Iii bob. Yarimo’tkazgich moddalar

3.3.7. Indiy antimonidi (InSb) 

InSb  suvda  erimaydi,  kristallarda  yaxshi  ediriladi:  azot  kislotada  edirilish 

tezligi 

min)

/(

360

2



sm

mg

, 

1

:

1

:

1

:

:

2

3



O

H

HF

HNO

 aralashmada - 

min)

/(

480

2



sm

mg

va 

h.k.  InSb  kislotalarda  erishganda  zaharli 

3

SbH

  stibin  ajraladi.  InSb  zichligi  5.78 

---

 

 

82 

3

/ sm

g

,  suyulish  temperaturasi  525

0

C.  InSb  ning  havoda  oksidlanishi  500

0

C 

yuqorida boshlanadi.  

Legirlanmagan yoki Ge, Zn yoki Mn bilan legirlangan InSb monokristallari 

p-tur o’tkazuvchanlikka ega: 

,

sm

Om

,

sm

)

(

p















500

3

18

10

1

12

10

1



 

)

K

(

Vs

/

sm

)

(

77

10

5

3

2

3







 

 

Tellur  bilan  legirlangan  InSb  monokristallar  n-tur  o’tkazuvchanlikka 

ega:  

3

18

13

)

10

5

10

8

(











sm

n

, 

 

 

 

)

77

(

/

10

)

8

7

(

,

50

2

5

K

Vs

sm

sm

Om

















 

 

Indiy  antimonidi  InSb  monokristallarini  (211)  kristallografik  yo’nalishda 

o’stiriladi.  

 

3.4. Shishasimon va amorf yarimo’tkazgichlar 

 

Tabiatda  va  teхnikada  barcha  qattiq  jismlar  kristallardan  iborat  emas. 

Molekula  va  atomlari  tartibsiz  joylashgan  qattiq  jismlar  amorf  qattiq  jismlar  deb 

nomlanadi. Amorf qattiq jismlar izotrop moddalardir. Ularning kristallardan asosiy 

farqlaridan  biri  ular  aniq  erish  temperaturasiga  ega  emas.  Amorf  qattiq  jismlarga 

shisha  va  plastik  materiallar  yaqqol  misol  bo’la  oladi.  Shisha  atomlari  tartibsiz 

joylashsada,  ularda  ma’lum  bir  yaqin  tartibni  kuzatish  mumkin.  Yaqin  tartib 

shundan iboratki, bir atom yoki molekula atrofida ma’lum bir sondagi atomlarning 

joylashish  tartibi  mavjud.  Shishani  qattiq  sovitilgan  suyuqlik  deb  qarashimiz 

mumkin.  Suyuqlik  qattiq  soviganda  uning  qovushqoqligi  ortib,  atom  va 

molekulalarning  diffuzion  faolligiga  хalaqit  beradi  va  kristall  pajara  хosil 

bo’lishiga  to’sqinlik  qiladi.  Lekin,  bu  faza  turg’un  emas.  Ba’zan  amorf  qattiq 

jismlar qizdirilganda kristallanish sodir bo’ladi. 

Yunoncha  ”amorfos”  so’zi  shaklsiz  degan  ma’noni  beradi.  Kristallardan 

farqli  ravishda  amorf  moddalarda  atomlar  joylashishida  qat’iy  tartib  bo’lmaydi 

---

 

 

83 

(buni  boshqacha  qilib  uzoq  tartib  yo’q  deyiladi).  Ammo,  amorf  holatdagi 

moddalarda  qo’shni  atomlar  (ionlar,  molekulalar)  moslashib  joylashgan  bo’ladi. 

Buni yaqin tartib deyiladi. Masofa ortishi bilan mazkur moslashuv kamayib boradi 

va bir necha panjara doimiysi chamasidagi masofada yaqin tartib yo’qoladi. 

Yaqin  tartib  suyuqliklarda  ham  mavjud,  lekin  ularda  qo’shni  zarralar 

orasida  almashinish  yuz  berib  turadi,  bu  esa  qovushoqlik  oshishi  bilan 

qiyinlashadi.  Shuning  uchun  ham  amorf  holatni  juda  yuqori  qovushoqlikka  ega 

bo’lgan o’ta sovigan suyuqlik deb qarasa bo’ladi. Masalan, kvars kristalini eritib va 

so’ngra  tez  sovutib,  amorf  holatdagi  kvars  shisha  hosil  qilish  mumkin. 

