3-ma’ruza. Yarimo’tkazgichlarda erkin zaryad tashuvchilar. Yarimo’tkazgichlarda nuqsonlar va ularning turlari reja

5. Nuqsonlar. Nuqsonlarning paydo bo’lish sabablari va ularning turlari

Nuqsonlar

Haqiqiy kristallarda qator sabablar tufayli turli xil nuqsonlar mavjuddir. Nuqsonlar deganda atomlarning kristal panjaradagi normal joylaridan siljishi yoki kristal panjaraga begona atomlarning kirib qolish hollari tushuniladi. Bunday nuqsonlar kristallga maxsus tashqi ta’sir ko’rsatish jarayonida yoki boshqarib bo’lmaydigan tasodifiy omillar tufayli yuzaga keladi. Ayniqsa, yarimo’tkazgich kristallar ko’pchilik nuqsonlarga o’tasezgir bo’ladi. Yarimo’tkazgichlarda sodir bo’ladigan qator hodisalar (elektrik o’tkazuvchanlik, diffuziya, kristallarning o’sishi, optik va boshqa xossalarning namoyon bo’lishi va hokazolar) kristall panjaradagi nuqsonlarning ta’siri bilan tushuntirilishi mumkin.

1, a-rasm. Kristall panjarada vakansiya yoki SHottki nuqsoni

1, b-rasm. Kristall panjarada tugunlararo atom

1, v-rasm. Kristall panjarada atomlarning joylashishi:
1-tugunlar; 2-tugunlararo kirishma atomlar

Kristallarda uchraydigan nuqsonlarni to’rtta guruhga ajratish mumkin. Bular nuqtaviy, chizig’iy, sirtiy va hajmiy nuqsonlardir. Nuqtaviy nuqsonlar kristall panjaraning ba’zi nuqtalarida panjaraning o’z atomlari yo’qligi yoki birorta ortiqcha atom mavjudligi natijasida yuzaga keladi. 1(a, b, v,. g, d)-rasmda eng ko’p uchraydigan nuqtaviy nuqsonlar tasvirlangan. Agar kristall panjaraning biror tugunida xususiy atom yetishmasa (1, a-rasm) u xolda bunday nuqson vakansiya yoki SHottki nuqsoni deb ataladi. Kristallarda ba’zibir hollarda vakansiyalar jufti mavjud bo’ladi. Bunday nuqsonlar divakansiyalar deb ataladi. Agar tugunlar orasida ortiqcha atom joylashgan bo’lsa, bunday nuqson kirishmaviy nuqson (1, b-rasm) deb ataladi. Kristall panjaraning tugunlarida yoki tugunlari orasida joylashgan kirishma atomlar ham nuqtaviy nuqson deyiladi (1, g-rasm).

1, g-rasm. Kristall panjaraning nuqtaviy nuqsoni:
1-tugunlararo kirishma atom; 2-tugundagi kirishma atom

Vakansiya va tugundan chiqib qolgan xususiy atom jufti ham nuqtaviy nuqson hisoblanadi va Frenkel jufti nomi bilan yuritiladi (1, d-rasm).

1, d-rasm. Frenkel nuqsoni: vakansiya va tugundan chiqqan xususiy atom jufti

CHizig’iy nuqsonlarga chegaraviy va vintsimon dislokatsiyalar taaluqlidir. CHegaraviy dislokatsiya 2, a-rasmda tasvirlangan. Bu xil dislokatsiyalar atomlarning shunday tartibsizligidan iboratki, bunda cheksiz ko’p atomlar tekisliklari ichida bitta dislokatsiya chizig’i bilan tugaydigan atomlar yarimtekisligi kuzatiladi.

Agar kristallni hayolan yarimtekislik bilan kesib, kristallning ajralgan qismlarini yarimtekislik chegarasi yo’nalishi bo’ylab bir birlik atomlar orasidagi masofagacha siljitsak, vintsimon dislokatsiya (2, b-rasm) tasvirini tasavvur qilishimiz mumkin.

2, a-rasm. Kristall panjaradagi chegaraviy dislokatsiya



2, b-rasm. Kristallpanjaradagivintsimondislokatsiya
Sirtiy nuqsonlar ikki tur: tashqi va ichki bo’ladi. Kristall sirtining boshqa muhit bilan chegaradosh bo’lganligi tashqi nuqsonlarning yuzaga kelishiga asosiy sababchidir. Muhit bilan o’zaro ta’sirlashish natijasida kristall sirtida adsorbtsiyalangan begona atomlar qatlami, oksidlangan qatlam va boshqa sirtiy nuqsonlar yuzaga keladi. Ichki nuqsonlar kristall panjara bir xil orientatsiyadan ikkinchi xil orientatsiyaga o’tganjoylarda yuzaga keladi. Bunday nuqsonlarga qo’shmoqlanish tekisliklari, polikristall jismlar donachalarining chegaralari, kichik burchakli dislokatsiya chegaralari kiradi.

3-rasm. Kristall panjaraning hajmiy nuqsonlari

Hajmiy nuqsonlarga stexiometriyadan chetlanish, vakansiyalar majmuasi (4-rasm) yoki boshqa elementar nuqsonlar to’plami va darz ketgan joylar, bo’shliqlar, boshqa fazalarning aralashmasi kabi tartibsizliklar va hokazo nuqsonlar kiradi.

Biz yuqorida zikr qilib o’tgan nuqsonlar haqida batafsil to’xtalib o’tirmaymiz. Bu mavzu bilan qiziqqan o’quvchiga maxsus adabiyotga murojaat qilishni tavsiya etamiz. Kelgusida ayniqsa kirishma atomlar bilan bog’liq nuqsonlarni ko’p uchratamiz. CHunki, zarur parametrlarga ega bo’lgan yarimo’tkazgichlar olishning keng tarqalgan yo’li - unga ma’lum miqdorda zarur kirishma kiritishdir.
Biz shu mavzuga qisqacha bo’lsa ham to’xtalib o’tganimizning asosiy sababi shundaki, yarimo’tkazgich xossalariga va u asosida yasalgan turli xil yarimo’tkazgich asboblar elektrfizik parametrlariga har qanday nuqson ham juda keskin ta’sir ko’rsatadi. SHuning uchun texnikada sof, tuzilish nuqtai nazardan benuqson yarimo’tkazgich materiallar olish muammosi doim alohida o’rin egallaydi.