Oʼrtа mаxsus tаъlim vаzirligi zаhiriddin muhаmmаd bobur nomidаgi

А^3B^5 и А^2B^6	Бирикмалар	Ge2	GaAs
ZnSe
Eg, эВ	0,67	1,41	2,7
Элементларининг ковалент радиуслари йиғиндиси	2,44	2,44	2,45
				Бирикмалар	Eg, эВ
AlP	2,42	2,36	0.08	0.08	0.09
GaP	2,25	2,36	0.08	0.08	0.09
InP	1,34	2,54	-0.1	-0.1	-0.09
BP	1,88	1.98	0.46	0.46	0.47
Bas	3,00	2,06	0.38	0.38	0.39
AlAs	2,16	2,44	0	0	0.01
InAs	0,46	2,62	-0.18	-0.18	-0.17
BSb	2,60	2,24	0.2	0.2	0.21
AlSb	1,60	2,62	-0.18	-0.18	-0.17
GaSb	0,79	2,62	-0.18	-0.18	-0.17
InSb	0,18	2,80	-0.36	-0.36	-0.35
ZnS	3,54	2,35	0.09	0.09	0.1
CdS	2,48	2,52	-0.08	-0.08	-0.07
ZnTe	2,30	2,63	-0.19	-0.19	-0.18
CdTe	1,47	2,80	-0.36	-0.36	-0.35
AlN	6.2	1.96	0.48	0.48	0.49
GaN	3.4	1.96	0.48	0.48	0.49
InN	0.7	2.14	0.3	0.3	0.31
BN	3.7	1.58	0.86	0.86	0.87
HgS	1.8	2.52	-0.08	-0.08	-0.07
HgSe	0.2	2.62	-0.18	-0.18	-0.17
HgTe	0.01	2.80	-0.36	-0.36	-0.35

1.1-жадвалдан кўриниб турибдики, иккт атомли C₂⁴ ва А³B⁵ ва А²B⁶ бирикмаларининг 66 ҳолатида доимий ўрнини алмашувчи қаттиқ қоришмалар осонгина ҳосил бўлиши мумкин. (AlP, GaP, InP, AlAs, ZnS, CdS ва HgS) - Ge₂, GaAs ва ZnSe асосидаги ўрнини алмашувчи қаттиқ қоришмалар кўпроқ потенциал имкониятларга эга, чунки бу тизимларда атомларнинг ковалент радиуслари йиғиндиси фарқи молекулалари компонентлари учун 3-5% дан ошмайди, улар учун ε минимал қийматни олади [1; 970-977 бб.].

1.2 §. Кўпкомпонентли эпитаксиал юпқа узлуксиз қаттиқ қоришмалар ва гетеротузилмаларнинг тузилмавий хусусиятлари
Гомоген Gе-GaSb қотишмалари 1960 йилда стехиометрик эритмалар-қотишмаларни тоблаш натижасида олинган [4; 1500-1512 бб.]. Кейинчалик, [5; 29-37 бб.] иш муаллифлари томонидан қаттиқ қоришмалар Gе-GaAs ва Ge-GaSb тизимларида таркибий қисмлар консентрациясининг барча қийматларида диффузиясиз кристалланиш усули билан олинган. Худди шу ишда ҳосил бўлган эритмаларнинг панжара даврининг таркибий қисмлар турига боғлиқлиги кўрсатилган. Бироқ, бундай материаллар ҳақиқий ўрнини алмашувчи қаттиқ қоришмалар эмас, чунки бундай гомоген қотишмалар суюқ фазанинг яқин тартиб тузилиши элементларини ўзида сақлайди [6; 29-37 бб.]. Шунингдек, адабиётларда чекланган Si-GaAs қаттиқ қоришмаларини олиш бўйича маълумотлар [7; 25-32 бб.], жумладан катодли чанглатиш усули билан Ge-GaSb узлуксиз қаттиқ қоришмаларни ва (Ge₂)_х (GaAs)_1-х, (Ge₂)_х(GaSb)_1-х 0 <х <1 оралиғидаги қаттиқ қоришмаларни газ фазасидан олиш усуллари келтирилган; [8; 443-446 бб., 9; 4071-4079 бб.]. Аммо уларнинг тузилмавий, физика-кимёвий ва физик хусусиятларини ўрганиш деярли амалга оширилмаган. (C₂⁴)_1-х (А³В⁵)_х қаттиқ қоришмалар тайёрлаш учун эпитаксиал усул анча истиқболли эканлиги аниқланди [10; 137-140 бб.; 7; 25-32 бб.; 11; 14-18 бб.; 12; 295-322 бб.; 13; 85-87 бб.]. Шундай қилиб, [5; 29-37 бб.] ишда пиролитик синтез усули билан биринчи марта Ge-GaAs тизимидаги ўрнини алмашувчи қаттиқ қоришмаларнинг эпитаксиал қатламлари ва кўп қатламли гетероэпитаксиал тузилмалари таркибий қисмлар концентрацияларининг барча интервалида олинган. Бунда, GaAs ва Gе пластиналари таглик бўлиб хизмат қилган.
