|
Si ДА
Cu+O
ВА
Cu+S
КОМПЛЕКСЛАРИ
КОНЦЕНТРАЦИЯСИНИ ҲИСОБЛАШ
Арзиқулов Э.У., Сражев С.Н., Неъматов О.С.
Самарқанд давлат университети
Кремний (
Si
) таркибида мавжуд бошқариб бўлмайдиган, тез
диффузияланувчи киришмаларнинг таъсирини электр жиҳатдан фаол бўлган
олтингугурт (
S
), селен (
Sе
) каби киришмаларни махсус киритиш йўли билан
электр жиҳатдан нейтрал комплексларни ҳосил қилиши борасида бир қатор
илмий
тадқиқот
ишлари
амалга
оширилган.
Бунда
намуналар
Fotoenergetikada nanostrukturali yarimo‘tkazgich materiallar
II xalqaro ilmiy anjumani
19-20 noyabr 2021 yil
206
параметрларини (солиштирма электр қаршилигини ҳамда ўтказувчанлик
турини) ўлчаш ва уларни синов намуналари параметрлари билан таққослаш
орқали хулосалар чиқарилган.
Ушбу ишда
Si
да ҳосил бўлувчи бундай комплексларнинг табиатини,
структурасини ва ўзаро боғланиш механизмларини янада тўлароқ ўрганиш
мақсадида электр жиҳатдан ўта фаол бўлган кислород
( )
O
билан мис
(
)
Cu
ҳамда
S
билан
(
)
Cu
киришмалари ўртасидаги ўзаро таъсирлашув натижасида
ҳосил бўлувчи комплекслар концентрацияларини ҳисоблаш орқали баҳолаш
мақсад қилиб қўйилган. Ҳисоблашлар [1] ишда келтирилган тажриба
натижалар асосида олиб борилган.
Бошланғич материал сифатида Чохрал усули билан ўстирилган КДБ-10
маркали
( )
Si
монокристали танлаб олинди.
( )
Si
даги
O
нинг концентрацияси
оптик усул билан (
9,1
,
mkm
2
17
(5, 7) 10
O
N
3
)
sm
аниқланади.
(
)
Cu
киришмаси
( )
Si
сиртига вакуум (
4
10
мм.сим.уст
) шароитида пуркалиб, юпқа қатламдан
0
1000 1250
C
температура оралиғида
0
50
C
қадам билан диффузия йўли билан
легирланади. Ҳосил бўлган
, ,
Si
B O Cu
намуналари параметрларини
солиштириш учун ҳар сафар
,
Si
B O
синов намуналари ҳам биргаликда бир
хил шароитда қиздирилди.
, ,
Si
B O Cu
ва
,
Si
B O
намуналари параметрлари
1-жадвалда келтирилган.
1-жадвал.
, ,
Si
B O Cu
ва
,
Si
B O
намуналарининг
0
1000 1250
C
температура оралиғидаги ўтказувчанлик тури ва солиштирма қаршилиги
(
,
Om sm
).
Диффузия
температураси,
0
С
Намуналар
, ,
Si
B O Cu
,
Si
B O
Ўтказувчанлик
тури
,
Om sm
Ўтказувчанлик
тури
,
Om sm
1000
p
14,5
p
10,1
1050
p
14,0
p
10,2
1100
p
13,3
p
11,2
1150
p
10,5
п
4,7
2
10
1200
p
12,0
p
4
5 10
1250
p
14,4
p
11,2
Жадвалдан кўриниб турибдики, синов намунаси
,
Si
B O
нинг солиштирма
қаршилиги диффузия температурасининг ошиб бориши билан ошади.
0
1150
C
да эса солиштирма қаршилиги
2
4,7 10
Om sm
га тенг бўлиб, ўтказувчанлик
турини
p-
турдан
n-
турга ўзгартиради. Диффузия температурасининг
0
1150
T
C
қийматларида эса яна ўтказувчанлик турини
p-
турга ўзгартиради ва
0
1250
C
температурада эса бошланғич
Si
намунаси параметрларига яқин
Fotoenergetikada nanostrukturali yarimo‘tkazgich materiallar
II xalqaro ilmiy anjumani
19-20 noyabr 2021 yil
207
қийматга эга бўлади.
,
Si
B O
намуналари параметрларининг бундай
ўзгаришини
илмий
адабиётларда
Si
да
юқори
температурали
термодонорларнинг (ТД-3 нинг), яъни темик тобланиш нуқсонларининг
пайдо бўлиши билан тушинтирилади.
Cu
киришмасининг эса
Si
параметрларига сезиларли таъсир кўрсатмаслигини миснинг электр жиҳатдан
фаол концентрациясининг камлиги
14
(5 10
3
)
sm
билан изоҳлашадилар [2] .
Бизнинг фикримизга кўра
, ,
Si
B O Cu
намунаси параметрларининг бир
мунча ўзгаришини ҳамда
Cu
нинг
Si
даги эрувчанлигининг қаралаётган
температура оралиғида
18
10
3
sm
[3] эканлигини ҳисобга олсак,
Si
да
O
ва
Cu
киришмалари ўртасида кимёвий боғланган электронейтрал комплекслар
ҳосил бўлиши мумкин [4]. Бундай комплекслар
(
)
Cu
O
ҳосил бўлишининг
эффектив температураси
0
1160
C
га тўғри келади.