Yarimo’tkazgichlar  fizikasi  va  texnikasida  yarimo’tkazgichlik  xossalariga  ega 

bo’lgan  amorf  holatdagi  moddalar  (amorf  yarimo’tkazgichlar)  sohasi  rivojlanib 

borayotgan sohalardan bo’lib hisoblanadi. 

Amorf  yarim  o’tkazgichlar  sinfiga  kovalent  bog’lanishli  moddalar  (amorf 

holatdagi  kremniy,  germaniy  va  boshqalar),  xalkogenid  shishalar  (masalan, 

As

31

Ge

30

Be

2

Te

18

) va oksid shishalar (masalan, V

2

O

5

-P

2

O

5

) kiradi. 

Sohalar  nazariyasining  umumiy  tasavvurlari  (o’tkazuvchanlik  sohasi, 

valent sohasi, taqiqlangan soha va hokazo) amorf holat uchun, muayyan ma’noda 

tatbiqlanishi  mumkin.  Ammo,  kuchli  legirlangan  yarim  o’tkazgichlardagidek, 

taqiqlangan sohaning «holatlar zichligining dumlari» mavjud bo’ladi. 

To’lqin  vektor  va dispersiya  qonuni  bilan  bog’lik bo’lgan tushunchalar 

(to’g’ri  va  noto’g’ri  o’tishlar  va  hokazo)ni  amorf  yarim  o’tkazgichlarga  qo’llab 

bo’lmaydi. 

O’tkazuvchanlik sohasi tubidan yuqorida va valent  soha shipining pastida 

elektronlar  uchun  lokallanmagan  (kollektivlashgan)  holatlar  mavjud  bo’lib, 

taqiqlangan sohada mahalliy sathlarning kvaziuzluksiz spektri bor bo’ladi. 

Masalan,  amorf  yarimo’tkazgich  shisha  (S,  Se,  Te  larning  R,  As,  Sb,  Bi, 

Ge, Si, Sn lar bilan turli birikmalari — xalkogenidlar) uchun quyidagi sxema taklif 

qilingan (3.3a, b, v rasm): taqiqlangan sohadagi mahalliy holatlar o’tkazuvchanlik 

va  valent  sohalar  «dumlari»  dan  iborat,  chegaraviy  holatlar  zichligi  N

c

  mahalliy 

holatlar sohasini nomahalliy holatlar sohalaridan ajratib turadi (bu chegaralar E

υ

 va 

---

 

 

84 

E

c

  va  tariqasida  belgilangan).  N

s

  bo’lgan  sohada  zaryadlarning  ko’chishi 

mahalliy  holatlar  bo’yicha  sakrama  ko’chish  tariqasida  amalga  oshadi,  bu  sohada 

harakatchanlik kichkina bo’lib, o’rtacha nol atrofida bo’ldi. 

                                 



















kT

E

R

R

kT

e







2

exp

2

,   

bunda  λ-sakrama  o’tishda  yutiladigan  (yoki  chiqariladigan)  fononning  to’lqin 

uzunligi, boshqa belgilashlar esa yuqoridagiday. 

 

 

 

3.3-rasm. Amorf yarimo’tkazgich shisha uchun taklif qilingan sхema  

a) amorf yarimo’tkazgich 

shisha uchun mahalliy holatlar 

b) amorf yarimo’tkazgich 

shisha uchun 

harakatchanlik 

v) amorf yarimo’tkazgich 

shisha uchun elektr 

o’tkazuvchanlik 

 

Yetarlicha  yuqori  temperaturalarda  nomahalliy  sathlarga  ega  bo’lgan 

(ruxsat  etilgan)  sohalardagi  (N>N

c

)  zaryad  tashuvchilar  ko’chishi  elektr 

o’tkazuvchanlikni aniqlaydi: 

                                              



~





kT

E

i

2

/

exp



                                        (3.2) 

Ammo,  temperatura  pasayib,  qandaydir  T=T

m

  bo’lib  qolganda  elektronlar 

mahalliy  sathlarga  o’tib  oladi  va  elektr  o’tkazuvchanlikni,  asosan,  sakrama 

o’tishlar aniqlaydi, uning haroratga bog’lanishi 

                          



~









2

/

1

/

exp

m

T

T



                                        (3.3) 

ko’rinishda  bo’ladi,  bundagi  T

M

  ni  Mott  harorati  deyiladi.  T

M

  faollashtirish 

o’tkazuvchanligidan sakrama o’tkazuvchanlik holiga o’tish haroratidir. 