Ушбу ишларда [7; 25-32 бб.; 11; 14-18 бб.; 13; 85-88 бб.; 5; 29-37 бб.] қаттиқ қоришма шакллантиришнинг қабул қилинган асосий ишчи шартлари қуйидагилар эди: олмос ва сфалерит тузилмаларининг кимёвий ўхшашлиги, C⁴-B⁵ ва C⁴-А³ ковалент боғланишларининг мос ҳолда C⁴-C⁴ ва А³-В⁵ боғланишлари энергиясига нисбатан солиштирма мустахкамлиги. Бунда мавжуд C⁴-C⁴ ва А³-В⁵ бирикмалар, уларга киритилган элементларнинг атомлари [Si - AlP (GaP), Gе - Gа - Аs (А1Аs), InSb-Sn] тетраэдрик тузилишга яқин тузилмага эга бўлади. Ундан ташқари, суюқ фазали усул эпитакцияни кристалланган моддаларнинг эриш ҳароратидан сезиларли даражада пастроқ ҳароратда ўтказишга имкон беради, бунда миграция жараёнларининг ҳам ҳажмда, ҳам ўсаётган кристаллар сиртида тормозланишига таяниш мумкин, бу эса метастабил ҳолатдаги қаттиқ қоришмалар олиш ва уларни мавжуд бўлишининг зарурий шартидир.
C⁴ - А³B⁵ тизимларининг ўзига хослиги компоненталари (таркиблари) ҳар хил кристалл тузилмаларга эга бўлган (олмос-сфалерит) бир қатор узлуксиз қаттиқ қоришмаларнинг мавжуд бўла олиши билан боғлиқдир. Олинган натижаларни изоҳлаш учун қаттиқ қоришмаларда сфалерит ва олмоснинг турли тузилмалари мавжуд бўладиган консентрация қийматлари оралиқларини аниқлаш жуда муҳимдир. Сфалерит-олмос тузилмавий фазавий ўтиш ҳодисаси кристалнинг узоқ тартибидаги ўзгариши билан бир хил ўзгариш сифатида ифодаланади, бунда А ва В турдаги атомларнинг пайдо бўлиши (C₂⁴)_1-х(А³В⁵)_х қаттиқ қоришманинг панжарасидаги ҳар қандай атомнинг иккинчи ва кейинги координацион сферасида тенг эҳтимолликка эга бўлади. У ҳолда, кристалнинг иккала панжараости тузилмасидаги кимёвий таркибида ва у билан боғлиқ бўлган {HKL} текисликларининг қутбланишидаги фарқ йўқолиши керак. Бундай қутибланиш бинар бирикмалар ва сфалерит тузилишли қаттиқ қоришмаларга ҳосдир. Натижада (C₂⁴)_х (А³B⁵)_1-х кристаллари IV гуруҳ элементлари (Si_хGе_1-х) қаттиқ қоришмалар кристаллари каби инверсия симметриясига эга бўлиб қолади.
