3.15-rasm.Ni/Si tuzilmasining Nd:YAG lazeri bilan nurlantirilganidan keyingi tasviri.
I = 1,15 MVt/sm2 va to'lqin uzunligi λ = 266 nm i-Ge ning birinchi bosqichiga dalildir (2-rasm, egri chiziq 2). Hisob-kitoblarga ko'ra, ideallik koeffitsienti, n tokning ko'payishi bilan 2,2 dan 20 ga oshadi va potentsial to'siq balandligi Φ = 1,1 ev. To'siqning bunday potentsial balandligi, yuqori qavatdagi elektron energiyasini kvantlash natijasida geterotuzilmalari hosil bo'lishi bilan Ge kristalining ta’qiqlangan soha kengligidan oshmasligi (xona haroratida 0,67 eV) kerak ekanligini aniqlandi. Ushbu taklifning dalillari potentsial to'siqda fotovoltaik kuch yo'qligi. Katta ideallik koeffitsientini kristalning katta qalinligi taxminan 1 mm bo'lganligi va p-tipdagi kirishmalik sifatida bo'sh joylarning chuqur darajasi (Ea = 0,2 eV) keltirib chiqaradigan qo'shimcha qarshilik bilan izohlash mumkin [20].
Jarayonning ikkinchi bosqichida yarimo'tkazgichlarning nurlangan yuzasida yuqori qatlamning plastik deformatsiyasi (n-tip) tufayli yarimo'tkazgich qattiq eritmalari bilan oldingi holatda bo'lgani kabi nanokonuslar hosil bo'ladi. Ichki yarimo'tkazgichlarda lazer nurlanishida nanokonuslarning hosil bo'lish dinamikasi 2.4.5-rasmda keltirilgan.
Mikrokonuslar. Ma'lumki, Si mikronuslari tushayotgan yorug'likning 95% dan ortig'ini o'zlashtirishi mumkin [22], chunki mikrokonuslar qatorida yorug'lik mikrokonuslar orasida bir necha marta aks etadi va deyarli butunlay so'riladi va bitta Si kristall ko'rinadigan yorug'likni 30% ga aks ettiradi [ 23]. Mikrotuzilmali sirt oddiy ko'z bilan qaralganda to'liq qora rangga ega (5-rasmga qarang). Shuning uchun, mikrokronuslar bilan Si qora Si sifatida tanilgan [24]. Qora Si quyosh elementlari uchun ajoyib materialdir [22]. Mikrokonuslarga ega bo'lgan quyosh elementlaridan samaraliroq bo'lib, odatdagidan ko'ra ko'proq tok hosil qiladi. Shuningdek, qora Si yordamida infraqizil detektorlar ishlab chiqarilishi mumkin, bu Si uchun yangi dastur [24]. Oddiy Si-ni impulsli femtosekundlik lazer ta'sirida hosil bo'lgan plazma [25, 26] yoki Si [27] da metall bilan kimyoviy bug 'ni o’tkazish orqali sirtni mikroreleftini qora Si hosil bo'lishi uchun ishlatiladi. Biz yangi lazer usulini taklif qildik, bu yuqorida aytib o'tilgan usullar bilan taqqoslaganda sodda va arzonroq [11].
3.16-rasm. Ni/Si sirtining atom kuchi mikroskopi tasviri. (Nd:YAG lazeri bilan nurlantirilganidan keyingi tasviri.)
3.17-rasm. Si sirtining mikrokonuslar bilan reflekslar spektri. 1. Si monokristali. 1.600 va 2.000 raqamli lazer impulslarini ta’sirida mikrokonuslar spektri. Nur tushish burchagi 900.
Ni/Si strukturasini Nd:YAG lazer bilan nurlantirishdan so'ng, Ni/Si yuzasida yoriqlar paydo bo'lishi va kichik (bir necha mikron) Ni orollari shakllanishi kabi turli darajadagi zararlanishlar kuzatiladi (3.15-a shakl). Nd:YAG lazer intensivligi chegarasi, unda 3.15 MVt/sm2 hajmdagi konusga o'xshash mikrokonuslarni o'z-o'zidan hosil bo’lishi Ni/Si qatlamlari tizimi yuzasida kuzatildi. Lazerning intensivligi va impulslar sonining yanada ko'payishi konusga o'xshash mikrokonuslarni shakllanishiga va konusning maksimal balandligi taxminan 100 nmni tashkil qildi.
Nazorat mikrokonus shakli va balandligi lazer nurlanishining intensivligini va bir qator impulslarni o'zgartirish orqali erishildi (6 b-rasm, s) [11]. Optik aks ettirish o'lchovlari shuni ko'rsatdiki, qora Si ning integral aksi Si ning kristalli gofretiga nisbatan 97,73% ga pastroq (3.17-rasm). Masalan, 500 nm bo'lgan spektrlarning ko'rinadigan qismida kremniyning aksi mikrokonuslar hosil bo'lgandan keyin taxminan 35% dan 1% gacha pasayadi. Mikrokonuslarning hosil bo'lishining ikki bosqichli mexanizmini taklif qildik. Birinchi bosqich Ni yupqa plyonkasining erishi va lazer nurlari bilan nurlanish va sirt taranglik kuchi tufayli Ni orollari hosil bo'lishi keltirilgan (8-rasm). Ikkinchi bosqich - strukturaning erishi va Marangoni effekti deb ataladigan sirt tarangligi gradiyenti tufayli ikkita material (Si va Ni orollari) orasidagi interfeys bo'ylab massa uzatish [28]. Bundan tashqari, bitta mikrokompaniyaning morfologiyasini SEM-dan foydalangan holda batafsil tekshirish natijasida mikrokonusning yuzasida nanokompozitsiyalar paydo bo'lganligi aniqlandi (9-rasm). EDX o'lchovlari qayta ishlangan namunalarda kislorod atomlarining yuqori miqdorini (54%) ko'rsatdi. Bundan tashqari, PL spektrida maksimal 430 nm keng diapazon ko'rsatilgan (9b-rasm). EDX va PL o'lchovlaridan nanotexnika SiO2 dan iborat degan xulosaga kelish mumkin edi.
Do'stlaringiz bilan baham: |