MONOKRISTALL KREMNIYDA RUX KIRISHMA ATOMLARI
ISHTIROKIDA OLINGAN KOMPENSATSIYALANGAN
NAMUNALARNING ELEKTROFIZIK VA FOTOELEKTRIK
XOSSALARI
Nurulla Zikrillayev, Samandar Abduraxmonov, Bobir Isakov, G‘iyosiddin Kushiyev,
Shahzodbek Hamroqulov
Toshkent davlat texnika universiteti, Toshkent, 700095 Oʻzbekiston
samandarabdurahmonov00@gmail.com
https://doi.org/10.5281/zenodo.10471026
Kalit so’zlar: kremniy, rux, diffuziya, legirlash, kirishma, kompensatsiya.
Annotatsiya: Ushbu ishda, kirishma atomi sifatida Zn elementini n-tipli monokristall Si yarimo‘tkazgich namunasiga
diffuziya usulida kiritib, n-tipli
va p-tipli solishtirma qarshiligi yuqori bo‘lgan namunalar olishni ko‘rib chiqamiz.
Kremniy kristall panjarasiga rux kirishma atomlari diffuziya usuli yordamida kiritilib uning elektrofizik
parametrlari xoll effekti yordamida o‘rganildi. SiZn namunalarining IQ nurlarga sezgirligi past haroratda
legirlangan namunalarnikiga qaraganda yuqori bo’ladi. Shunday qilib kremniyga legirlangan rux kirishma atomlari
yordamida solishtirma qarshiligi (2,3*10
2
-1,85*10
3
om*sm) va fotoo'tkazuvchanligi yuqori bo’lgan yangi material
olish mumkin.
KIRISH
O‘z-o‘zidan tebranish - bu namunaga davriy
bo‘lmagan tashqi qo‘zg‘atuvchi ta’sir berilganda
davriy harakatni davom ettiradigan hodisa. Bunga
atrofimizdan, yurak urishi, dengiz to‘lqinlari va
barglarning titrashi kabi bir nechta misollarni
keltirishimiz mumkin.
Namunalar energiyaning turli
shakllari, masalan, issiqlik, yorug‘lik va elektr
maydon
ta’sirida
o‘z-o‘zidan
tebranishlarni
yaratishga imkon beradi, ular energiya ishlab
chiqarish, avtonom ommaviy transport, qattiq jismli
generatorlar va o‘ziyurar mikrorobotikada qo‘llash
uchun katta imkoniyatlarni namoyish etadi. Biroq,
o‘z-o‘zidan tebranishlarning ko‘pchiligi egilish
deformatsiyasiga asoslanadi va shu bilan ularning
amaliy qo‘llanmalarda qo‘llash imkoniyatlarini
cheklaydi [1-4]. Lekin qattiq jismlar xususan
yarimo‘tkazgichlar
asosidagi
o‘z-o‘zidan
tebranishlarda bunday kamchilik uchramaydi va
ularni amaliy qo‘llash imkoniyatlari cheklanmagan.
Yarimo‘tkazgich
materiallarda
ma’lum
termodinamik shart-sharoitlarda vujudga keladigan
tokning avtotebranishi muhim ilmiy va amaliy
ahamiyatga
ega.
Mualliflar
tomonidan
turli
yarimo‘tkazgich materiallar asosidagi tabiati turli
mexanizmlarga
bog‘liq
bo‘lgan,
tokning
avtotebranishlari o‘rganilgan [5-8].
Kirishma atomlar (marganets, rux, selen,
oltingugurt) bilan kompensatsiyalangan kremniyda
vujudga keladigan tokni avtotebranishlarini har
tomonlama va tizimli o‘rganishlar natijasi shuni
ko‘rsatdiki,
avtotebranishlarning
termodinamik
sharoitlarini
boshqarib
(elektr
maydon
kuchlanganligi, yoritilganlik, harorat va boshqalar),
bitta
namunada
mexanizmi
turli
bo‘lgan
avtotebranishlarni vujudga keltirish mumkin bo‘lar
ekan. Ilmiy adabiyotlarning tahlili asosida, shu
davrgacha birorta materialda tabiati turli xil bo‘lgan
hamda mexanizmlari, parametrlari va vujudga kelish
shartlari ham bir-biridan keskin farq qiladigan
avtotebranishlar bir materialda kuzatilmagan. Shu
sababli, kompensatsiyalangan kremniydagi turli xil
avtotebranishlarni bir turdan boshqasiga o‘tish
jarayonlari va har bir turdagi avtotebranishlarning
kuzatilishining chegaraviy qiymatlarini aniqlash
fundamental va amaliy jihatdan katta qiziqish
uyg‘otadi.
