 1. Исследуемый образец облучает-
ся тормозным излучением рентгеновской трубки или потоком электронов, в
образце возбуждается характеристическое излучение атомов (рентгеновская
флуоресценция), которое измеряется детектором и анализируется как функ-
ция интенсивности излучения от энергии излучения.
Рис. 1.
Принципиальная схема реализации метода рентгенофлуоресцентного анализа при
возбуждении флуоресценции тормозным рентгеновским излучением или потоком элек-
тронов.
Спектры рентгеновской флуоресценции при их возбуждении тормозным
рентгеновским излучением измерялись на спектрометре X
Art M с
Si(Li)
_
блоком детектирования при значении анодного напряжения 30 кВ,
размер анализируемой площади составлял 1 мм
2
.Спектрометр позволяет
определять примеси от Mg до U с порогом обнаружения легких примесей 10
–
4
ат. %, для всех исследованных стекол не отмечено присутствие примесей.
Спектры рентгеновской флуоресценции при их возбуждении пучком
электронов измерялись на растровом электронном микроскопе Zeiss EVO40 с
датчиком рентгеновского излучения INCA X
act. Энергия первичного пучка
электронов составляла 30 кэВ, ток не превышал 300 пА, размер анализируе-
мой площади составлял 30 нм
2
. Для исключения зарядки поверхности образ-
29
цы предварительно покрывались пленкой углерода толщиной 20 нм. Спек-
трометр позволяет обнаруживать и определять примеси от Be до U.
С использованием табличных данных выхода флуоресценции, сечений
ионизации, рассчитывались линейные коэффициенты поглощения первично-
го излучения (тормозного рентгеновского или потока электронов) и
K
α
1,2
-
линий для атомов мышьяка, германия веществом мишени и была оценена
глубина анализируемого слоя: при облучении их тормозным рентгеновским
излучением (максимальная энергия 30 кэВ)
d
~ 0,1 мм, а при облучении элек-
тронным пучком с энергией 30 кэВ
d
~ 0,1 мкм.
Спектры РФА обрабатывались следующим образом: в примере (AsSe).
Наиболее интенсивные линии в спектрах флуоресценции отвечали наложе-
нию K
α1
и K
α2
компонент линий К-серий германия, мышьяка и селена
(рис. 2).
Рис. 2.
Рентгенофлуоресцентные спектры мышьяка и селена стеклообразных селенидов
мышьяка при анодном напряжении рентгеновской трубки 30 кВ. Показано положение
К
α1,2
и K
β1,3
мышьяка и селена.
Спектр каждого образца измерялся 5 раз в фиксированной точке его по-
верхности. Используя программу обработки спектров, определяли площади,
отвечающие
K
α
1,2
- линиям германия
S
Ge
, мышьяка
S
As
и селена
S
Se
. Составля-
лись соотношения для бинарных и тройных систем;
Se
РФА
As
Se
S
x
S
S
(для сплавов
1
As Se
x
x
),
(1.1)
Se
РФА
Ge
Se
S
x
S
S
(для сплавов
1
Ge Se
x
x
),
(1.2)
Se
РФА
Ge
As
Se
S
x
S
S
S
,
(1.3)
As
РФА
Ge
As
Se
S
y
S
S
S
,
(1.4)
30
Se
РФА
Ge
Se
S
z
S
S
(1.5)
(для сплавов
1-x-y
y
x
Ge
As Se
или в другом варианте записи
y
1-z
z 1-y
As (Ge Se )
) и
определялись относительные площади спектров германия, мышьяка и селена.
Индекс «РФА» в этих соотношениях означает, что значения
x
,
y
и
z
опреде-
лены в результате обработки рентгенофлуосрецентных спектров. Средне-
квадратичные отклонения величин
x
РФА
,
y
РФА
и
z
РФА
не превышали 0.0002.
Отметим, что линейность зависимостей
(
)
РФА
х f х
является очевидным
преимуществом для метода экспресс
анализа (рис 3).
Рис. 3.
Калибровочные зависимости
(
)
РФА
х f х
, полученные при облучении мишеней
электронами (а) и тормозным рентгеновским излучением (б) для стекол
1-x-y
y
x
Ge
As Se
(сплошные линии), построенные по трем точкам (они обозначены черными квадратами,
репером служил состав
0.3333
0.3333
0.3333
Ge
As
Se
). Спектры измерялись при U = 30 кВ.
