Каттик жисм

2 0 . Каттик жиемда коваклар кандай \осил булади?
_таъ 21 . Макронуксонлар цаттик жисм хоссаларига кандай сир кУрсатади?


А М О РФ КЛТТИК Ж И СМ Л АР. С УЮ * КРИСТАЛЛАР
Критик нукгадан йирокдаги кргтк жисмлар ва суюкликларни конденсирланган (зичланган) системалар дейи- ^ лади ва улар газларга нисбатан миллионларча кичик
„ в ч а н л и к к а эга. Масалан, N«01 к р и ™ кисилувчанлиги 0,3 т 11 м2/н, суюк симобники -3,810 м /н, аммо атмосфера босими остидаги \авонинг кисилувчанлиги
-у» е 1 _
Зичланган сисгемаларда зарралар аро масофалар уларнинг диаметри чамасида, газларда эса атмосфера босими остида зарралараро Ургача масофалар уларнинг улчамларидан унларча ва кУпрок марта катта буладу.
Зичланган сисгемаларда зарраларнинг иссикдик ^аракати
тебранишлардан иборат, газларда эса -зарралар илгариланма
харакат килади. __
Зичланган (конденсирланган) системаларнинг беш хили
маълум: суюмиклао, шишалар, суюк, кристаллар, аморф жисмлар, катгик, кристаллар.
Суюкликлар - мувозанатли, изотроп, тузилиши тартиблан-
маган системалар булиб, окувчанлик, яъни уз шаклини осон Узгартира олиш крбилятига эгадир.
Шишалар - квазимувозанатли, изотроп, тузилиши тартиб-
ланмаган системалар булиб, >к;атгик жисмларнинг механик хоссаларига эга. Шишалар шаклини эластик рапида узгартира олади, уларда буйлама ва кУндаланг эластиклик тулкинлари таркала олади. __
Аморф жисмлар - кучли даражада мувозанатсиз, мизатроп,
тузилиши тартибланмаган системалар булиб, улар алодаа ша-
роитда хосил бУлади.
Суюк кристаллар - мувозанатли, анизотроп, тузилиши
цисман тартибланган системалар булиб, катга окувчанликка
эга. 158




К р ттщ кристаллар - мувозанатли, анизагроп, туэилиши Каътий тартибли системалардир.
Бу маълумотни келтиришдан мак,сад — зичланган система- лар хиллари орасидаги тафовутларни яна бир марта таъкид- лащдир.
7.1. Аморф цаттвд жнсмлар
Юнонча атогрЪоз сузи бизнингча шаклсиз деган маънони англатади. Табиатда аморф к;аттик жисмлар кристал Холатндаги жлсмлардан камрок тар^алган.
Аморф зрлат - модданинг изотроп хоссали буладиган ва суюлиш нукгаси (тайинли температураси) булмаган «.аттик
\олати. Температура ошганда аморф модца аста-аста сую *
\олатга угади. Бу хусусиятларнинг сабаби аморф \олатдаги моддада аморф жойланищца ■ ■
кристалларга хос к^ггьий (7 .1- чизма, а) даврийлик (тартиб) булмаганлигидир. Щу билан бир вактда кушни зарралар жойла- шишида муайян мослашув
(якин тартиб) мавжуд (7.1- л т т т "до л - чизма, б). Масофа ортиши би- ч л
ЛШ| бу мослашув йУкояа бош- ^ ладди ва бир неча атомлараро масофада йук;алади.
Якин тартиб суюк^икларга \ам хос, аммо суюкривда (к;овушок?шк ортган сари кийинлашади) кУшни зарраларнинг тез урин алмашиниши юз беради. Шунинг аморф ^олатдаги катгик жиемни жуда юкори ковушок^икка эга булган Уга со- вуган сукиушк деб крраса бУлади.
Паст температураларда кристалл \олати термодинамик жи\атдан бар^арор булади. Бирок, кристалланиш жараёни мазкур температураларда жуда куп актга чузилиши мумкин, шунинг учун кристалл \олати амалда руёбга чицмайди. Суюл- мани тез совуггавда аморф *олат *осил булади. Масалан, кварцни аввал суюлгирилади, сУнг уни тез совутиб аморф кварц шиша олинади. Дарвоце, шиша холатдан суюлмага ва суюлмадан шиша *олатга угиш кайтар жараён булиб, у фацат шу турдаги моддаларга хосдир. Шиша \осил булиши жараёни муйаян температура оралигида юз беради. Модданинг шиша