Nazariy
jihatdan
avtotebranish
jarayonlarining mexanizmini tushuntirish yarim
o‘tkazgichlar fizikasida katta ahamiyatga ega bo‘lsa,
amaliy tarafdan kremniydagi avtotebranishlar asosida
hozirda tubdan yangi bo‘lgan qattiq jismli
generatorlarni hamda amplituda - chastotali chiqish
signaliga ega bo‘lgan tashqi tasirni sezuvchi ko‘p
funksiyali datchiklarni yaratish imkonini beradi [9-
10]. Shuning uchun kremniyda avtotebranishlar hosil
bo‘lishi, namunaning solishtirma qarshiligi ya’ni
kompensatsiyalangan namunalar olishga uzviy
bog‘liq
.
TAJRIBA NATIJALARI
Ushbu ishda, kirishma atomi sifatida Zn
elementini n-tipli monokristall Si yarimo‘tkazgich
namunasiga diffuziya usulida kiritib, n-tipli
va p-tipli
solishtirma qarshiligi yuqori bo‘lgan namunalar
olishni ko‘rib chiqamiz
.
Sinov uchun boshlang‘ich material sifatida
n-tip Si (
1
cm
,
15
3
5 10
n
cm
−
),
kirishma sifatida rux (II guruh) elementi tanlab olindi.
Ma’lumki rux elementi kremniyda 2 ta akseptor
energetik satxlar (E
v
=0.55, E
v
=0.26) hosil qiladi [11].
Shu sababli Zn elementi Si kristall panjarasida 3 xil
holatda o‘zini namoyon qiladi: 1–Zn
0
neytral ruh
atomi; 2–Zn
-1
ruh atomi bitta elektron qabul qilib
manfiy zaryadlangan ion ko‘rinishida; 3–Zn
-2
ruh
atomi 2ta elektron qabul qilib ikki karra manfiy
zaryadlangan ion ko‘rinishida.
Shunga ko‘ra nazariy jihatdan bitta Zn
atomi, ikkita P atomlaridagi kovalent bog‘da
qatnashmayotgan ortiqcha elektronlarni qabul qilib,
to‘lmay qolgan kovalent bog‘larini to‘ldiradi (1-
rasm).
1-rasm. Zn kirishma atomlari bilan legirlangan kremniy
kristall panjarasining sxematik ko‘rinishi
.
Olingan natijalar shuni kursatdiki kremniy
hajmida mavjud bo‘lgan zaryad tashuvchilar (fosfor
atomining kovalent bog‘lanishda qatnashmagan
ortiqcha elektronlari) soni (konsentratsiyasi) Zn
kirishma atomlarining to‘lmay qolgan kovalent
bog‘larini to‘ldirishi natijasida kamayadi va natijada
namunaning qarshiligi ortadi. Bu holatda Zn kirishma
atomlarini kremniy kristaiga kiritishda, diffuziya
harorati va vaqti muhim omil hisoblanadi. Tajriba
natijalaridan ma’lumki kremniy materialiga rux
kirishma
atomlarini
uzoq
vaqt
mobaynida
legirlanganda uning solishtirma qarshiligi va tashqi
tasirga (yorug’likka) sezgirligi oshadi [12].
Kremniy kristall panjarasiga rux (Zn)
kirishma atomolarini legirlashda T=1150°C-1200 °C,
yuqori harorat tanlab olindi. Bunga sabab Zn
atomlarini kremniyga yuqori tezlikda kiritilganda
uning elektrofizik xossalari kam o‘rganilganligidir.
Kremniy kristall panjarasiga rux kirishma atomlari
diffuziya usuli yordamida kiritilib uning elektrofizik
parametrlari xoll effekti yordamida o‘rganildi 1-
jadvalda.
1-jadval
Olingan natijalar shuni ko‘rsatadiki yuqori
haroratda
legirlangan
SiZn
namunalarining
solishtirma qarshiligi past haroratda legirlangan
SiZn
namunalarnikiga
yaqin
bulsa
ham,
ularning
yorug’likka sezgirligi sezilarli darajada yuqori
bo‘lgan.
Tajriba
jarayonida
olingan
SiZn
namunalarini azot haroratgacha sovutish imkonini
beruvchi maxsus kriostat bilan jihozlangan IKS-21
spektrometrida
fotoo'tkazuvchanlikning
spektral
bog'liqligi o'rganildi (1-rasm).
T, t
ρ
(Ω*s
m)
n
(sm¯³)
μ
(sm²/vs)
𝐼
тем
(mA)
𝐼
осв
(m
A)
1200 C
30-min
227,
9
2.2*10
14
124.315
0,021
0,0934
1185 C
30-min
1858
2.6*10
13
129.174
0,0214
0,0918
1175 C
30-min
953,
5
3.3*10
13
198.238
0.0221
0.0551
1150 C
30-min
536,
271
5.8*10
13
199.54
0,0541
0,0780
Si
Si
Si
Si
Zn
Si
P
Si
Si
P
Si
Si
1-rasm. SiZn namunalari fotoo'tkazuvchanligining spektral
bog'liqlik grafigi (T=77K).