Однако, как будет видно ниже, линейность зависимостей
(
)
РФА
х f х
не
соблюдается для некоторых случаев, и поэтому для соблюдения однозначно-
сти в интерпретации экспериментальных данных все зависимости
(
)
РФА
х f х
будут в дальнейшем рассматриваться в виде квадратичных полиномов.
Рис. 4.
Калибровочные зависимости
(
)
РФА
z
f z
, полученные при облучении мишеней
электронами (а) и тормозным рентгеновским излучением (б) для стекол
y
1-z
z 1-y
As (Ge Se )
(сплошные линии), построенные по трем точкам (они обозначены черными квадратами,
репером служил состав
0.3333
0.3333
0.3333
Ge
As
Se
). Спектры измерялись при U = 30 кВ.
Экспериментальные данные, полученные при возбуждении сплавов Ge
1-
x-y
As
y
Se
x
в виде
y
1-z
z 1-y
As (Ge Se )
тормозным рентгеновским излучением также
31
хорошо укладываются на калибровочную зависимость для атомов мышьяка
(
)
РФА
y
f y
(рис. 4
а, б
), однако наблюдается неконтролируемое отклонение
экспериментальных точек
z
РФА
и z
РФА
для некоторых стекол.
В третьей главе под названием
«Обмен электронами между центрами
олова в халькогенидных стеклах»
проведены основы Мессбауэровского
эксперимента и выявлены их основные параметры, методика эмиссионной
Мессбауэровской спектроскопии и электронные процессы в халькогенидных
стеклах. Мессбауэровские спектры снимались на спектрометре марки SM
4201 TERLAB. Спектрометр предназначен для автоматизированной реги-
страции АМ-спектров и ЭМ-спектров (рис. 5).
Рис.5.
Принципиальная схема спектрометра
Были измерены эмиссионные Мессбауэровские спектры изомера
119m
Sn с
материнскими ядрами
119
Sb и
119mm
Sn в стеклообразных сульфидах и селени-
дах мышьяка и германия – спектры состоят из синглета, отвечающего цен-
трам
4+
6
Sn , и квадрупольного дублета, отвечающего центрам
2+
3
Sn , причем
доля четырехвалентного олова возрастает по мере повышения скорости за-
калки расплава. Это объясняется сильной температурной зависимостью ко-
эффициента Мессбауэра для соединений двухвалентного олова.
Рис. 6.
Эмиссионные Мессбауэровские спектры
1119mm
Sn(
119m
Sn) стеклообразного
сплава (As
2
Se
3
)
0.3
(GeSe)
0.6
(SnSe)
0.1
при различных температурах. Показано положение
квадрупольного дублета и одиночной линии, отвечающих центрам
2+
3
Sn
и
4+
6
Sn
.
32
Однако, в температурном интервале 80÷480 К в спектрах стекол присут-
ствуют оба состояния олова, а расстояние между спектральными линиями
этих состояний не зависит от температуры, т.е. отсутствует электронный об-
мен между
4+
6
Sn и
2+
3
Sn в структуре стеклообразных сульфидов и селенидов
мышьяка и германия (рис 6).
В четвертой главе, которая названа
«Обмен электронами между цен-
трами олова в халькогенидах свинца»
приведен
обмен электронами между
U
−
–дефектами олова в сульфиде свинца, проанализированы эмиссионные
Мессбауэровские спектры на изомере
119m
Sn с материнским ядром
119mm
Sn и
на изомере
119m
Sn с материнским ядром
119
Sb, процессы обмена электронами
между
U
−
–дефектами олова в твердых растворах Pb
1‒
x
‒
y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1-z
.
Для обнаружения электронного обмена между центрами
2+
6
Sn и
4+
6
Sn
были приготовлены твердые растворы, в которых одновременно
присутствуют оба центра
2
6
Sn
и
4
6
Sn
. Таковыми служили образцы
Pb
0.96
Sn
0.02
Na
0.01
Tl
0.01
S,
Pb
0.99
Sn
0.05
Na
0.05
S,
Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se
и
Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.07
Se поскольку для них заселенность состояний
2+
6
Sn и
4+
6
Sn
оказалась примерно одинаковой. Мессбауэровские спектры изомера
119m
Sn
с
материнскими ядрами
119mm
Sn
указанных образцов в области температур
80÷295 К представляют собой суперпозицию двух синглетов примерно
одинаковой интенсивности и оба синглета аппаратурной ширины.
