I-BOB. LAZER NURI YORDAMIDA YARIMOʼTKAZGICHLAR MODIFIKATSIYASI VA SIRTIY MORFOLOGIYASINI O’ZGARTIRISH Lazer nurida toblangan kremniy sirtining morfologiyasini va elektr o‘tkazuvchanliginio‘rganish
Ma’lumki, lazer nuri ta’sirida yarimo‘tkazgichning kristall tuzilmasida turli o‘zgarishlar bo‘lishi mumkin. Bu o‘z navbatida materialning elektrofizik va optik xususiyatlarini o‘zgarishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda lazer nurida toblash texnologiyasi yordamida quyosh fotoenergetikasi uchun perspektiv bo‘lgan yupqa qatlamli polikristal kremniy qatlamlari olinadi [5]. Shuningdek, bunday texnologiya yupqa qatlamlar tranzistorlar, suyuq kristalli displeylar va sensorlar yaratishda, rekristallashgan amorf va nanokristal kremniy qatlamlarini olishda qo‘llanladi [6-8]. Shuningdek, ushbu mualliflar tomonidan lazerda toblash tajribasini o‘tkazish uchun 1,2-1,3 mkm qalinlikdagi birjinsli va shisha taglikdagi 5 ta nanokraistall namunalar qo‘llanildi. Bunday nanokristal qatlamlar kremniy nanokristallaridan iborat suspenziyani sentrafuga yordamida olingan. Zarrachalarning o‘rtacha o‘lchami 20 nm ni tashkil qiladi. Na’munalar to‘lqin uzunligi 532 nm bo‘lgan Nd:YAG lazeri (LIMO 100-532/1064) yordamida davomiyligi 55 ns va chastotasi 10 KGs impulslari bilan ta’sirlantirilgan. Lazer nurining dastasi 10 mkm kenglik va 60 mm uzunlikka ega edi. Lazer nuri ta’siri vaqtida namuna joylangan taglik 5 mm/s tezlik bilan ko‘chirilgan va natijada nur quvvati 34-86 Vt ni tashkil etgan (qadam 13 Vt) [8-11].
Sirt morfologiyasini o‘rganish uchun rastrlangan elektron mikroskopiya (REM) usulidan, yoxud Nova Nanolab 600 mikroskopidan foydalanildi. Namunaning elektrofizik parametrlari Xoll EYuKni o‘lchaydigan Ecopia HMS-3000 qurilmasi yordamida o‘lchandi. 1.1.1-rasmda kremniy qatlamlari sirtining morfologik REM tasvirlari lazer nurining quvvatiga bog‘liq ravishda keltirilgan. Dastlabki kremniy nanokristallari 20 nm o‘lchamli zarrachalardan tashkil topgan edi (1.1.1-a rasm).
Lazer nuri ta’sirida zarrachalarning o‘lchami 400 nm gacha kengaygan. 1.1.1-b rasmdan ko‘rinib turibdiki, lazer nurining quvvati 34 Vt bo‘lganda kremniy qatlamining sirti deyarli o‘zgarmagan. Nurning quvvati 100 Vt gacha oshirilganda nanokristall zarrachalar o‘lchami anchagina kengaygan, lekin o‘zgarishlarsiz anglomeratlar saqlanib qolgan (1.1.1-c rasm). Nur quvvatining ortishi bilan nanozarrachalar o‘lchamining kengayishi saqlangan xolda, nur quvvati 60 Vt ga yetganda aniq tasvirdagi kremniy birikmalari to‘r shaklida butun qatlam sirtini qoplay boshlaydi.
a
b
c
d
e
f
1.1.1-rasm. Kremniy qatlami sirtining lezer nurlanishdan oldingi (a) hamda lazer nurining quvvati 34 Vt (b), 47 Vt (c), 60 Vt (d) 73 Vt (e) va 86 Vt (f) bo‘lgan nurlanishdan keyingi REM tasviri.
Nur quvvati 73 Vt ga yetganda (1.1.1-d rasm) kremniy to‘r tuzilmasiga ustidan nisbatan ancha katta sferik tuzilmalar shakllanadi. Bunday tuzilmalar o‘lchami 400 mkm chamasida bo‘ladi. Lazer nuri quvvatining keyingi ortishi bunday tuzilmaning keyingi o‘sishiga olib kelmaydi (1.1.1-e rasm). Lekin, nur quvvati 86 Vt dan yuqori bo‘lganda sirtning morfologiyasi anchagina yomonlasha boshlaydi (1.1.1-f rasm). Buning sababi kremniy taglik materiali bilan ablyatsiyalana boshlaydi. Shunday qilib, 60-73 Vt oraliqdagi lazer nuri quvvati yuqori sifatli kremniy qatlamini olish uchun optimal ekan.
1.1.2-rasmda kremniy qatlami elektr o‘tkazuvchanligining lazer nuri quvvatiga bog‘liqligi keltirilgan. Lazer nuri quvvatini 60-70 Vt gacha oshirilganda kremniy qatlami elektr o‘tkazuvchanligining ortib borishi kuzatiladi. Bu asosan kremniyning to‘r tuzilmasi shakllanishi bilan bog‘liq. Lazer nurining quvvati ortishi elektr o‘tkazuvchanligining kamayishiga olib keladi. Lazer nuri quvvatining 73dan 86 Vt gacha ortib borishida elektr o‘kazuvchanligining pasayib borishi katta sferik strukturlarning shakllanishi va ablyatsiya jarayoni boshlanishi oqibatida sirt sifatining yomonlashishi bilan bog‘liqdir [10, 12-15]. Shunday qilib, kuzatilgan elektr o‘tkazuvchanlikning kamayishi lazer nuri ta’sirida kremniy qatlami sirtidagi morfologik o‘zgarishlar bilan bog‘liq ekan.
Kremniy qatlami elektr o‘tkazuvchanligining nanoob’yektlar o‘lchamlari ortib borishi bilan kattalashishi asosan kristallchalar orasidagi chegara yuzasining kamayishi bilan bog‘langan deb hisoblash mumkin. Chunki kristallchalar orasidagi chegara yuzada katta zichlikdagi nuqsonlar va turli kirishmalar qatlam o‘stirilish jarayonida paydo bo‘lishi natijasida fraktalu potensiallar mavjud. Undan tashqari, lazer nuri ta’sirida yupqa qatlam toblanadi va kristallchalararo chegara yuza orqali zaryad ko‘chish jarayoni ham o‘zgaradi [10-12].
1.1.2-rasm. Kremniy qatlami elektr o‘tkazuvchanligining lazer nuri quvvatiga bog‘liqligi
Shunday qilib, eksperimental tarzda lazer nurining ta’sirida yupqa kremniy qatlami elektr o‘tkazuvchanligining o‘zgarishi o‘rganildi. Lazer nuri quvvatining 60-70 Vt diapazonda o‘zgarishi orqali yupqa kremniy qatlamining elektrofizik parametrlarini anchagina yaxshilash mumkin ekan. Lazer nuri yordamida toblash texnologiyasini yupqa kremniy qatlamli asboblar yaratishda qo‘llash mumkin ekan.