Optik  va  fotoelektrik  xossalarni  tahlil  qilishda  amorf  yarimo’tkazgichlarni 

ikki (A va B) turga ajratiladi. 

A  turga  mansub  bo’lgan  amorf  yarim  o’tkazgichlarda  yorug’lik 

yutilishining keskin chegarasi bor, bunda hω~E

i

 binobarin, bu hol sof kristall yarim 

---

 

 

85 

o’tkazgichlardagiga o’xshash. Bu turga mansub amorf yarim o’tkazgichlarda esa, 

yorug’lik  yutilishining  dumi  (yoyilib  ketgan  chegarasi)  kuzatiladi,  uni  holatlar 

zichligining dumi bilan bog’lab tushuntiriladi, bunda hω

i

 fotonlar ham yutiladi, 

elektronlar  valent  soha  dumidan  o’tkazuvchanlik  soha  dumiga  o’tadi.  Bu  turdagi 

amorf yarimo’tkazgichlarda Mott o’tishi oshkor bo’ladi. 

Shunisi  qiziqki,  amorf  yarimo’tkazgichlarning  har  ikki  turida  ham 

kirishmalar  uncha  ahamiyatli  emas,  ammo  ularni  tayyorlash  usuli  amorf 

yarimo’tkazgichlar  xossalariga  muhim  ta’sir  ko’rsatadi.  Binobarin,  kristall 

tuzilishidagi nuqsonlar mazkur xossalarni shakllantirishda katta hissa ko’shadi. 

Istisno  tariqasida  vodorod  bilan  to’yintirilgan  amorf  kremniyni  ko’rsatish 

mumkin, bunda vodoroddan mazkur  modda  xossalarini  aniqlashda  foydalaniladi. 

Haqiqiy  amorf  yarimo’tkazgichlarda  bip-biridan  farqlanuvchi  mahalliy 

sohalar  mavjud  bo’ladi,  ular  orasida  ajralish  chegaralari  bor  bo’lib,  bu  joylarda 

zaryad  tashuvchilar  uchun  potensial  energiya  to’siqlari  hosil  bo’ladi.  Bu  to’siqlar 

metall-yarimo’tkazgich  chegarasidagidek  SHottki    to’siqlari,  umuman  aytganda, 

elektron-kovak  o’tishlari  ko’rinishida  namoyon  bo’lishi  mumkin.  Ba’zi  amorf 

pardalarda anomal fotokuchlanish xodisasi kuzatilgan: Sb

2

S

3

 yoki Sb

2

Se

3

 pardaviy 

katlamlarida 100 V chamasida fotoEYuK paydo qilingan. 

Amorf  yarimo’tkazgichlar  kristallarda  bo’lmagan  ba’zi  xossalarga  ega. 

Bunga  qayta  ulanish  hodisasi  misol  bo’ladi:  amorf  yarim  o’tkazgichda  elektr 

maydoni  hosil  qilinganda  uning  elektr  o’tkazuvchanligi  bir  necha  tartib  qadar 

kuchli o’zgarishi mumkin. Bu o’zgarish kaytuvchan va juda tez yuz beradi. Qayta 

ulanish - kam o’tkazuvchanlikdan katta o’tkazuvchanlikka va aksincha o’tish vaqti 

10

-9

-10

-10

  s  chamasida  bo’ladi.  Bu  aytilganlar  amorf  yarimo’tkazgichlarning 

amalda muhim qo’llanishlari imkoniyatlari borligidan dalolat beradi. 

Shishasimon  yarimo’tkazgichlar.  Bunday  moddalarning  katta  guruhi 

yetarlicha  o’rganib  chiqilgan.  Ularga  mansub  bo’lgan  eng  ko’p  o’rganilgan 

moddalar  xalkogenid  shishalardir.  Ularning  asosiy  tashkil  etuvchilari  elementlar 

davriy  tizimining  VI  guruhiga  kiruvchi  oltingugurt  (S),  selen  (Se)  va  tellur  (Te) 

---

 

 

86 

bo’lib,  bu  elementlar  boshqa  metallar  bilan  birikib,  xalkogenid  shishalar  hosil 

qiladi. 

Mazkur  moddalarning  elektr  o’tkazuvchanligi  elektronlar  harakati  bilan 

bog’liq,  ular  katta  fotoo’tkazuvchanlikka  ega  va  infraqizil  yorug’likni  yaxshi 

o’tkazadi. Xalkogenid shishalarning elektr va fotoo’tkazuvchanligini keng oraliqda 

o’zgartirish maqsadida ularning tarkibi o’zgartiriladi va ularga qo’shimcha boshqa 

elementlar kiritiladi. 

