Ў з б е к и с т о н р е с п у б л и к а с и Олий ва Ўрта махсус таълим вазирлиги Абу Райҳон Беруний номидаги

III. ЮҚОРИ ВАКУУМ ШАРОИТИДА ЭПИТАКСИАЛ ПЛЁНКАЛАРНИ ҲОСИЛ ҚИЛИШ УСУЛЛАРИ
3.1. Молекуляр-нурли эпитаксия
МНЭда ҳосил бўлаётган плёнка берилган асоснинг юзасида ўсади ва у бу юза билан аралашиб кетмайди. МНЭда керакли атомлар асоснинг юзасига келиб ўтиради ва юзада қатламма-қатлам ўсиб бораверади.
Юпқа қатламлар олиш ва юпқа қатламлар асосида кўп компонентли тизимлар ҳосил қилишнинг энг замонавий усулларидан бири молекуляр нурли эпитаксиядир. МНЭ усулини қўллаш плёнкалар ва улар орасидаги қатламларнинг энг юқори сифатда тайёрлаш имконини беради. Бу эса ўз навбатида мукаммал ярим ўтказгичли гетеротизимлар (якка гетероўтишлар, яккаланган потенциал ўралар, даврий ва кўп қатламли тизимлар) ҳосил қилишнинг барча талабларини бажаради. Пуркаладиган (юзага ўтқазиладиган) материалларнинг ўта тоза манбаларидан фойдаланиш, ўта юқори вакуум (Р≤10^-7Па), асос ҳароратини хатосиз назорат қилиш, ўсиш жараёнларини компьютерли бошқариш тизимини қўллаган ҳолда турли усуллар билан ўрганиш (диагностика қилиш) ҳаммаси биргаликда сифат жиҳатдан янги техно логияни вужудга келтирди.

3.1-расм. Икки турдаги ыта ю=ори панжараларда зоналар чегаралари фазовий йылининг кыриниши: а-кетма-кет n ва р =атламли легирланган ыта ю=ори панжара, б-ызгарувчан таркибли яримытказгичнинг композицион ыта ю=ори панжараси.
Та=и=ланган зона штрихланган.


3.1-расм

К
ейинги 40 йил ичида қаттик жисм электроникасида ишлатиладиган актив элементларнинг ўлчамлари ~ 10⁴ марта камайди: юзлаб мкм (биринчи транзисторларда) дан юзлаб ангстремларгача (квант ўрали гетеротизим).