XULOSA
Olingan natijalar taglili shuni ko’rsatadiki
rux kirishma atomlari kremniy kristal panjarasiga
legirlanganda uning fotosezgiligi sezilari oshgan yani
yuqori haroratdagi diffuziya jarayonida olingan SiZn
namunalarining IQ nurlarga sezgirligi past haroratda
legirlangan namunalarnikiga qaraganda yuqori
bo’ladi. Shunday qilib kremniyga legirlangan rux
kirishma atomlari yordamida solishtirma qarshiligi
(2,3*10
2
-1,85*10
3
om*sm) va fotoo'tkazuvchanligi
yuqori bo’lgan yangi material olish mumkin. Hamda
ular asosida elektronika va optolektronika sohasi
uchun turli datchik va optik qurilmalar yaratish
imkoniyati mavjud bo’ladi.
ADABIYOTLAR
1.
Hao Zeng, Markus Lahikainen, Li Liu, Zafar Ahmed,
Owies M. Wani, Meng Wang , Hong Yang & Arri
Priimagi Light-fuelled freestyle self-oscillators
Nature
communications
(2019)
10:5057
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13077-6
2.
M. K. Bakhadirkhanov, N. F. Zikrillaev, K. S. Ayupov,
D. T. Bobonov, F. A. Kadirova, and N. Il’khomzhonov
Spectral Range of Current Self-Oscillation in
Manganese-Doped Silicon
Technical Physics
, 2006,
Vol. 51, No. 9, pp. 1235–1236
3.
N.F. Zikrillaev, G.A. Kushiev, S.B. Isamov, B.A
Abdurakhmanov,
O.B.
Tursunov.
Photovoltaic
Properties of Silicon Doped with Manganese and
Germanium. J. NANO- ELECTRON. PHYS. 15 №1,
01021 2023.
4.
N.F.Zikrillaev,
G.A.Kushiev,
Sh.I.Hamrokulov,
Y.A.Abduganiev
“
Optical Properties of Ge
x
Si
1-x
binary
compounds in silicon” Journal of nano- and electronic
physics, Vol. 15, No. 3, pp. 03024-1 - 03024-4, 2023.
5.
X.M. Iliyev, S.B. Isamov, B.O. Isakov, U.X.
Qurbonova, and S.A. Abduraxmonov, “A surface
study of Si doped simultaneously with Ga and Sb,”
East Eur. J. Phys. 3, 303, 2023.
6.
Iliyev, V.B. Odzhaev, S.B. Isamov, B.O. Isakov, B.K.
Ismaylov, K.S. Ayupov, S.I. Hamrokulov, and S.O.
Khasanbaeva,
“X-ray diffraction and raman
spectroscopy analyses of GaSb-enriched Si surface
formed by applying diffusion doping techniqu
e,” East
Eur. J. Phys. 3, 363 (2023).
7.
Iliyev, X., Xudoynazarov, Z., Isakov, B., Uralbayev,
X. and Kushiev, G., 2023. IMPURITY OF ATOMS
OF MANGANESE DIFFUSION BY OUTSIDE
ELECTRIC FIELD INTO SILICON. Science and
innovation, 2(A8), pp.107-111
8.
B Isakov, Z Xudoynazarov, G Kushiev, A Sattorov,
F Abduqahhorov, 2023. THERMODYNAMIC
CONDITIONS FOR THE FORMATION OF GaSb
BINARY COMPOUND IN Si SAMPLE. Science
and innovation, 2(A10), pp.29-34.
9.
N.F. Zikrillaev, G.A.Kushiev, S.V.Koveshnikov,
B.A.
Abdurakhmanov,
U.Kh.Kurbanova,
and
A.A.Sattorov,
“Current status of silicon studies with
Ge
x
Si
1-x
binary compounds and possibilities of their
applications in electronics”
East European journal of
physics, No. 3, pp. 334-339, 2023.
10.
S
Hamrokulov,
G
Kushiev,
B
Isakov,
Z
Umarkhodjaeva DIGITAL MICROSCOPE Analysis
of chemically cleaned silicon surface Science and
innovation, 2023. Т.2 №5 Pp.138-142
11.
Абдурахманов Б.А., Исамов С.Б., Кушиев Г.А.
Автоматизированная установка определения
параметров полупроводников методом Ван Дер
Пау. Приборы, 2022 №2. С.14-18. I
12.
N. F. Zikrillaev, O. B. Tursunov, G. A. Kushiev.
“Development and Creation of a New Class of
Graded-Gap Structures Based on Silicon with the
Participation of Zn and Se Atoms”.
ISSN 1068-3755,
Surface Engineering and Applied Electrochemistry,
Vol. 59, No. 5, pp. 670–673. © Allerton Press, Inc.,
2023