\олатидан кристалл колатга утиш биринчи жинс фазавий Угиш булади. Купи содца моддалар (S, Se, As, Р), оксидлар (Вг,Оз, Si0 2 ,Fe02 ва бошкалар), сувли эритмалар (H 2SO4, Н 3РО4, H C L) баъзи элементлар (Ge,As,P) халкогенидлари, баъзи гало- генидлар ва карбонатлар сувли эритмалари шиша \олатида булиши мумкин. Шиша \олатидаги моддада атомлар ва атом- лар гуру\лари орасида устун равишда ковалент богланиш мав- жуд. К^шни атомлар жойлашишида тартиб борлигини ди- френциал тадкикот усуллари аникдаб бсради.
Шиша \олатидаги моддалар изотроп, мурт, ёрилган сиртда чукур косил булади, куп \олда шаффоф булади. Бундай модда­ ларда кУшалок нур синиш кузатилади, люминесцсниция амал- да кучсиз булади, уларнинг купи аслига диаметрик булиб, сийрак ер элементлари окСидлари кУшипганда улар парамаг- нитга айланади, электр хоссалари буйича диэлектрик аммо ай- римлари ярим угказгич ва металл хоссаларга эга булади.
Металл шишалар металлар суюлмаларини жуда тез совут-
ганда (совутиш тезлиги и^Ю6 град/сек) \осил булади. Метал шишалар таркиби: -80% утма металлар (Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Zr, Pr, ва бошцалар) еки олиЙ металлар ва -20% куп цалентли металмаслар.
Мисоллар: AugiSiig, PdgiSi^, ИевоВго 3-5 таркибловчили
кртишмалар \ам мавжуд. Бу модааларни тададиугаш кдттик жисмларнинг металлик, магнит ва бошка хоссаларини Урганиш имконини беради. Юкрри даражадаги муста^камлик билан бирга катта пластиклик ва занглашга нисбатан юкори чидамлилик моддалар ва буюмларни мустахкамлашда мазкур шиша металлардан фойдаланиш имконини яратади. Уларнинг баъзилари (FegoB2o) ферромагнит булиб, паст коэрцетив кучга ва ю^ори магнит сингдирувчанликка эга ва уларни магнит юмшок, материаллар сифатида к$ллаш мумкин. Аморф магнит материалларнинг яна бир мух,им синфи — Утма металлар ара- лашган сийраК ер элементлари кртишмаларидир.
Металл шишаларнинг электр ва акустик хоссаларидан (юкрри
каггаликли ва температурага сусг бокланишли электр фршилик, товушни кам ютиш) фойдаланиш имкониетглари бор.
Юкррида аморф моддаларнинг ярим угказгич хоссаларига эга
булишлиги айтилмаган эди. Бундай моддаларнинг бир неча хил гуруклари бор*, ковалент аморф яримУгказгичлар (аморф