Центральные сдвиги синглетов соответствуют центрам
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
(рис. 7).
Рис. 7.
Мессбауэровские спектры изомера
119m
Sn
с материнскими ядрами
119mm
Sn
образ-
цов
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
и
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
в области температур 80 ÷ 600
К. Показаны линии
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
.
33
Рис. 8.
Температурная зависимость частоты
электронного обмена между центрами
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
для:
1 −
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
, содержащего
119mm
Sn
;
2 −
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
, содержащего
119mm
Sn
; 3 −
PbSe
, содержащего
Наиболее важный факт–это отсутствие в спектрах линии, отвечающее
однократно ионизованному центру
3+
6
Sn , что указывает на то, что олово в
кристаллической решетке PbS образует
U
−
–дефекты. Повышение темпера-
туры для образцов
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
и
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S сопровождается
уменьшением интенсивности линии, отвечающей двухвалентному олову
2+
6
Sn . Мы объясняем это сильной температурной зависимостью коэффициен-
та Мессбауэра для двухвалентных соединений олова (по сравнению с четы-
рехвалентными соединениями олова).
Повышение температуры приводит к уменьшению интенсивности линии
4
6
Sn
в спектрах образцов Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se и Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.007
Se, что
противоречит традиционно более сильной зависимости коэффициента Мес-
сбауэра от температуры для двухвалентных соединений олова (по сравнению
с четырехвалентными соединениями олова).
Мы считаем, что этот аномальный эффект связан c изменением положе-
ния уровней олова в валентной зоне селенида свинца, что изменяет заселен-
ность
2+
6
Sn и
4
6
Sn
при изменении температуры.
Повышение температуры для всех образцов
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
,
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
,
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
и
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
приводит к замет-
ному сближению синглетов
2+
6
Sn и
4
6
Sn
(это сближение приводит к смеще-
нию спектров в область доплеровских скоростей, отвечающих другому ва-
лентному состоянию олова), их уширению и, наконец, к появлению одиноч-
ной линии ЦС, которая формально отвечает трехвалентным соединениям
олова. Таким образом, поведение спектров типично для спектров, появляю-
щихся в результате обмена
электронами между двумя ва-
лентными состояниями мес-
сбауэровского зонда (в дан-
ном случае – между состояни-
ями
2+
6
Sn и
4
6
Sn
). Учитывая
малую концентрацию примеси
олова для PbS и PbSe, содер-
жащих
119
Sb (<< 10
17
см
−3
),
можно сделать вывод, что
электронный обмен реализу-
ется с использованием состоя-
ний валентной зоны, а отсут-
ствие
в
Мессбауэровских
спектрах состояния Sn
3+
ука-
зывает на то, что обмен осу-
ществляется одновременным
переносом двух электронов.
34
Для определения частоты электронного обмена экспериментальные
спектры
N
(
V
) обрабатывались методом наименьших квадратов. Результаты
обработки спектров представлены на рис. 8., в виде зависимости частоты
электронного обмена
1
между
2+
6
Sn и
4
6
Sn
от температуры. Энергия ак-
тивации обмена для составов
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
и
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
практиче-
ски одинакова, т.е. она не зависит от концентрации олова и равна 0.11(2) эВ.
Как и в случае с сульфидом свинца, энергия активации обмена для об-
разцов Pb
0.965
Sn
0.015
Na
0.01
Tl
0.01
Se и Pb
0.988
Sn
0.005
Na
0.07
Se одинакова, и она не за-
висит от концентрации олова, составляет 0.066(10) эВ.
Исследовано зарядовое состояние
U
центров и зависимости от цен-
трального сдвига Мессбауэровского спектра от состава твердого раствора оло-
ва, является донорной примесью в твердых растворах PbS
z
Se
1-
z
, и поэтому
только нейтральное состояние центров олова следовало наблюдать в элек-
тронных твердых растворах Pb
1‒
x
‒
y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1–
z
, когда химический потенциал
находится вблизи дна зоны проводимости. А ионизованное состояние цен-
тров олова наблюдалось в компенсированных дырочных образцах
Pb
1‒
x
‒
y
Sn
x
Na
y
S
z
Se
1–
z
, когда химический потенциал находился вблизи вершины
валентной зоны.
Рис. 9.
