III-BOB. YARIMO’TKAZGICHLAR SIRTIDA NANO VA MIKROTUZILMLARNING HOSIL BO’LISH MEXANIZMLARI 3.1. Lazerli mikrotuzilma orqali olingan kremniy tuzilmalarining xossalari Bugungi kunda yarimo'tkazgichli mikroelektronikada lazerli mikro- va nanotuzilmalar hosil qilish jarayoni keng qo'llaniladi. Jaxonning ko’plab ilmiy tadqiqot markazlarida bir qator yetakchi olimlar lazer nurlari yordamida kremniy sirtida mikro- va nanotuzilmalarni shkllantirish bo’yicha istiqbolli usullarini ishlab chiqdilar [48, 49]. Bunday usullarni askari qismi lazer nurlarining kattaliklarini o'zgartirish orqali kichik sirtiy ishitishdan boshlab kuchli dozada nurlantirilgan materiallarni tayyorlashgacha bo'lgan keng ko'lamli ta'sir qilish me’yorlarini amalga oshirish imkonini beradi. Shuning uchun ko’plab tadqiqot ishilarida lazer nurlari yordmida kremniy sirtida mikro- va nanotuzilmalar hosil qilish usulidan foydalangan holda monokristal kremniy sirtini kichik qiymatli qizdirishdan boshlab, uni bug'latishgacha bo’lgan jarayonlarni bosqichma-bosqich amalga oshiriladi. Ushbu maqolada lazer nurlari yordmida monokristall kremniyning sirtiy tuzilishiga va turli noyob fizik xossalariga ta’siri bo’yicha bir qator eksperimental tadqiqot natijalari bayon qilingan.
Lazerli mikrotuzilmalar hosil qilish qalinligi 0.9 mm, solishtirma qarshiligi 10 Ω∙sm, n-tur o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan sirti (100) kristallografik tartibiga mos keluvchi monokristall kremniy plastinalar asosida amalga oshirildi. Lazer nurlari bilan ishlov berish kremniy asosida termal oksidlash usuli bilan olingan 0,35-0,4 mkm qalinlikdagi oksid qatlamiga ega bo’lgan namunalarda ham amalga oshirildi. Bunday namunalarga lazer nurinig diametri 20 mkm, to’lqin uzunligi λ = 10.6 mkm, impuls davomiyligi va chastotasi mos ravishda t = 0,88⋅10-4 s va f = 80 Hz hamda quvvati P = 0,3 Vt bo’lgan CO2 lazeri yordamida ishlov berildi. Bu holatda skanerlash tezligi va yuzasi mos ravishda ϑ = 2,5 mm/s va 5×5 mm2 tashkil etdi. Oyna tagliklarga joylashtirilgan kremniy plastinalarini skanerlash atmosfera bosimi ostida namuna sirtiga nisbatan parallel, perpendikulyar va 45° burchak ostida amalga oshirildi hamda ularning tuzilmaviy va elektrofizik xossalarini tadqiq qilish uchun skanerlovchi elektron mikroskopi va katodolyuminesentsiyasi usullaridan foydalanildi. Shuningdek, namunalarning fotoelektrik xossalarini tadqiq qilish infraqizil to'lqin uzunligi sohasida ishlovchi monoxromator yordamida amalga oshirildi.
Ma’lumki, kremniy ikki oksidi tuzilishini o’rganish bo’yicha eng ko’p ma’lumotlar beruvchi usul lyuminesentsiya usuli hisoblanadi. Ayniqsa, elektroluminesentsiya usuli yupqa metal-oksid-yarimo’tkazgich tuzilmalarida sodir bo’ladigan generatsiya-rekombinatsiya jarayonlarini hamda kremniy nanokristallaridan tashkil topgan nur chiqaruvchi nanokompozitlarni tok kuchi orqali damlash imkoniyatlarini o'rganishda keng qo'llaniladi. Lyuminesentsiya usullari ham bir qator turlarga bo’linib, ularning ichida katodolyuminesentsiya usuli o’zining chuqur lyuminestsentsiyalanuvchi markazlarni o'rganish imkonini beruvchi yuqori g’layonlantirish energiyasiga egaligi hamda oksid qatlam qalinligi bo’yicha yuqori aniqlikda spektrlarni qayd qilishi imkoniyiti mavjudligi tufayli o’ziga xos ustunliklarga ega [50, 51]. Olingan tuzilmalarning katodolyuminesentsiya xossalari nurlanish spektrining ko’zga ko'rinuvchi (350÷750 nm) sohasida ishlovchi “Cameca” (Frantsiya) “Camebax” elektron-zondli mikroanalizatorida o’rganildi. Shuningdek, namunalarning nur o'tkazuvchanlik koeffitsiyentini tekshirish uchun nurlanish spektrning infraqizil sohasida ishlivchi IKS-29 spektrofotometri foydalanildi.
3.1.1-rasmda lazer nurlari yordamida ishlov berilgan kremniy sirtiy holatlairning turli morfologiyasiga ega nurlantirilgan sohalarning elektron-mikroskopik tasviri keltirilgan. 3.1.1-rasmdan lazer nurlari yordamida ishlov berilgan sirtiy holatlarning o'rta qismi (a va b bo'limlari) joylashgan, ya’ni nurlantirilgan joylarda sohalarni uchta qismni ajratish mumkin (3.1.1-a rasm): kengligi 8-10 mikron atrofida bo’lgan halqa shaklidagi markaziy qism va to'lqinsimon tuzilmalar bilan o'ralgan do’ngliklar, shubigdek, nurlantirilgan sohalarning uchinchi qismi kengligi 5 mkm atrofida bo'lgan kuchsiz halqa shakllaridan iborat. Lazer nurlari yordamida ishlov berilgan sirtiy holatlarning chetlariga yaqinroq joylashgan nurlantirlgan sohalarda (c va d bo'limlari) aniq markaziy birlashtiruvchi qismi mavjud emas.
Lazer nurlari yordamida ishlov berilgan sirtiy holatlarda olingan morfologik tuzilmalarni tushuntirish uchun, birinchi navbatda kremniy monokristalini CO2 lazer nurlari bilan o'zaro ta'sirini ifodalaydigan fizk jarayonlar muhokamisiga qisqacha to’xtalishimiz kerak bo’ladi.
