6. “Яримўтказгичлар физикаси” фанидан маъруза матнлари

МАЪРУЗАЛАР МАТНЛАРИ
КРЕМНИЙ КРИСТАЛИНИ ТЕКШИРИШНИНГ

МЕТАЛЛОГРАФИК УСУЛИ.

Яримœтказгичларнинг кристалл тузилиши

Ҳозирги вақтда эпитаксиал (бир кристаллнинг иккинчи кристалл устида бирор йœналиш бœйича œсиши) усулда қатлам œсишини текширишнинг бир неча усуллари мавжуд. Улардан бири металлографик (ёки кимёвий едириш) усулидир. Усулнинг мазмуни кристалл сирти ёки пардага кимёвий едирувчининг таъсирини œрганишдан иборат. Едирувчи текширилаётган сиртга танловчанлик билан таъсир қилади деб ҳисобланади. Бузилган қисм едирувчининг катта таъсири остида бœлади ва бунинг натижасида барча сиртга хос бœлган едириш кœринишлари олинади. Едирилиш шаклларининг кœринишига қараб материал тузилиши аниқланади.

Металлографик усул билан бевосита шуђулланишдан олдин яримœтказгичларнинг кристалл тузилиши ва едириш механизми билан танишиб чиқиш керак.
К р и с т а л л - бу атомларнинг фазода даврий жойлашишидир; яъни атомлар кристалларда барча йœналишлар бœйича тартибли жойлашган бœлади.
Кристалл панжарали жисмлар қуйидаги хусусиятларга: симметриклик, бир жинслилик ва анизотропликка эга. Симметриклик - кристалнинг ташқи кœринишда, уларнинг тузилишида, кристалда кечаётган физикавий ҳодисаларда ва уларнинг ташқи муҳит билан таъсирлашишида намоён бœлади.
Бир жинслилик - кристалнинг иккита бир хил кœринишда йœналтирилган қисмида бир хил хусусиятга эга бœлишда намоён бœлади.
Анизотроплик - кристалл ичидаги ҳар қандай нуқталарда, параллел ва симметрик йœналишларда вектор хусусиятларнинг бир хил бœлишидир. Шунинг учун кристалл материаллардан фойдаланишнинг турли ҳолларида сиртнинг кристаллографик йœналиши кœрсатилади. Кетма-кет сиртларни беришда Миллер индексларидан (111), (100), (110) фойдаланилади.
Олмоссимон тузилишли кристалларда (111) текислик бирлик юзага энг кœп жойлашган атомлар зичлигига эга бœлади ва атомлар тœпламининг энг зич текислиги дейилади. Жумладан, кристалларни кимёвий едиришда ҳам жараённинг тарқалиши кристаллографик йœналишлар бœйича турлича бœлади.
Кристаллни эритмага туширилганда, унинг сиртининг бузилиши барча нуқталарда бир вақтда бошланади. Едириш кучсиз едирувчида узоқ вақт давом этса, кристалл четларида едирилиш шакллари деган ном олган турли кœринишдаги тœђри шакллар пайдо бœлади ва улар турли кристаллографик текисликларда турлича бœлади.
Элементар ячейкаси куб шаклида бœлган Si кристали учун кристаллографик текисликлар (111), (100), (110) да едирилишдан ҳосил бœлган шаклларнинг кœриниши 1-расмда кœрсатилган.
Турли кристаллографик текисликлар бœйича ҳар хил тезликлар билан борадиган едириш жараёнлари учун фойдаланиладиган едирувчи эритмалар танланма едирувчилар дейилади. Уларнинг таркибини танлаш бœйича ягона илмий тушунтирилган мезон йœқ ва у эмпирик хусусиятга эга.
1-жадвалда кремний (Si) учун баъзи танланма едирувчилар таркиби келтирилган. Едириш ҳолати мœлжал йœналишининг аниқлигига кучли таъсир кœрсатади. 2-жадвалда Si қуймаларини кристаллографик œрганиш учун фойдаланиладиган едирувчи эритмалар таркиби келтирилган.
Едириш шаклларининг œлчамларига қараб кристалл йœналиши, у ёки бу симметрия атомларининг мавжудлиги, шунингдек, унинг монокрис-таллиги ҳақида мулоҳаза қилса бœлади. Si га ишлов берилганда кислотали эритмалар таркибидаги баъзи бир нодир металлар кристалл сиртларига микрокристалл кœринишда œтириб қолиш хусусиятига эга. Бундай едирувчиларни декорирланган (бœёвчи) дейилади. Œтириб қолган атомлардан тозаланиш қœшимча мураккаб едирувчилар ёрдамида амалга оширилади.
Барча табиий ва сунъий монокристаллар, яъни реал кристаллар идеал кристаллардан даврийлигининг қаердадир бузилиши билан, яъни нуқсонлари мавжудлиги билан фарқ қилади.
Кристалларда мавжуд нуқсонлар œлчамларига қараб қуйидаги турларга бœлинадилар:
1. Нуқтавий нуқсонлар.
2. Чизиђий нуқсонлар.
3. Сиртий нуқсонлар.
4. Тузилиш нуқсонлари.
Тебраниш натижасида атомларнинг мувозанатдан чиқиши ва кристалл панжаранинг даврийлигининг бузилиши нуқсонннинг ҳосил бœлиши дейилади. Кристаллга кириб қолган ёт атомлар кристалл панжара тугунларида (œринбосар киришмалар) ёки тугунлар оралиђида жойлашади. Асосий атом œрнига ёт атом келиб œтирса, уни œринбосар киришма дейилади. Тугунлар орасида жойлашганларини суқулма киришма дейилади.
Нуқтавий нуқсонлар, бу - вакансиялардир. Кристалл панжарасининг бœш тугунлари - вакансиялар дейилади. Вакансиялар ҳосил бœлишининг икки механизми мавжуд:
1. Френкель бœйича
2. Шоттки бœйича.
Френкель бœйича вакансиялар ҳосил бœлишида тугундан кетган атом тугунлар орасида жойлашади. Бундай вакансиялар етарлича кенг тугунлар оралиђига эга бœлган (масалан, ишқорий металларда) кристалларда пайдо бœлиши мумкин.