Эмиссионные мессбауэровские спектры примесных атомов
119mm
Sn(
119m
Sn) в
Pb
0.995
Sn
0.005
S
z
Se
1‒z
(а) и Pb
0.975
Sn
0.005
Na
0.01
Tl
0.01
S
z
Se
1‒z
(б)
при 80 К.
Эмиссионные Мессбауэровские спектры примесных атомов в обеих об-
разцах
119
mm
Sn(
119
m
Sn) представляют собой одиночные линии аппаратной ши-
рины (G = 0.80(1)мм/с) и (
G
= 0.80(2) мм/с)
(рис. 9
а
,
б
), центральный сдвиг
которых (
S
= 3.75 – 3.55 мм/с) и (
S
= 1.25 – 1.55 мм/с) зависит от
z
и соответ-
ствует двухвалентному шести координированному олову
2+
6
Sn
и четырехва-
лентному шести координированному олову
4+
6
Sn Мессбауэровские спектры
образцов Pb
0.995
Sn
0.005
S
z
Se
1‒
z
и Pb
0.975
Sn
0.005
Na
0.01
Tl
0.01
S
z
Se
1-
z
могут быть объяс-
35
нены, если предположить, что примесные атомы олова замещают атомы
свинца в кубической решетке твердых растворов PbS
z
Se
1‒
z
и образуют двух-
электронные донорные состояния.
Таким образом, в мессбауэровских спектрах линия двухвалентного оло-
ва
2+
6
Sn отвечает нейтральным состояниям центра олова, а линия четырехва-
лентного олова
4+
6
Sn -двукратно ионизованным состояниям центра олова. Из-
меняя соотношение концентраций олова
N
Sn
и акцепторов
N
A
в твердых рас-
творах PbS
z
Se
1‒
z
, можно получить в мессбауэровском спектре любое контро-
лируемое соотношение интенсивностей линий
2+
6
Sn и
4+
6
Sn .
Отсутствие в мессбауэровских спектрах частично компенсированных
образцов линии трехвалентного олова
3
6
Sn
указывает на то, что олово обра-
зует в PbS
z
Se
1‒
z
двухэлектронные донорные центры с отрицательной корре-
ляционной энергией.
Рис. 10.
Эмиссионные мессбауэровские спектры
119mm
Sn(
119m
Sn) твердых растворов
Pb
0.99
Sn
0.005
Na
0.005
S
0.5
Se
0.5
при различных температурах. Показано положение линий, отве-
чающих центрам
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
.
Мессбауэровские спектры
119
mm
Sn(
119
m
Sn) указанных твердых растворов
при 80 К представляют собой суперпозицию двух линий аппаратурной ши-
рины, центральные сдвиги которых отвечают центрам
4+
6
Sn
и
2+
6
Sn
(рис. 10).
С повышением температуры линии
2+
6
Sn и
4+
6
Sn
в спектрах уширяются и
сближаются. Спектры на рис. 10 иллюстрируют типичную картину элек-
тронного обмена между двумя состояниями
2+
6
Sn и
4+
6
Sn .
Для определения частоты электронного обмена обработка эксперимен-
тальных спектров (т.е. зависимость скорости счета детектора
N
от скорости
36
Рис. 11.
Температурная зависимость ча-
стоты электронного обмена между цен-
трами
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
в твердых растворах
PbS
z
Se
1‒z
(значения z указаны возле со-
ответствующих прямых).
движения источника
V
) проводилась
по методике, описанной выше и ре-
зультаты обработки спектров сведе-
ны на рис. 11., где показана темпера-
турная зависимость частоты элек-
тронного обмена между центрами
2+
6
Sn и
4+
6
Sn в твердых растворах
PbS
z
Se
1‒
z
.
