O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi z. M. Bobur nomidagi andijon davlat univesiteti

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 elektron 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 fizik-kimyoviy 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, sirt va sirt osti atomlarining harakatchanligining ortishi kabilar bilan bog‘liq tuzilmaviy o‘zgarishlar yuz berishi bilan tavsiflanadi. Ma’lumki, harorat, isitish va sovitish tezligi, ishlov berish davomiyligi kabi termik ishlov berish parametrlari monokristal kremniy sirtining turlicha o‘zgarishlariga olib keladi. 450÷600 ^oC haroratda uzoq vaqt termik ishlov berish kislorodli (termodonorlar) presipitatlar paydo bo‘lishiga olib keladi [17]. 800 ^oC haroratdan yuqorida esa kremniy kislorod bilan reaksiyaga kirishib ketadi va kremniy ikki oksidi paydo bo‘ladi. 900÷1420 ^oC harorat oralig‘i kremniy plastikligi sohasi bo‘lib, dislokatsiyalar va kichik burchakli chegaralar paydo bo‘ladi. Harorat paydo bo‘lishi natijasida dislokatsiyalar o‘z tekisligi bo‘yicha ko‘chib, hajmdan sirtga chiqadi va o‘ziga xos topalogiyani 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 kichik qisminigina, ya’ni boshqa qismlar sovuq xolda saqlanganda, kichik sirt isitadi. Natijada paydo bo‘ladigan qo’shimcha harorat tufayli qizdirilgan kichik sirt 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. Harorat 300, 500, 700, 800, 900 ^oC tanlanib, bir soat davomida termik ishlov berildi. So‘ngra kremniy plastinalari MIM-8 optik mikroskopida, SMM-2000 atomar kuchaytiruvchi mikroskopda fraktal tahlil etildi. Bunday tahlilda kremniy sirtining ishlov berilguncha va ishlovdan keyingi ASM-tasvirlari olindi. Sirtning kichiko‘lchamlari ±0,00001 xatolik bilan aniqlandi.
Monokristal kremniy sirtining modifikatsiyasini o‘rganish uchun 300÷900 ^oC harorat oralig‘ida ikki darajadagi mezadarajalarni sirtiy mikroskopiya usulida aniqlash va sirtiytaxlil qilish usullaridan foydalanildi. Izotermik toblash natijasida mikronlar darajasida sirtning kichik o‘lchamlari o‘zgarishi aniqlandi. 300 ^oC tamperaturadagi termik ishlov fraktal o‘lchamlarning ortishiga, 500 va 700 ^oC haroratdagi ishlov esa ularning kamayishiga olib kelgan. 800 ^oC haroratda fraktal o‘lchamlar o‘zining minimal qiymatiga erishgan. Lekin, 900 ^oC haroratdagi ishlov natijasida sirtiy kichik o‘lchamlar keskin ortib ketgan (1.2.1-rasm).

1.2.1-rasm. Monokristal kremniy sirtiningщrtacha fraktal щlchamlarining toblash haroratiga bog‘liqligi

Optik mikroskopiya natijalariga qaraganda monokristal kremniy sirtining relefida quyidagicha mezadarajadagi o‘zgarishlar yuz bergan. 300 ^oC haroratdagi termik ishlov natijasida dislokatsiyalar zichligi qisman ortgan va ular bir tekis taqsimlangan (1-jadval). 500÷700 ^oC haroratda ishlov berilganda dislokatsiyalar zichligi kamayib, ularning o‘lchamlari kattalashgan. 800 ^oC haroratda ishlov berilganda dislokatsiyalar jamlangan mahalliy sohalar atrofida termik zo’riqishlar paydo bo‘lgan. 900 ^oC haroratda notekis oksidli qobiqlar shakllangan (1.2.2-rasm).