Xalkogenid shishasining solishtirma elektr o’tkazuvchanligi 10

-13

-10

-7

 Om

-

1

sm  oraliqdagi  qiymatlarga  ega  bo’ladi,  yorug’likning  to’lqin  uzunligi  λ

max

=0,6-

1,25 mkm bo’lganida maksimal fotosezgirlikka erishadi. 

Yuqorida  amorf  moddalarning  yarimo’tkazgich  xossalariga  ega  bo’lishligi 

aytilmagan edi. Bunday moddalarning bir necha xil guruhlari bor: kovalent   amorf   

yarimo’tkazgichlar (amorf holatdagi Ge va Si, GaAs va boshqalar), oksid shishalar 

(V

2

O

5

-P

2

O

5

),  xalkogenid  shishalar  (AS

31

Ge

30

Se

21

Te

30

),  dielektrik  pardalar  (SiO

2

, 

Al

2

O

3

,  Si

3

N

4

  va  boshqalar).  Amorf  yarimo’tkazgichni  kuchli  darajada 

kompensirlangan  yarimo’tkazgich  deb  qarash  mumkin,  bunda  o’tkazuvchanlik 

sohasi  “tubi”  va valent  sohaning  “shifti” fluktuatsiyalanadi, ular  taqiqlangan soha 

E

g

  kengligi  tartibida  bo’ladi.  O’tkazuvchanlik  sohasida  elektronlar  va  valent 

sohasidagi  kovaklar  yuqori  to’siqlar  bilan  ajralgan  potensial  chuqurlarda 

joylashgan  “tomchi”larga  bo’linib  ketadi.  Past  temperaturalarda  amorf 

yarimo’tkazgichlarning  elektr  o’tkazuvchanligi  mahalliy  holatlar  orasida  sakrama 

tarzda  bo’ladi  (sakrama  o’tkazuvchanlik).  Yuqoriroq  temperaturalarda  amorf 

yarimo’tkazgichlarning  elektr  o’tkazuvchanligini  elektronlarning  umumlashgan 

holatlariga  issiqlik  harakati  energiyasi  evaziga  o’tkazilishi  aniqlaydi.  Amorf 

yarimo’tkazgichlarning  bir  qator  ajoyib  xossalaridan  turli  amaliy  maqsadlarda 

foydalanish  mumkin.  Xalkogenid  shishalar  spektrining  infraqizil  (IQ)  sohasida 

shaffof  bo’lganligi,  yuqori  elektr  qarshilikka  va  fotosezgirlikka  egaligi  tufayli 

televizion  trubkalarning  elektrofotografik  plastinkalarini  tayyorlashda  va 

gologrammalarni yozishda qo’llaniladi. 

---

 

 

87 

Amorf  yarimo’tkazgichlarda  yuqori  omli  holatdan  past  omli  holatga  va 

aksincha qayta ulanish effekti yorqin ifodalangan. U ishga tushish vaqti t≤10

-10

-10

-

12

c bo’lgan elementlar yaratish imkonini beradi. 

Amorf  moddalar  tashki  ta’sirlar  -  temperatura  elektr,  magnit  maydonlar, 

yorug’lik,  deformatsiya,  kirishmalar  ta’sirida  o’z  xossalarini  o’zgartira  olishligi 

bilan  bir  qatorda  ularni  olishdagi  texnologiya  jarayonlarning  qanday  borishi  va 

qanday sharoitda o’tkazilishiga bog’liq bo’ladi. 

70-yillarda  (XX  asr)  amorf  tuzilishli  kremniydan  amaliy  maqsadlarda 

samarali foydalanish mumkinligi isbotlangandan keyin bu moddani hosil qilish va 

uning  fizik-texnik      xossalarini      o’rganish      bo’yicha  jadal  tadqiqotlar  o’tkazila 

boshladi. Hozir bu yo’nalishda anchagina nazariy va amaliy natijalar bor. 

Muayyan taglikda o’stirilayotgan kremniy (Si) pardasiga (yupqa qatlamiga) 

vodorod  (H)  kiritilsa,  u  o’sayotgan  pardadagi  uzilgan  kimyoviy  bog’lanishlar 

sonini  kamaytirishi  mumkin.  Bunday  kremniyni  gidridlangan  amorf  kremniy 

deyiladi  va  a-Si:H  shaklda  belgilanadi.  Odatda  a-Si:H  bir  necha  usulda 

tayyorlanadi:  miltillama  zaryadsizlanishda  gazlarni  parchalash,  ionlar  kiritish  va 

katod purkash (changlatish) usullari ishlab chiqilgan. 