Из
приведенного
графика
(рис.11) видно, что энергия актива-
ции процесса электронного обмена
слабо зависит от количественного со-
става образцов при низких значениях
z (0 – 0.3), но при более высоких зна-
чениях z (0.3–1.0) энергии активации
процесса электронного обмена зави-
сит сильнее. Таким образом, из-за за-
висимости энергии активации процес-
са электронного обмена от
z
видно,
что энергия активации указанного
процесса монотонно уменьшается от 0.11(1) эВ для составов с
z
= 1 (в них
она сравнима с глубиной залегания энергетических уровней олова в запре-
щенной зоне PbS) до 0.05(1) эВ для составов с
z
= 0 (здесь она сравнима с
корреляционной энергией донорных
U
центров олова в PbSe).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе Мессбауэровского иследования процессов электронного
обмена между центрами олова в кристаллических и стеклообразных
халькогенидных полупроводниках сделаны следующие выводы:
1. Определены составы в стеклообразных сплавах
1
As Se
x
x
,
1
Ge Se
x
x
и
1-x-y
y
x
Ge
As Se
(
y
1-z
z 1-y
As (Ge Se )
) рентгенофлуоресцентным методом c погреш-
ностью ± 0.0002 по параметрам
х
,
y
и
z
в поверхностном слое глубиной от
0.1 мм (при возбуждении флуоресценции тормозным рентгеновским излуче-
нием) до 0.1 мкм (при возбуждении флуоресценции электронами).
2. В стеклообразных сплавах
2 3
3
3
Ge S , Ge Se
и
2
3
2
3
As S , As Se
, содержащих
амфотерные
дефекты
U
олова (однократно ионизованный донорный центр
4+
6
Sn
и однократно ионизованный акцепторный центр
2+
3
Sn
) вплоть до тем-
пературы 480 К не наблюдается электронного обмена между состояниями
олова, что объясняется нахождением центров двухвалентного и четырехва-
лентного олова в различных координационных состояниях.
3. Методом ЭМС на изомере
119m
Sn
с использованием материнских ядер
119mm
Sn
и
119
Sb
проведено исследование процесса обмена с участием двух
37
электронов центрами
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
донорных
дефектов
U
олова в частично
компенсированных
невырожденных
дырочных
образцах
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
и
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
в области температур 80÷900 К, в
вырожденных
дырочных
образцах
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
и
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
в области температур 80÷ 600 К.
4. Для образцов, содержащих только центры
4+
6
Sn
, либо центры
2+
6
Sn
, в
Мессбауэровских спектрах представлены синглеты, центральный сдвиг кото-
рых изменяется с изменением температуры согласно температурному сдвигу
релятивистского доплеровского сдвига.
5. Для образцов, содержащих одновременно центры
4+
6
Sn
и
2+
6
Sn
, с по-
вышением температуры наблюдается сближение Мессбауэровских спектров
линий, связанных с
4+
6
Sn
и
2+
6
Sn
и их уширение, что является доказательством
протекания зависимого от температуры обмена электронами между
4+
6
Sn
и
2+
6
Sn
.
6. Отсутствие линий промежуточного зарядового состояния
3
6
Sn
в Мес-
сбауэровских спектрах изомера
119m
Sn
с материнскими ядрами
119mm
Sn
и
119
Sb
на образцах
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
и
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
в области температур
80÷900 К и на образцах
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
и
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
в об-
ласти температур 80÷600 К доказывает, что обмен между
4+
6
Sn
и
2+
6
Sn
реали-
зуется с одновременным переносом двух электронов.
7. Установлено, что время жизни состояний
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
в образцах
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
и
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
при изменении температуры от 80
до 900
K
и в образцах
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
и
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
в облас-
ти температур 80÷600 К уменьшается от ~ 6
10
−4
с до ~ 10
−9
c.
8. Найдено, что энергия активации обмена между состояниями
2+
6
Sn
и
4+
6
Sn
для образцов
0.96
0.02
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
S
и
0.99
0.05
0.05
Pb
Sn
Na
S
составляет
0.11(2) эВ (это равно расстоянию от уровня Ферми до вершины валентной
зоны в
1-x-y
x
y
Pb
Sn A S
), тогда как для образцов
0.965
0.015
0.01
0.01
Pb
Sn
Na
Tl
Se
и
0.988
0.005
0.007
Pb
Sn
Na
Se
энергия активации обмена составляет 0.066(10) эВ и ука-
занные значения энергии активации не меняются, и для случая концентрации
олова << 10
17
ат/см
3
(данные
119m
ЭМС на изомере
Sn
с материнским ядром
119
Sb
). Это указывает на вовлечение в процесс обмена электронами состоя-
ний валентной зоны.
