Ma’ruza №9 Yarim о‘tkazgichli kristallar

---

Ma’ruza №9 

 

Yarim о‘tkazgichli kristallar 

 

Yarim о‘tkazgichli kristall shunday sistemadan iboratki, bu sistema juda kо‘p sondagi 

atomlarning yadrolaridan va yadro bilan bog‘langan elektronlardan iborat. 

Yarim  о‘tkazgichli  kristallar  Bridjmen-Stokbarger  usulida  gorizontal  qayiqchada 

о‘stiriladi.  Kо‘ndalang  kesim  yuzasi  1x2  mm

2

  va  uzunligi  2  sm  bо‘lgan  tо‘g‘ri  burchakli 

parallelepipeddan  iborat  yarimо‘tkazgichli  kristall  10  sm

-3

  akseptorni  о‘z  ichiga  oladi. 

Sо‘ngra bu kristall 5·10

16

 sm

-3

 konsentratsiyali donorlar bilan legirlanadi. 

Yarim  о‘tkazgichli  kristall  kо‘p  hollarda  kremniydan  tayyorlanadi.  Kristallga 

murakkab  texnologik  ishlov  berish  natijasida  elektr  sxemaga  ulangan  elektron  molekulalar 

hosil  qilinadi.  Buning  natijasida  bitta  kristallda  5x5x5  mm

3

  kristallda  100  minglab  о‘zaro 

bog‘langan molekulalar hosil qilinadi. 

Bu molekulalar axborotni murakkab ravishda о‘zgartiradi. Kompakt integral sxemalar 

yaratishdagi  oxirgi  yil  tadqiqotlarida  sxema  elementi  sifatida  modda  molekulalarini 

ishlatishga intilishmoqda. Tо‘g‘ri zonali yarim о‘tkazgichli kristallar zona-zona о‘tishda bir 

fotonli  yutishga  egalar.  Lekin  hozirgi  vaqtda  kо‘p  fotonli  yutilish  jarayonlarida  ham 

foydalanishyapti,  masalan  CdS  va  CdSe  kristallarida  2  fotonli  yutilishni  ishlatishyapti. 

Bunda  yutilish  koeffitsenti  tushayotgan  nur  quvvati  bilan  aniqlanadi  va  uni  о‘zgartirib 

yutilish koeffitsentini tartibga solish (boshqarish) mumkin. 

  A

2

  B

6

  A

3

  B

5

  (ZnS,  CdS,  ZnO,  GaAs,…)  tipidagi  pyezoelektrik  yarim  о‘tkazgichli 

kristallar  yaratilgan.  Ayrim  dielektrik  va  yarim  о‘tkazgichli  kristallarning  о‘tkazuvchanligi 

yadro  nurlari  ta’sirida  о‘zgarish  xususiyatiga  ega.  Bu  xossadan  kristallik  detektorlarda 

foydalaniladi.  2  turdagi  kristallik  detektorlar  mavjud:  dielektrikli  kristallik  schetchik 

(hisoblagich)lar  va  yarim  о‘tkazgichli  schetchiklar.  Olmos  strukturali  yarim  о‘tkazgichli 

kristallarda (masalan, Ge, Si da) solishtirma о‘tkazuvchanlik oddiy sharoitda izotrop. Ammo 

kristallografik 

о‘qlarining  birontasi  bо‘ylab  bosim  bkrilsa,  uning  solishtirma 

о‘tkazuvchanligi anizotrop о‘zgaradi. 

Yarim  о‘tkazgichli  kristallarda  о‘tkazuvchanlik  ta’qiqlangan  zonani  bosib  о‘tib 

о‘tkazuvchanlik  zonasiga  kirib  borgan  elektronlarning  miqdori  bilan  aniqlanadi,  shuning 

uchun yarim о‘tkazgich qarshiligi temperatura ortishi bilan kamayadi. 

Yarim  о‘tkazgichning  xossasi  unga  kiritilgan  kirishma  atomlar  konsentratsiyasiga 

kuchli  bog‘liq.  Yorug‘lik  ta’sirida  tok  tashuvchilarning  ortiqcha  konsentratsiyasi  paydo 

bо‘ladi.  Yarim  о‘tkazgichli  kristallda  yoki  dielektrik  taglikda  aktiv  va  passiv  elementlar 

joylashtiriladi  va  ular  bir-birlari  bilan  о‘tkazgich  bilan  birlashtiriladi.  Aktiv  elementlarga 

diod  va  tranzistorlar  kiradi;  passiv  elementlarga  rezistorlar,  kondensatorlar  va  induktiv 

g‘altaklar kiradi. 