(C₂⁴)_1-х(А³B⁵)_х панжарасида А - А ва B - B боғланишларининг юзага келиши кам эҳтимолликка эгалигига асосланиб, [10; 137-140 бб.; 7; 25-32 бб.; 11; 14-18 бб.; 13; 20-23; 5; 29-37 бб.] ишлар муаллифлари тузилишдаги фазавий ўтишлар масаласини А ва B атомларининг панжараости тугунларида устувор тақсимланишини таъминлайдиган чексиз уч ўлчовли кластерларни (- А - В -) мавжуд бўлиш соҳасини аниқлашга келтирадилар. Бироқ, [12; 295-322 бб.; 5; 29-37 бб.], ишларда таъкидланишича, (Ge₂)_х(GaAs)_1-х қаттиқ қоришмалардаги тузилмавий фаза ўтиш ҳолатини аниқлашда, бундай ўтиш бир қийматли аниқланган критик таркиб билан боғлиқ эмаслигини ёдда тутиш кераклиги таъкидланган, чунки фазавий ўтиш кристал панжарадаги А³, В⁵ ва C⁴ атомларини ўзаро алмашиш усулига боғлиқдир. Шундай қилиб, (C₂⁴)_1-х(А³В⁵)_х бир хил таркибли гомоген қаттиқ қоришмаларда кристалланиш ва кейинги иссиқлик билан ишлов бериш шартларига қараб, А - В ва C - C атомларининг устувор координациясига мойиллиги ҳар хил даражада намоён бўлиши мумкин. Бу жараён (А³В⁵)-(C₂⁴) бирикмани квазимолекуляр алмаштиришга мос келувчи қаттиқ қоришма ҳосил бўлгунча давом этади, бунда (А-В) ва (C-C) жуфтларининг ёки ундан мураккаб ассоциацияларнинг "х" ҳар қандай қийматларида кристалл панжарада албатта мавжуд бўлиши назарда тутилади. Шу тарзда қабул қилинган қаттиқ қоришманинг тартибланиши, кристал панжарадаги (А - В) ва (C - C) жуфт контактларнинг атомлар алмашинуви шартига нисбатан ортиқча консентрацияси билан тавсифланади. Бундай қаттиқ қоришмаларни тартибланиш даражаси асосан технологик параметрлар (ҳарорат ва ўсиш тезлиги, иккиламчи иссиқлик билан ишлов бериш ва унинг давомийлиги) билан белгиланади.
Маълумки, А³В⁵ бирикмаларини IV гуруҳ элементлари билан легирлаш, бу элементларни C⁴ элемент атомлари билан устувор алмаштириш натижасида келиб чиқадиган А³ ва В⁵ ўртасидаги стехиометрик нисбатни бузилишига қараб, n ва p турдаги ўтказувчанлик материалларини ҳосил қилиши мумкин. А³В⁵ дан C⁴ га ўтишда яқин тартиб тузилишининг ўзгармаслиги [10; 137-140 бб.; 7; 25-32 бб.; 11; 14-18 бб.; 13; 85-88; 5; 29-37 бб.] (Ge₂)_х(GaAs)_1-х қаттиқ қоришмаларнинг таркибининг барча диапазонларида уларнинг ўтказувчанлик тури галлий ва мишякка нисбатан стехиометриядан оғиш табиати билан аниқланади дейиш имконини беради. Кўриб чиқилаётган қаттиқ қоришмалар AsH₃ нинг газ фазасидаги Gа(C⁴H₃)₃ дан кўплиги шароитида олинган. Шунга ўхшаш шароитларда GaAs эпитаксиал қатламларининг германий билан легирлаш p~10¹⁵-10¹⁷см^-3 консентрацияли ковак ўтказувчанликка олиб келади. Шунинг учун, GaAs асосидаги (Ge₂)_х(GaAs)_1-х қаттиқ қоришмаларнинг n-типдаги ўтказувчанлиги, кристалларнинг галлий панжара ости қисмида Ge-нинг қисман ошиб кетиши натижасида юзага келади деб тахмин қилиш мумкин.
[10; 71–88б бб.] ишда C₂⁴-А²B⁶ типдаги 100 дан ортиқ жуфт тизимларнинг умумлаштирилган таҳлил қилиш асосида, шунингдек умумлаштирилган моментлар қоидалари асосида энг мукаммал кристалли қаттиқ қоришмалар селенидлар ва германий, ҳамда теллуридлар ва қалай ўртасида олиниши мумкинлиги таҳмин қилинган. Бундан ташқари, (Ge₂)_1-х(ZnSe)_х эпитаксиал қатламларни суюқ фазали қалай эритма- қотишмасидан эпитаксия усули билан (111), (110), (100) йўналишли GaAs таглигида, (100), (111) йўналишли Gе таглигада ва (100), (111) йўналишли GaP таглигида олиш имкониятлари кўрсатилган. Шунингдек, бу материалларда рентген диффракцияси ҳам ўрганилди ва (Ge₂)_1-х(ZnSe)_х эпитаксиал қатламларнинг расмлари таҳлил қилинди. Ушбу тадқиқотлар натижаларини таҳлил қилиш шуни кўрсатдики, сфалерит кристалл панжараларнинг энг яхши монокристаллик хусусиятига эга бўлган қатламлар GaAs (100) ва Ge- (111) йўналишларда ўсар экан.
[14; 890-892 бб.] ишда (GaAs)_х(Ge₂)_1-х кўринишдаги қаттиқ қоришманинг энг оддий моделини таклиф қилдилар, бу моделга асосан атомларнинг тугунларда жойлашишидаги ягона чеклов Gа - Ga ва Аs - Аs каби энг яқин қўшни жуфтликларини йўқлигидир. Ушбу моделда фазали ўтишларни тавсифлаш оқиб ўтиш назариясининг панжара тугунлари муаммосига келтирилди.
