Oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi z. M. Bobur nomidagi andijon davlat universiteti magistratura bo’limi Fizika kafedrasi

3.2. Kremniy monokristali sirtini izotermik va lazer nuri yordamida toblash orqali takomillashtirish

Monokristal kremniy zamonaviy elektronikada eng ko‘p qo‘llaniladigan materialdir. Monokristal kremniy negiziga qurilgan har qanday ractal asbobning samarali ishlashi asosiy materialning xususiyatlariga, ayniqsa, uning sirtining sifatiga bog‘liqdir. Sirtning sifati esa, o‘z navbatida uning silliqligi, sirt kristall struturasining takomili va sirtning fiziko-ximik tozalik darajasi bilan aniqlanadi. Sirtning silliqligi sirtga berilgan texnologik ishlovlar natijasida shakllanadi. Sirtga berilgan turli texnologik ishlovlar – mexanik, kimyoviy, termik, mayda zarrachalar bilan ishlov berish kremniy sirtining turlicha turlicha modifikatsiyalanishiga olib keladi.

Ushbu paragrafda termik ishlov natijasida kremniy sirtining modifikatsiyasini o‘rganish asosiy tadqiqot ob’ekti sifatida olindi [16]. Termik ishlov berish kremniy sirti va hajmida kechadigan nuqtaviy nuqsonlar diffuziyasi, dislokatsiyalar ko‘chishi va ko‘payishi, sir va sirt osti atomlarining harakatchanligining ortishi kabilar bilan bog‘liq strukturaviy o‘zgarishlar yuz berishi bilan xarakterlanadi. Ma’lumki, ractalure, isitish va sovitish tezligi, ishlov berish davomiyligi kabi termik ishlov berish parametrlari monokristal kremniy sirtining turlicha o‘zgarishlariga olib keladi. 450–600 ^oS temperaturada uzoq vaqt termik ishlov berish kislorodli (termodonorlar)presipitatlar paydo bo‘lishiga olib keladi [17]. 800 ^oS temperaturadan yuqorida esa kremniy kislorod bilan reaksiyaga kirishib ketadi va kremniy ikki oksidi paydo bo‘ladi. 900– 1420 ^oS ractalure oralig‘I kremniy plastikligi zonasi bo‘lib, dislokatsiyalar va kichik burchakli chegaralar paydo bo‘ladi. Temperatura ractal paydo bo‘lishi natijasida dislokatsiyalar o‘z tekisligi bo‘yicha ko‘chib, hajmdan sirtga chiqadi va o‘ziga xos toplogiyani yuzaga keltiradi [18].

Sirtga termik ishlov berishning istiqbolli ko‘rinishlaridan biri – bu lazer nuridan foydalanishdir. Lazer nurlari yordamida sirtni qizdirish shunisi bilan farqlanadiki, ishlov aniq sirt yuzasiga va katta tezlikda qizdirilishi va sovitilishi mumkin. Lazer nurlari impulsining o‘ta qisqaligi (10^-3-10^-15 s) va boshqacha aytganda ishlov berilayotgan material qismining juda qisqa payt davomida qizigan xolatda bo‘lishi lazer nuri yordamida ishlov berishning muhim jihatidir. Katta quvvatli lazer nuri dastasi kremniy sirtining ract qisminigina, ya’ni boshqa qismlar sovuq xolda saqlanganda, ract isitadi. Natijada paydo bo‘ladigan ractalure ractal tufayli qizdirilgan ract qism lazer nuri ta’siri to‘xtatilishi bilan juda tez soviydi [19].

Ushbu paragrafda izotermik va lazer nuri ta’sirida monokristal kremniy sirti modifikatsiyasining o‘ziga xos jihatlarini aniqlashtirishga harakat qilinadi. Tadqiqot ob’ekti sifatida 0,5 mm qalinlikdagi monokristal kremniy plastinalari tanlangan. Lazer nuri ta’sirini berishdan oldin 1 sm² yuzali kremniy plastinasiga spirtli vannaga solingan xolda 30 min davomida ultratovush ishlovi berildi. Kremniy sirtiga lazer nuri ishlovini berish uchun Nd:YAG lazeridan foydalanildi. Impulslar soni 1000 dan 6500 gachani tashkil etdi.

Kremniy plastinalariga izotermik ishlov berish uchun SUOL-0,25 tipidagi pechdan foydalanildi. Temperatura 300, 500, 700, 800, 900 ^oS tanlanib, bir soat davomida termik ishlov berildi. So‘ngra kremniy plastinalari MIM-8 optik mikroskopida, SMM-2000 atomar kuchaytiruvchi mikroskopda ractal tahlil etildi. Bunday tahlilda kremniy sirtining ishlov berilguncha va ishlovdan racta ASM-tasvirlari olindi. Sirtning ractal o‘lchamlari ±0,00001 xatolik bilan aniqlandi.

Monokristal kremniy sirtining modifikatsiyasini o‘rganish uchun 300–900 ^oC ractalure oralig‘ida ikki darajadagi mezadarajalarni ract mikroskopiya usulida aniqlash va ractal taxlil qilish usullaridan foydalanildi. Izotermik toblash natijasida mikronlar darajasida sirtning ractal o‘lchamlari o‘zgarishi aniqlandi. 300 ^oC tamperaturadagi termik ishlov ractal o‘lchamlarning ortishiga, 500 va 700 ^oC temperaturadagi ishlov esa ularning kamayishiga olib kelgan. 800 ^oC temperaturada ractal o‘lchamlar o‘zining minimal qiymatiga erishgan. Lekin, 900 ^oC temperaturadagi ishlov natijasida ractal o‘lchamlar keskin ortib ketgan (12-rasm).