\олатдаги Ge im Si. GnAs ва 6о:ик,аларК оксид шишалар (V2() 5 Р20 5), халкогснид шишалар (As,j G e* Se2, 1е|у), диэлектрик пардалар (Si04, AI2O3, Si^N4 ва бошцаллр). Аморф ярим утказгични кучли даражада компепсирланган ярим угказгич деб Каралади, бунда Утказувчанлик зонаси “туби“ ва валепт зонанинг “ шипи" флуктуаимяланади, улар такикпанган зона Eg кенглиги тартибида булади (ярим угказгичда электронлар энергиялари зо- налари ^акида Ярим угказгичлар” бобида батафсил тухталамиз). утказувчанлик зонасида электронлар ва валент зонасидаги ко- ваклар юкори тусик^ар билан ажралган потенциал чуцурларда жойлашган “томчи“ларга булиниб кетади. Паст температуралар- да аморф яримугказгичларнинг электр угказувчанлиги ма^аллий
\олатлар орасида сакрама тарзда булади (сакрама утказувчанлик). Юкорирок температураларда аморф яримутказгичларнинг электр Угказувчанлигини электронларнинг умумлашган \олатларига ис- сиклик *аракати эмергияси эвазига угказилиши аник^айди. Аморф яримугказгичларнинг бир катор ажойиб хоссаларидан турли амалий максадларда фойдаланиш мумкин. Халкогснид шишалар спектринииг ИК,со\асида шаффоф булганлиги, юкори электр каршиликка ва фотосезгирликка эгалиги туфайли телеви- зион трубкаларнинг электрофотофафик пластинкаларини тайёр- лашда ва голофаммаларни ёзишда кулланилади.
Аморф яримутказгичларда юкори омли *олатдан паст омли
\олатга ва аксинча кайта уланиш эффекти ёркин ифодаланган у ишга тушиш вакти t*«-1 0 с булган элементлар яратиш имконини бсради.
Аморф моддалар ташки таъсирлар - температура электр, магнит майдонлар, ёруглик, деформация, киришмалар таъси- рида уз хоссаларини узгартира олишлиги билан бир каторда уларни олишдаги технология жараёнларнинг кандай бориши ва кандай шароитда утказилишига боглик булади.
7.2. Гидридланган аморф кремний (а - S i : Н )
70-йилларда (XX аср) аморф тузилишли кремнийдан ама­ лий максадларда самарали фойдаланиш мумкинлиги исбот- лангандан кейин бу моддани *осил килиш ва унинг физик- техник хоссаларини урганиш буйича жадал тадкикотлар


утказила бошлади. хозир бу йУналишда анчагина назарий ва амалий натижалар бор. ^
Муайян тагликда устирилаётган кремнии (50 пардасига
(юпка цатламига) водород (Н ) киритилса у усаётган пардадаги узилган кимёвий богланишлар сонини камайтириши мумкин. Бундай кремнийни гидридланган аморф кремний деиилади ва а-БкН шаклда белгиланади. Одатда а - бир неча усулда тайёрланади-милтиллама зарядсизланишда газларни парча- лаш, ионлар киритиш ва катод пуркаш (чанглатиш) усуллари
ишлаб чикилган.
Милтиллама зарядсизланиш усулини кдайлик. Бу усулда си-
лан (& Н 4) газини гелий (Не) ёки арсений (Ат) гаапари атмосфе- оасида Н5 гази билан биргаликда парчалаш оркали а-^Н парда- лари устирилади. К*ори такрорийликни милтиллама зарядсиз­ ланишда кузгатувчи индукгивлик галтаги ва зарядсизланиш ка- мераси (б?лмаси) КУрилма асоси булади. Бундай такрорийлик орапиги 0,5-13,5 МГц, босим 0,1-2,0 мм.сим^ усгуни газнинг сарфи 0,2-5,0 см3/мин., устириш тезлиги 100 - 1000 айл/мин
* Тоза бир жинсли тузилиш \осил килиш учун икки элек- тродли цурилмадан милтиллама зарядсизланиш и?ли билан газларни парчаланади, бунда зарядсизланиш булмасида иккита параллел электрод жойлашган, у 13,5 МГц такрорийликда иш-
Узгармас ток зарядсизланишидан хам а — БкН олишда фойдаланиш мумкин. Агар таглик катод вазифасини бажарсо, у \олда устириш теалигини 0,1 дан 1,0 мкм/мин гача етказиш
У а _ 5гН пардаларни анод тагликда хам устириш мумкин. Бу холда Устириш тезлиги катод таглик \олидагидан кичик булади, у билан газининг босимига токнинг катталигига ва тур
электродининг \олатига боглик-
Тагликни к,издириш чегараси тахминан 600° с гача мУ^ки дейилсада, аммо айрим чолларда таглик температураси 200 - 400°С ораликда булганда парда нуксонли булиб колиши мумкин- лиги хам кайд килинган, 5Ш4 нинг босими юкрри булганда мил­ тиллама зарядсизланиш курилмаларида устирилган пардаларда турли радикаллар пайдо булади, ёки полимерланиш кузатилади.