Қаттиқ қоришма атомларини жойлашишининг турли хил имкониятларини таҳлил қилиш асосида бундай тизимнинг "х" га боғлиқ модели таклиф этилди. виртуал потенциал яқинлашишида тақиқланган зона кенглигининг "х" га боғлиқлиги баҳоланади. Унда кўрсатилишича, қаттиқ қоришманинг тақиқланган зона кенглиги х = 0,43 гача 0,8 эВ қийматида доимий бўлиб қолади ва кейин эса унинг ўсиши кузатилади.
[15; 840-843 бб.] ишда (GaAs)_х(Ge₂)_1-х қаттиқ қоришманинг зона тузилиши атомлар орбиталларининг чизиқли комбинациялари (АОЧК) вариацияси орқали тартибланмаганликларни ва АОЧК ни тоза моддалардан фарқини ҳисобга олган ҳолда ҳисоблаб чиқилди. Ҳисоблашлар учта яқинлашишда амалга оширилди.
(GaAs)_х(Ge₂)_1-х қаттиқ қоришмалар биринчи марта [11; 14-18 бб.] ишда суюқ фазали эпитаксия усули билан олинган. Суюқ фаза сифатида қўрғошин эритма - қотишмаси ишлатилган. Ўсиш 650-700°C ҳарорат оралиғида амалга оширилди, таглик сифатида германий ва галлий арсенид пластиналари танланган. Қатламлар ковак турдаги ўтказувчанликка эга эди ва уларнинг қалинлиги ўсиш давомийлигига қараб 20-50 мкм оралиғида ўзгартирилди. (GaAs)_х(Ge₂)_1-х асосидаги қаттиқ қоришмаларнинг кимёвий таркибини рентген микроанализи усули орқали аниқлаш шуни кўрсатдики, GaAs нинг моляр миқдори эпитаксиал қатлам қалинлиги бўйича 90% гача ортади.
Суюқ фазали эпитакция усули, шунингдек, кўриб чиқилаётган турдаги бошқа қаттиқ қоришмаларни тайёрлаш учун истиқболли бўлиб чиқди. Масалан [16; 345-346 бб.] ишда (Si₂)_1-х(GaP)_х қаттиқ қоришмаларнинг эпитаксиал қатламлари қалай эритма - қотишмасидан 900°C ҳароратда ўстирилди. Ҳосил бўлган қатламлар электрон ўтказувчанликка эга бўлиб, уларнинг қалинлиги 18-30 мкм оралиғида ўзгарди, таркибий қисмларнинг (Si, GaP) қатлам қалинлиги бўйича тақсимланиши ўрганилди, бу ўсиш йўналиши бўйича кремний миқдори камайиб боришини кўрсатди.
[17; 1-6 бб.] ишда Si-Ge-InP асосида (Ge₂)_1-х(ZnSe)_х эпитаксиал қатламлар ўстирилди. Ўсиш кремний тагликда кремний, германий ва индий фосфид билан тўйинган индий эритма - қотишмасидан амалга оширилди. Эпитаксия 700-900°C ҳарорат оралиғида амалга оширилди. Компонентларнинг характерли рентген нурланишлари бўйича расмлари олинди. Эпитаксиал қатламлар юзасидан қайд қилинган фотолюминесенсия максимуми InP (1,34 эВ) тақиқланган зонасига тўғри келди.
[18; 11-39 бб.] ишда C₂⁴ ва А²B⁶ бирикмалари асосида яримўтказгичли қаттиқ қоришмалар олиш имкониятини тахлил қилиш учун В.К. Семенченконинг эрувчанлик қоидасидан фойдаланилган.
[19; 2960-2965 бб.] ишда биринчи марта (C₂⁴)_1-х(А²B⁶)_х синфга тегишли (Ge₂)_1-х(CdTe)_х қаттиқ қоришмалар олинди. Ушбу қаттиқ қоришмаларни олиш учун [17; 1-6 бб.; 19; 2960–2965 бб.; 20; 28-52 бб.], иккита усул ишлатилган: а) тайёрланган Gе + CdTe қотишмаларини молибден тагликка чанглатиш; б) қалай эритма- қотишмасидан суюқ фазали эпитакция. Ушбу ишларда ўстирилган (Ge₂)_1-х(CdTe)_х қатламларнинг рентген люминесценция спектри ўрганилди, спектрлар Gе (λ = 1.244 Å), Cd (λ = 1.244 Å) ва Те (λ = 1.244 Å) ларни бу қатламларда мавжудлигини кўрсатди.