Ionli  yarim  о‘tkazgichli  kristallarda  elektron  va  kovaklar  о‘tkazuvchanligi  optik 

tebranishlar  bilan  akustik  tebranishlarga  qaraganda  ancha  kuchli  о‘zaro  ta’sir  qilinadi. 

Buning sababi shundaki, elektron va kovaklar optik tebranishlarida kristall panjarada paydo 

bо‘ladigan dipollar bilan kuchli о‘zaro ta’sirlanadi. 

Atomli  yarim  о‘tkazgichli  kristallarda  yuqori  temperaturalarda  issiqlik  sochilishi 

ancha  kо‘p.  Past  haroratlarda  kirishmalarda  sochilishi  ancha  kо‘p.  Past  haroratlarda 

kirishmalarda sochilish kо‘p bо‘ladi. 

Kovak  elektron  bilan  birlashib  vodorod  atomiga  о‘xshab  qolsa,  uni  eksiton  deyiladi. 

Eksitonlar  butun  spipga  ega  bо‘lib  bozon  hisoblanadi,  ular  boze-eynshteyn  kondensatini 

---

hosil  qilib  klasterlarga  birlashib  qoladi.  Kanada  va  Fransiya  olimlari  fotonlar  dastasining 

о‘rniga  eksitonlar  dastasini  kuchaytirib  lazerning  eksiton  analogini  yaratishdi.  Bunda  350-

400  mikron  о‘lchamdagi  harakatlanuvchi  eksiton  buluti  hosil  qilinadi.  Kristall  ichida  bulut 

harakat  qilganida  eksitonlarning  bulutlarda  majburiy  sochilishi  hisobiga  ularning  bulutdagi 

zichligi  ortadi.  Natijada  eksitonlar  dastasi  kuchayadi.  Eksitondan  yasalgan  kо‘zgu  mavjud 

bо‘lmaganligi uchun dastaning kuchayishi uning yarim о‘tkazgichdan yasalgan namunadan 

bir  marta  о‘tishda  yuz  beradi.  Eksiton  lazerning  yana  bir  xususiyati  shundan  iboratki, 

eksitonlar dastasi faqat yarim о‘tkazgich ichida mavjud bо‘ladi.eksiton lazer qattiq jismdagi 

energiya va zaryadlar kogerent oqimlarini о‘rganishda yangi imkoniyatlar beradi. 

-  Fototranzistor  ketma-ket  ulangan  2  ta  p-n  о‘tishli  yarim  о‘tkazgichli  kristalldan 

iborat bо‘lib, undagi tok bazaga beriladigan yorug‘lik oqimi ta’sirida boshqariladi. 

-  Yarim о‘tkazgichli kristallni uyg‘otish usullari: 

1)    p-n о‘tish orqali zaryadlarni injeksiyalash; 

2)  Elektronli uyg‘otish; 

3)  Optik damlash (nakachka); 

4)  Yarim о‘tkazgichni shiddatli teshish (lavinniy proboy) 

-  Fullerenlarning xossalari odatdagidan katta farq qiladi. 

Kristallik  fullerenlar  optik  nurlanishdagi  fotoо‘tkazuvchanlikka  ega  yarim 

о‘tkazgichdir,  ishqoriy  metall  atomlari  bilan  legirlangan  kristallar  metallik 

о‘tkazuvchanlikka ega va 30 K va undan yuqori temperaturalarda о‘ta о‘tkazuvchan holatga 

о‘tadi.  Kristallik  fullerenning  olmosga  о‘tishi  20  GPa  bosimda  uy  haroratida  yuz  beradi. 

Fullerenni 1500 K gacha qizdirib, unga 7 GPa bosim berilsa fulleren olmosga aylanib qoladi. 

Grafitni olmosga aylantirish uchun 900K va 30-50 GPa bosim talab qilinadi.  

-  Toza xususiy yarim о‘tkazgichlarda nurni yutishning 3 ta turi mavjud: 

1)  Erkin  zaryad  tashuvchilarning  nurni  yutishi,  bunda  ossillyatsiyalanuvchi 

elektromagnit maydonidagi zaryad tashuvchilarda tezlanish paydo bо‘ladi. 

2)  Xususiy  (fundamental)  yutilish.  Bunda  valent  zonadagi  elektron  nurni  yutib 

о‘tkazuvchanlik zonasiga о‘tadi. 

3)  Eksitondagi  yutilish.  Bunda  valent  zonadagi  elektron  nurni  yutib  kovak  bilan 

bog‘langan holatga (eksiton holatiga) о‘tadi.