Miltillama  zaryadsizlanish  usulini  qaraylik.  Bu  usulda  silan  (SiH

4

)  gazini 

geliy  (He)  yoki  argon  (Ar)  gazlari  atmosferasida  N

2

  gazi  bilan  birgalikda 

parchalash  orqali  a-Si:H  pardalari  o’stiriladi.  Yuqori  takroriylikni  miltillama 

zaryadsizlanishda  qo’zg’atuvchi  induktivlik  g’altagi  va  zaryadsizlanish  kamerasi 

(bo’lmasi) qurilma asosi bo’ladi. Bunday takroriylik oralig’i 0,5-13,5 MHz, bosim 

0,1-2,0  mm.  sim.  ust.,  gazning  sarfi  0,2-5,0  sm

3

/min.,  o’stirish  tezligi  100-1000 

ayl/min bo’ladi. 

Toza  bir  jinsli  tuzilish  hosil  qilish  uchun  ikki  elektrodli  qurilmadan 

miltillama zaryadsizlanish yo’li bilan gazlarni parchalanadi, bunda zaryadsizlanish 

bo’lmasida ikkita parallel elektrod joylashgan, u 13.5 MHz takroriylikda ishlaydi. 

O’zgarmas  tok  zaryadsizlanishidan  ham  a-Si:H  olishda  foydalanish 

mumkin. Agar taglik katod vazifasini bajarsa, u holda o’stirish tezligini 0.1 dan 1.0 

mkm/min gacha etkazish mumkin. 

---

 

 

88 

a-Si:H  pardalarni  anod  taglikda  ham  o’stirish  mumkin.  Bu  holda  o’stirish 

tezligi  katod  taglik  holidagidan  kichik  bo’ladi,  u  gazning  bosimiga,  tokning 

kattaligiga va elektrodning holatiga bog’liq. 

Taglikni  qizdirish  chegarasi  taxminan  600°C  gacha  mumkin  deyilsada, 

ammo  ayrim  hollarda  taglik  temperaturasi  200-400°C  oraliqda  bo’lganda  parda 

nuqsonli  bo’lib  qolishi  mumkinligi  ham  qayd  qilingan,  SiH

4

  ning  bosimi  yuqori 

bo’lganda  miltillama  zaryadsizlanish  kurilmalarida  o’stirilgan  pardalarda  turli 

radikallar paydo bo’ladi, yoki polimerlanish kuzatiladi. 

Gidridlangan  amorf  kremniy  namunalari  legirlanmasdan  tayyorlanadi, 

ammo o’stirish paytidagi texnologik jarayon shartlarini o’zgartirish hisobiga Fermi 

sathi  E

F

  siljitish  mumkin.  Bu  hodisani  psevdolegirlash  deyiladi.  Bunda  namuna 

panjarasining  o’zgarishlari  holatlar  zichligi  g(E)ni  o’zgartiradi,  bu  esa 

o’tkazuvchanlik  elektronlari  zichligini  o’zgartiradi,  zaryad  tashuvchilarning 

faollanish energiyasi ΔE=E

s

-E

F

 ham o’tkazuvchanlikni o’zgartiradi. 

Psevdolegirlash usuli bilan a-Si:H pardalarini (qatlamlarini) o’stirish uchun 

triodli  tizim  qo’llaniladi.  Triod  to’ri  kuchlanishi  shunday  tanlanadi-ki,  bunda 

kuchli  zaryadsizlanish  anod-to’r  oralig’ida  bo’ladi,  gazlar  aralashmasining 

parchalanishi ham shu oraliqda yuz beradi. 

Shunday qilib, amorf kremniy olish kristall kremniy olishga nisbatan ancha 

arzon,  binobarin,  uning  qo’llanish  imkoniyatini  oshiradi.  Amorf  moddalarning 

fizik, texnologik, texnik jihatdan o’rganilishi ularning qo’llanishi sohalarini tobora 

kengaytirmoqda.  Bunday  materiallar  yangi  hisoblash  mashinalarida,  yozuv  va 

aloqa vositalarida, ayniqsa, Quyosh energiyasidan foydalanishda samarali ravishda 

ishlatilmoqda, yangi qo’llanish jabhalari ochilmoqda.