Агар ҳақиқатдан ҳам
Si
да
Cu
ва
O
ўртасида кимёвий боғланган
комплекс ҳосил бўлса, у ҳолда бу комплекслар концентрациясининг
температурага қандай боғлиқлигини баҳолаш мумкин бўлади.
, ,
Si
B O Cu
намунасидаги
(
)
O Cu
комплексларининг
концентрациясини ҳисоблаймиз. Бунинг учун
, ,
Si
B O Cu
системасининг
электронейтраллик тенгламасини тузамиз:
1
2
0
0
(
)
(
)
B
d
d
N
n
p E
p E
p
бу ерда
1
1
1
(
)
;
2
1
d
d
d
F E
kT
N
p E
e
2
1
2
(
)
2
1
d
d
d
F E
kT
N
p E
e
1
d
E
ва
2
d
E
-сатҳлардаги электронлар сони.
Адабиётлардан маълумки,
О
Si
нинг тақиқланган зонасида қуйидаги
энергетик сатҳларни ҳосил қилади:
1
0,05
d
c
E
E
eV
ва
2
0,15
d
c
E
E
eV
.
Ўтказувчанлик зонасидаги электронлар сонини ва валент зонасидаги
коваклар сонини Холл эффекти ёрдамида тажрибадан олинган натижалардан
фойдаланиб Ферми сатҳини аниқлаш мумкин:
p
-турдаги
яримўтказгичлар
учун
-
ln
v
v
N
F
E
kT
p
n
-турдаги
яримўтказгичлар учун эса -
ln
c
c
N
F
E
kT
n
формулалар орқали топилади.
19
2,8 10
c
N
3
sm
- ўтказувчанлик зонасидаги эффектив ҳолатлар зичлиги;
19
1,1 10
v
N
3
sm
- валент зонасидаги эффектив ҳолатлар зичлиги;
k
- Больцман
доимийси. Юқорида келтирилган формулалардан фойдаланиб,
,
Si
B O
намуна учун қуйидаги 2-жадвалда келтирилган натижаларга эга бўламиз:
2-жадвал. Si намунасидаги кислород концентрациясини ҳисоблаш
натижалари.
Fotoenergetikada nanostrukturali yarimo‘tkazgich materiallar
II xalqaro ilmiy anjumani
19-20 noyabr 2021 yil
208
0
T С
3
0
0
,
,
p n sm
,
F eV
1
d
f
2
d
f
3
0
,
N sm
1000
15
1,73 10
0,835
c
E
0,9997
0,000176
,
2,7
14
10
1100
1,78
14
10
c
E
1,135
0,2235
0,000055
1,82
15
10
1150
9,6
13
10
c
E
1,247
0,9999
0,0000078
1,9
15
10
1200
3,6
13
10
c
E
1,403
0,9999
0,00000724
1,96
15
10
1250
2,68
13
10
c
E
1,403
0,9999
0,0000019
1,973
15
10
Энди
, ,
Si
B O Cu
намуна учун электронейтраллик тенгламасини тузиб,
Cu
нинг концентрациясини
(
)
Cu
N
юқоридаги формулалардан фойдаланган
ҳолда топамиз. Маълумки,
Cu
Si
да қуйидаги энергетик сатҳларни ҳосил
қилади:
0, 49
c
E
э
В
,
024
c
E
эВ
[3].
1
2
3
0
0
0
(2 (
)) (
) (1
) (
)
d
d
k
d
Cu
k
B
p
f
f
N
N
f
N
N
N
n
Бу тенгламадан комплекснинг концентрациясини
(
)
O Cu
k
N
ни топсак,
қуйидаги тенгламага эга бўламиз:
1
2
2
1
2
3
0
0
0
(2 (
))
(1
)
3 (
)
d
d
d
Cu
B
k
d
d
d
f
f
N
f
N
p
N
n
N
f
f
f
, ,
Si
B O Cu
намунаси учун қуйидаги 3-жадвалда келтирилган натижаларга
эга бўламиз:
3-жадвал.
, ,
Si
B O Cu
намунасидаги мис ва (
Cu+O
)
комплекслари
концентрациясини ҳисоблаш натижалари.
0
T С
3
0
0
,
,
p n sm
,
F eV
3
d
f
3
,
Cu
N
sm
3
,
k
N sm
1000
15
1,749 10
0,834
c
E
0,9645
2,6
14
10
2,7
14
10
1100
9,5
14
10
c
E
0,976
0,0022
1,06
15
10
7,75
15
10
1150
1,18
15
10
c
E
0,998
0,99882
8,29
14
10
1,76
15
10
1200
1,36
15
10
c
E
1,027
0,9890 6,469
14
10
1,352
15
10
1250
1,45
15
10
c
E
1,063
0,9903
5,55
14
10
1,44
15
10
2-жадвалда
ҳисоблаб
топилган
қийматлар
ёрдамида
, ,
Si
B O Cu
намунасидаги
(
)
O Cu
комплексларининг температурага боғлиқлик графиги
қуйидаги
1-расмда
келтирилган.
Расмдан
кўриниб
турибдики,
температуранинг
0
1060
T
C
қийматида
(
)
O Cu
комплекслар максимал
қийматга эришар экан.
Do'stlaringiz bilan baham: |