9. Методом эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии на изотопах
119
mm
Sn(
119
m
Sn) и
119
Sb(
119
m
Sn) показано, что примесные атомы олова в твер-
дых растворах PbS
z
Se
1‒
z
замещают атомы свинца и являются двухэлектрон-
ными донорами с отрицательной корреляционной энергией (
U
центрами),
причем энергетические уровни, связанные с примесными атомами олова,
38
находятся в нижней половине запрещенной зоны при
z
≥ 0.5 и на фоне разре-
шенных состояний валентной зоны при
z
≤ 0.4.
10. Исследован процесс электронного обмена между нейтральными и
двукратно ионизованными
U
центрами олова в частично компен-
сированных твердых растворах Pb
0.99
Sn
0.005
Na
0.005
S
z
Se
1‒
z
, энергия активации
указанного процесса уменьшается от 0.111(5) eV для состава с
z
= 1 до 0.05(5)
eV для составов с z = 0, и для всех значений
z
обмен реализуется за счет пе-
реноса одновременно двух электронов с использованием делокализованных
состояний валентной зоны.
39
SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING SCIENTIFIC DEGREE
PhD.28.02.2018.FM.60.01 AT ANDIJAN STATE UNIVERSITY
NATIONAL UNIVERSITY OF UZBEKISTAN
BOBOKHUJAEV KUDRAT UMAROVICH
MESSBAUER STUDY ELECTRON EXCHANGE BETWEEN IMPIRUTE
CENTRIES SN IN CRISTALLED AND GLASSED CHALCOGENIDE
SEMICONDUCTORS
01.04.10 – Physics of semiconductors
ABSTRACT OF DISSERTATION OF THE DOCTOR OF PHILOSOPHY (PhD) ON
PHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCES
ANDIJAN – 2018
40
The theme of dissertation of doctor of philosophy (PhD) on physical and mathematical
sciences was registered at the Supreme Attestation Commission of the Cabinet of Ministers of the
Republic of Uzbekistan under № В2017.1.PhD/FM38.
Dissertation has been prepared at
National university of Uzbekistan
The abstract of the dissertation is posted in three languages (uzbek, russian, english (resume)) on
the website of scientific council (www.adu.uz) and the «Ziyonet» Information and educational portal
(www.ziyonet.uz).
Scientific supervisor:
Zaynabidinov Sirojidin
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, academic
Official opponents:
Turaev Ergash Yuldashevich
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, professor
Dadamirzaev Mukhammadjon Gulomkodirovich
Doctor of Physical and Mathematical Sciences
Leading organization:
Fergаna polytechnic institute
Defense will take place «____» _____________2018 at _____ at the meeting of Scientific Council
number PhD.28.02.2018.FM.60.01
at Andijan state university. Address: 170100, Uzbekistan, Andijan,
129 Universitet street. Phone/fax: 0(374) 223-88-30, e-mail: agsu_info@edu.uz.
Dissertation is possible to review in Information-resource centre at Andijan state university
(is registered under №____) Address: 170100, Uzbekistan, Andijan, 129 Universitet street.
Phone/fax: 0(374) 223-88-30, e-mail: agsu_info@edu.uz.
Abstract of dissertation sent out on «____» _______________2018
(Registry record №_________on «____» _______________2018)
R.Aliev
Vice-chairman of scientific council on
award of scientific degree, DSc in
technical sciences, professor
A.O. Kurbanov
Scientific secretary of scientific council on
award of scientific degree, PhD in physics
and mathematics
I.N.Karimov
Executive chairman of scientific Seminar
under Scientific Council on award of
scientific degree, DSc in physics and
mathematics
41
INTRODUCTION (abstract of PhD dissertation)
The aim of research work
is a Mössbauer study of electron exchange pro-
cesses between tin centers in crystalline and glassy chalcogenide semiconductors.
The objects of research work
are Pb
1-x
Sn
x
S, Pb
1-x
Sn
x
Se and (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
chalcogenide glassy semiconductors.