3.2-расм. Гетерочегараларнинг тўртта тури учун зоналар чегараларининг йўли ўзгариши: зоналарнинг узилиши (чапда), зоналарнинг эгилиши ва заряд ташувчиларнинг локализация соҳалари (ўртада), юқори панжара (ўнгда): а-I турдаги гетероўтиш, б- II турдаги гетероўтиш: зоналарнинг поғонали йўли; в- II тур гетероўтиш тақиқланган зоналари кесишмайдиган; г- III тур гетероўтиш.
Бундай ўлчамли тизимларни суюқ фазали эпитаксия ёки газларни ташиш ҳамда бошқа усуллар билан олиш жуда қийин ва амалга ошириб бўлмайдиган вазифадир. МНЭ эса ҳар қандай қалинликдаги (1 нм дан то юзлаб мкм гача) плёнкаларни керакли кимёвий таркиб ва керакли концентрацияли аралашмалар билан тайёрлаш имконини беради. Кўп компонентли, бир ўлчамли ўта юпқа плёнкалар даврий тизимларининг юқори панжарасини ҳосил қилиш ғояси 1969 йилда Эсаки ва Цу томонидан ишлаб чиқилган. Бунда юқори панжара олишнинг икки хил тури таклиф қилинган:
ўзгарувчан легирланган ва ўзгарувчан таркибли (3.1 - расм). Қуйида ўзига хос ноёб хусусиятли эпитаксиал плёнкалар олиш учун хал қилиниши керак бўлган вазифаларни санаб ўтамиз. Ўта юқори вакуум ва ўта юқори тозаликдаги модда атомлари оқимидан фойдаланиш ҳисобига юқори тозаликдаги монокристаллар олиш. Нисбатан кичик ҳароратда ўстириш ҳисобига ўзаро диффузияни кескин камайтириб, чегарада таркиби кескин ўзгарадиган ўта юпқа қатламли тизимларни ҳосил қилиш; кичик-кичик марказлар ҳосил бўлишини йўқотадиган поғонали ўсиш механизмидан фойдаланиш ҳисобига гетероэпитаксия учун силлиқ нуқсонсиз сиртларни (юзаларни) олиш; ўсиш жараёнини нисбатан кичик тезликда олиб бориш ҳисобига олинаётган ўта юпқа қатламларнинг қалинлигини назорат қилиш (бошқариш); мураккаб таркибли профилга ёки легирланишга эга бўлган тизимлар олиш; керакли (бошқариладиган) зонавий тизимга эга бўлган тизимлар ҳосил қилиш; ҳозирги пайтда гетероўтишлар ва юқори панжаралар GaAs-Ga_1-хAl_xAs тизими учун тўлароқ ўрганилган. Амалий аҳамиятини ҳисобга олган ҳолда қуйидаги тизимлар ҳам ҳар томонлама ўрганилмоқда: InAs-GaSb, InAs-AlSb, InAlAs-InGaAs, Ge-CaAs, Ge–CaAs, CdTe-HgTe ва кўпгина ҳар хил панжара доимийсига эга бўлган А^IIIВ^V бирикмалари.
Ярим ўтказгичларнинг гетерочегараларида локал зонавий тузилишлари кескин узилишга эга. Реал ҳолда фазавий зарядларнинг эффектлари ҳисобига узилиш соҳасида зоналарнинг бир текис эгилиши рўй беради. Узилишларнинг характерига қараб гетерочегараларни тўртта турга ажратиш мумкин. 3.2-расмда идеал ва реал ҳол учун ҳамда юқори панжара учун гетерочегаралардаги зоналар йўллари кўрсатилган.
Молекуляр нурли эпитаксия усулини кремнийнинг юзасида кобалüт кремний (CoSi₂) плёнкасини ҳосил қилиш жараёни орқали кўриб ўтамиз (3.3-расм): юқори вакуум шароитида юзаси жуда яхши тозаланган кремний монокристалининг сиртига кобалüт (Co) ва кремний (Si) манбаларидан уларнинг атомлари келиб ўтира бошлайди. Бунда эффузион манбаларнинг режими ҳар бир моментда юзага битта кобалüт атоми келиб ўтирса, иккита кремний атоми келиб ўтирадиган қилиб танлаб олинади.





3.3-расм. МНЭ ўстириш қурилмаси: 1-вакуум камераси; 2,3-электрон нурли буғлатгич (ЭНБ); 4-эффузион манба; 5-намуна; 6-манипулятор; 7-қиздиргич; 8-терможуфт; 9-катта энергияли электронлар тўпи; 10-люминесцентли экран; 11-газоанализатор; 12-криопанель; 13,14-ўсиш тезлигини аниқловчи кварцли датчиклар; 15,16-ёпқич (заслонка); 17-ион насоси; 18-ёпқични бошқариш тизими; 19-ЭНБ манбаи; 20-ЭғМ.

Асоснинг ҳарорати шундай танланадики, юзага келиб ўтираётган атомлар CoSi₂ бирикмасини ҳосил қилади ва уларнинг плёнкаси эпитаксиал ўса бошлайди.

Ҳосил қилинаётган плёнкаларнинг қалинлиги ва ўсиш тезлиги кварцли датчиклар ёрдамида аниқланади. Плёнкаларнинг кристалл тузилиши, панжаранинг тури ва параметрлари катта энергия электронларнинг дифракцияси усули билан аниқланади. Ўсиш жараёни ЭҲМ ёрдамида бошқариб борилади.