Гидрилланган аморф кремний намуналари легирланмасдан таиерланади, аммо Устириш иайгидаги технологии жараён шартларини узгартириш *исобига Ферми сат\и Е Р силжитиши мумкин. Бу \одисани псевдолегнрлаш дейилади. Бунда намуна панжарасининг Узгаришлари \олатлар зичлиги а(Н) ни узгартиради, бу эса угказувчанлик электронлари зичлигини узгартиради, заряд ташувчиларнинг фаолланиш энергияси ДЕ-Ес-ЕР \ам угказувчанликни Узгартиради.
Псевдолегирлаш усули билан а - Б Ж пардаларини (катламларини) устириш учун триодли система кулланилади риод тури кучланиш танланадики, бунда кучли зарядсизла- ниш анод - тур оралигида булади, газлар аралашмасининг парчаланиши анод - тур оралигида юз беради.
Шундай килиб, аморф кремний олиш кристалл кремний олишга нисбатан анча арзон, бинобарин, унинг кУлланиш им- кониятини оширади. Аморф моддаларнинг физик, технологик техник жи\атдан Урганиши уларнинг кУлланиши сохаларини тобора кенгайтирмокда. Бундай материаллар янги \исоблаш машиналарида, ёзув ва алоца воситаларида, айникса куёш энергиясидан фойдаланишда самарали равишда ишлатил- мокда, янги кУлланиш жаб\алари очилмокда.
7.3. Суюк кристаллар
_ги Энди суюц кристалларнинг тузилиши ва хоссаларига те- шли маълумотларни баён киламиз.
Сук>к кристаллар каггик жисм ва сую* жисм орасидаги (мезаморф) фазалардир, улар кристаллга хос анизотропия хос- сасига эга ва бир вактда сую ^икка хос окувчанлик хоссасига эга. сую к кристаллар термодинамиканинг фаза тушунчасини Канотлантиради. Улар муайян температуралар оралигида мав- жуд булади,^ ундан паст температураларда эса изотроп суюкдикка аиланади. Суюк кристаллар молекуляр моддалар- дир ва уларнинг тузилиши кристалларга ва сую^ликларга хос тузилишлар оралигида булади. Сую К кристалларнинг физик хоссаларини бошкариш осон, бу хусусият уларнинг назарий ва амалии а^амиятини такозо кдпади.
Суюк кристалларнинг молекулалари чУзик булали ва бу биринчи навбатда, уларнинг тузилиши \амда хоссаларини



аниклаб беради. Молекулалар орасида икки хил бошаниш
Г в Г охирлама богланишлар мавжуд. Ёнланм. богланишлар молекулаларнинг бир-бирига ™ л а - шишига охирланма богланишлар занжирчалар куринишда ту зилишига олиб келади. Биринчи жойлашиш анизотроплик хоссаларини пайдо к,илади, молекулалараро таъсирнинг заиф- пмги окувчанлик хоссасини анш^пайди.
СуюцТрисгалларнинг уч хили: нематик, смектик ва холе-
стерик суюк кристалллар мавжуд. киипяй
/ Нематик с т ц кристалл (юнонча «нема»-тола). Бундай
кристалларда молекулалар № Ри бир-бирига параллел йУналган, аммо молекулаларнинг узи бир бирига нисбатан их-
тиёран силжиган (7.2- чизма).
Оцибатда бундай моддада моле­ кулаларнинг чизиций й^налганлиги вужудга келади. Нематик кристаллар оптик жи\атдан бир укли ва мусбат булади. Молекулалар уклари йунатиши билан бирдай булган оп­ тик уккр параллел равишдаёруглик таркалиши тезлиги мазкур уцка тик
йуналишдаги ёруглик тезлигидан ^{7.2- чиша. Нематик суюк,}
катга (\^ц>Ух>. Бинобарин, оддий _{кристалл.}
нуп ва нооддий нур синиш
куосаткичлари \ам тенг эмас, *гьни пп<П1, бу эса мусбат кристал- ларГэлектр ва магнит майдонлар билан узаро таъсирлашади демак-
ДИРНеъмагик кристалл булган параазоксианизолнинг (у бу цолатда
116 °-136° С ораликда булади) цовушок^иги ок,им йуналишига тик булган кучсиз магнит майдон- да кучли даражада узгаради.