Scientific novelty of dissertation work
is as follows:
composition of As
1-x
Se
x
, Ge
1-x
Se
x
и Ge
1-x-y
As
y
Se
x
, As
y
(Ge
1-z
Se
z
)
1-y
glassy al-
loys and solid solutions has been determined by means of x-ray fluorescent tech-
nique, with fluorescent stimulation by brake X-ray radiation or by mono-energy
electrons (with error ±0.0002) on
х
,
y
and
z
parameters in the surface layer of depth
from 0.1 mm (using brake X-ray radiation) upto 0.1 mcm (using electron stimula-
tion);
for the first time EMS with
119m
Sn isomer using maternal
119mm
Sn
and
119
Sb
nucleus has been used to determine the process of electron exchange between
2+
6
Sn
and
4+
6
Sn
states of donor
U
-
defects, created by tin mixture in degenerate and non-
degenerate crystalline lead chalcogenides and glassy alloys (As
2
Se
3
)
1-z
(SnSe)
z-x
(GeSe)
x
and samples of solid solutions (A = Na, Tl,
x
= 0.01÷0.02 and 0.005)
within temperature range 80 ÷ 900 К;
it has been shown that the lines responding to
2+
6
Sn
and
4+
6
Sn
states were
converging in the Mössbauer
spectra with the temperature increase, that
corresponds to the electron exchange between the states at the expense of two elec-
trons transfer simultaneously;
the dependence of central shift of
119
Sn Mössbauer
spectra for Pb
1-x
Sn
x
S
1-x
Se
z
compounds on composition has been explained within electron exchange model
between
2+
6
Sn and
4+
6
Sn states of donor
U
−
center created by tin;
electron exchange between
4+
6
Sn and
2+
3
Sn states has not been detected in the
2 3
3
3
Ge S , Ge Se
и
2
3
2
3
As S , As Se
glassy alloys containing amphoteric
U
−
defects
created by tin impurity upto 480 К, that can be explained by existance of bivalent
and four-valent tin in different coordinational states.
Implementation of the research results:
It has been shown by means of Mössbauer study of electron exchange
between tin centers in the crystalline and glassy chalcogenide semiconductors:
a new mechanism of electron exchange between charge states and their
activation energies. The results have been used in Project of A.I.Herzen Russian
State University (St.Petersburg) «Studies of phase transitions in electron
subsystems of non-ordered semiconductors (glassy materials, amorphous films,
nanostructures, crystalline surfaces)» with the aim to determine the origin of
electron exchange between states at the expense of two electrons transfer
simultaneously (Reference of A.I.Herzen Russian State University (St.Petersburg)
dated February 26, 2018). Usage of scientific results made it possible to determine
the activation energies of two-electron exchange procceses between
2+
6
Sn and
4+
6
Sn states of donor
U
-
defects created by tin impurities in PbS and PbSe;
42
the composition of crystalline and glassy alloys have been determined by
means of X-ray fluorescent analysis (Reference of COMITA JSC dated February
21,2018). Usage of scientific results made it possible to choose crystalline and
glassy materials with extended temperapture range.
The structure and volume of the dissertation.
The dissertation consists of
introduction, four chapters, conclusion, and used literature. The text of the
dissertation is outlined on 121 pages.
43
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
I бўлим (I часть; part I)
1.
Бордовский Г.А., Марченко А.В., Серегин П.П., Бобохужаев К.У.
Примесные атомы олова в стеклообразных As
x
S
1-x
и As
x
Se
1–x
. Неорганические
материалы.-Россия, 2014.−Т. 50, № 11.−С. 1254−1260 (№1, Web оf Sciens,
IF:0.717)
2.
Теруков Е.И., Серегин П.П., Марченко А.В., Жилина Д.В., Бобоху-
жаев К.У. Рентгенофлуоресцентный анализ стекол Ge
1−x
Se
x
, As
1−x
Se
x
и Ge
1–x–
y
As
y
Se
x
с использованием электронного возбуждения. Физика и техника по-
лупроводников.-Россия, 2015. – Т.49, №10. – С.1397-1401
.
(№1, Web оf
Sciens, IF:0.822)
3.
Марченко А.В., Жилина Д.В., Бобохужаев К.У., Николаева А.В., Те-
руков Е.И., Серегин П.П. Электронный обмен между примесными центрами
олова в халькогенидах свинца. Физика твердого тела-Россия, 2015. – Т. 57,
№10. – С.1928-1933. (№1, Web оf Sciens, IF:0.844)
4.
Марченко А.В., Николаева А.В., Серегин П.П., Шалденкова А.В.,
Бобохужаев К.У. Двухэлектронный обмен между
U
−
– центрами олова в кри-
сталлических и стеклообразных халькогенидных полупроводниках. Физика и
химия стекла.- Россия, 2016. – Т.42, №2. – С. 232 - 243. (№1, Web оf Sciens,
IF:0.790)
5.
Bobokhujaev K. U., Zaynabiddinov S. Electron exchange between impu-
rity centers of tin in PbS and PbSe. Вестник НУУз.
–
Ташкент
,
2017.
–
№2/2.
–
С.30-35.(01.00.00, №8)
II бўлим (II часть; II part)
6.
Бордовский Г.А., Марченко А.В., Николаева А.В., Бобохужаев К.У.
Двухэлектронный обмен между нейтральными и ионизованными U-минус
центрами олова в селениде свинца. Известия Российского государственного
педагогического университета им. А.И. Герцена. 2015. –№173. – С.16-23.
7.
Бобохужаев К.У., Николаева А.В., Марченко А.В., Теруков Е.И. Двух-
электронный обмен между примесными U-минус центрами. В сборнике: Фи-
зика диэлектриков (Диэлектрики-2014).Материалы XIII Международной
конференции. Изд., Российского государственного ого университета
им. А.И. Герцена. Т. 2. 2014. С. 40-43.
8.
К.У.Бобохужаев, А.В. Марченко, А.В., Николаева, Н.П. Серегин,
А. Шалденкова Модель U-минус центров олова в халькогенидных стеклооб-
разных полупроводниках. «Аморфные и микрокристаллические полупровод-
ники. Сборник трудов IX Международной конференции. Санкт-Петербург.
1-7-июля 2014 г». СПб. Изд. Политехнического университета. 2014.
С. 232 – 233.
44
9.
Г.А. Бордовский, А.В. Марченко, Т.Ю. Рабчанова, П.П. Серегин,
Е.И. Теруков, К.У.Бобохужаев Проблемы определения состава халькогенид-
ных стекол As
m
Se
n
Te
1–m–n
методом рентгенофлуоресцентного анализа.
«Аморфные и микрокристаллические полупроводники. Сборник трудов
IX Международной конференции. Санкт-Петербург. 1 – 7- июля 2014 г.».
СПб. Изд. Политехнического университета. 2014. С. 230 – 231.
10.
Марченко А.В., Николаева А.В., Серегин Н.П., Серегин П.П.,
Бобохужасв К.У. Температурная зависимость частоты двухэлектронного об-
мена между примесными U-минус центрами олова в PbS. В сборнике: Термо-
электрики и их применение Доклады Межгосударственной конференции
«Термоэлектрики и их применение». Санкт-Петербург, 01-30 ноября 2014 г.
Изд. Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. 2015. С. 279-284.
11.
Теруков Е.И., Марченко А.В. Раснюк А.Н., Раснюк Е.Н., Серегин
П.П., Шалденкова А.В., Бобохужаев К.У.. Электронный обмен между
U
-минус центрами олова в кристаллических и стеклообразных халькогенид-
ных полупроводниках. Сборник трудов X Международной конференции
«Аморфные и микрокристаллические полупроводники-2016». Издательство
СПбГУ. 2016. С. 107-108.
12.
Марченко А.В., Теруков Е.И., Бобохужаев К.У., Раснюк А.Н., Сере-
гин П.П., Шалденкова А.В. Электрическая активность примесных атомов
железа в стеклообразном селениде мышьяка. Сборник трудов X Междуна-
родной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники-
2016». Издательство СПбГУ. 2016. С. 162-163.
13.
П.П. Серегин , С. Зайнабидинов , К.У. Бобохужаев Двухэлектрон-
ный обмен между примесными U-минус центрами олова в сульфиде свинца.
В сборнике: материалы научно-практической республиканской конференции
с международным участием «Актуальные проблемы физики конденсирован-
ных сред и преподавания физики». Наманган, 6-9 июня 2016 г. Изд. НамГУ
2016. С. 7-11.
45
Авторефератнинг ўзбек, рус ва инглиз тилларидаги нусхалари
Андижон давлат университетининг «Илмий ҳабарнома» журнали
таҳририятида таҳрирдан ўтказилди (17.04.2018 йил).
Босишга рухсат этилди: 2.05.2018 йил.
Бичими 60х84
1
/
16
, «Times New Roman»
гарнитурада рақамли босма усулида босилди.
Шартли босма табоғи 2,9. Адади: 100. Буюртма: № 152.
Ўзбекистон Республикаси ИИВ Академияси,
100197, Тошкент, Интизор кўчаси, 68.
«АКАДЕМИЯ НОШИРЛИК МАРКАЗИ»
Давлат унитар корхонасида чоп этилди.
