|
O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O`RTA MAXSUS TA`LIMI VAZIRLIGI
NAMANGAN DAVLAT UNIVERSITETI
ISOBOYEVA FERUZA DO`SMATJONOVNA
Femtosekund lazer nurlari yordamida kuydirilgan Si:H
yupqa pardalarining hossalarini o`rganish
5A140202 Fizika (yo`lnalishlar bo`yicha)
Magistr
Akademik darajasini olish uchun yozilgan dissertatsiya
a-Si:H yupqa pardalarni implusli lazer yordamida sirtiga ishlov berish bilan sirti qatlamda kichik o`lchamli kristall yacheykalar hosil qilinadi. Bu o`zgarish yupqa pardalarni elektrofizik hususiyatlarini o`zgarishiga olib keladi
1-rasm. a-Si:H ning portlovchi kristallanish jarayonining sxematik tasviri.
Fotoo'tkazuvchanlikning haroratga bog'liqligining analitik ta'rifini, uzluksizlik tenglamasining tarkibini va elektronlar va teshiklar uchun transport tenglamasini olish.
Bu yerda t - vaqt, e - elektron zaryadi, Dn va Dp - elektron va teshiklarning ortiqcha konsentratsiyasi, jn va jp - elektron va teshik oqimining zichligi, Rn va Rp - elektron va teshiklarning rekombinatsiya tezligi, Dnz va Dpz tuzoqqa tushgan elektronlar va teshiklarning kontsentratsiyasi, tn va tp elektronlar va teshiklarni tutib olish vaqtidir.
Elektronlar va teshiklar uchun transport tenglamalari tizimi.
µn va µp - elektron va teshiklarning harakatchanligi, Dn va Dp - elektron va teshik diffuziya koeffitsientlari, Dn va Dp - muvozanatsiz elektronlar va teshiklarning ortiqcha konsentratsiyasi.
Ma'lumki, valentlik zonasi holatlarining dumi o'tkazuvchanlik zonasining dumidan uzunroq, ya'ni Etn- Ev > Ec - Etp. Bu teshik tuzoqlarining umumiy kontsentratsiyasi elektron tuzoqlarning Ntp >Ntn kontsentratsiyasidan katta ekanligini bildiradi.Natijada, teshiklarning ishlash muddati elektronlarning ishlash muddatidan qisqaroq, chunki
bu erda C - tashuvchini ushlab turish koeffitsienti, N - tuzoqlarning konsentratsiyasi.
Bundan tashqari, teshik harakatchanligi elektron harakatchanligidan ancha kam, shuning uchun teshik oqimining hissasi elektron oqimidan bir necha marta kam, ya'ni jn >> jp .
Shuning uchun biz elektronlar uchun uzluksizlik va tashish tenglamalarini yechamiz. Shunday qilib, bizda quyidagi tenglamalar tizimi mavjud.
Diffuziya koeffitsientining kichikligi va yorug'lik yutilishining bir xilligi tufayli biz diffuziya oqimini hisobga olmaymiz. Bundan tashqari, namunaning butun qismida yorug'lik yutilishining bir xilligi tufayli tok tashuvchilar bir xil taqsimlanadi, bu divj=0 и
.
Keyin (6) dan biz tenglamaga ega bo'lamiz.
Ma'lumki, rekombinatsiya tezligi koeffitsienti quyidagicha ifodalanadi
. Keyin (8) dan olamiz
- ikki qismdan iborat
Statsionar holatda elektron tuzoqlar o'tkazuvchanlik zonasi bilan termodinamik muvozanatda bo'lishini hisobga olsak, u holda va o'rtasidagi quyidagi munosabatni olishimiz mumkin.
- yorug'lik paytida erkin elektronlarning umumiy kontsentratsiyasi va u generatsiya tezligi bilan bog'liq, o'tkazuvchanlik zonalaridagi holatlarning samarali zichligi, elektron tutqichlarning samarali kontsentratsiyasi.
Boshqa tomondan, tutilgan elektronlarning kontsentratsiyasini elektron hosil qilish tezligi bilan ifodalash mumkin, buning uchun biz quyidagi munosabatlardan foydalanamiz:
Keyin bizda bor
Bu erda elektronni ushlab turish koeffitsienti.
D - markazlari tomonidan tutilgan elektronlarning kontsentratsiyasini aniqlash uchun biz quyidagi iboralardan foydalanamiz:
qayerda taqsimlash funksiyasi, D-markazlarining Fermi sathlari yaqinidagi holat zichligi.
Ma'lumki, D-markazlar orasida D0 markazlari ustunlik qilsa, biz quyidagi taqsimlash funksiyasidan foydalanamiz.
Bu erda U - korrelyatsiya energiyasi.
Fermi darajasiga yaqin joylashgan D-markazlarining davlat zichligi Gauss taqsimotiga bo'ysunadi
bu yerda N0 - Gauss taqsimotining har bir cho'qqidagi holatlar konsentratsiyasi, s - Gauss taqsimoti uchun energiya kengligi.
Yuqoridagi (9), (9.1), (13) va (14) formulalarni ko'rib chiqsak, biz fotoo'tkazuvchanlikning quyidagi ifodalarini olamiz.
(17) ifodalardan foydalanib, amorf yarim o'tkazgichlar, xususan, a-Si:H fotoo'tkazuvchanligining haroratga bog'liqligini tekshirish mumkin.
2-rasm. To'lqin uzunligi l= 515 bo'lgan femtosoniyali lazer impulslari bilan nurlangan a-Si:H plyonkalarining AFM tasvirlari (chapda); 640 (markazda) va 1030 nm (o'ngda). Yupqa pardalarni qayta ishlash uchun ishlatiladigan lazer impulslarining energiya zichligi rasmda ko'rsatilgan.
2-rasmda kristalit o`lchamlarini lazer quvvatiga bog`liqligi ko`rsatilgan. Ko`rinib turibdiki energiya ortishi bilan kristalit o`lchamlari ortib bormoqda.
3-rasmda elektron va kovak o`tkazuvchanligini energiyaga bog`liqligi ko`rsatilgan.
3-rasm. Nurlangan a-Si:H plyonkalardagi elektronlar (chap) va teshiklar (o'ng) harakatchanligining lazer impulslarining energiya zichligiga bog'liqligi. To'rtta plyonka qalinligi uchun bog'liqliklar keltirilgan: 29 nm (kvadratchalar), 40 nm (xochlar), 80 nm (to'liq doiralar) va 145 nm (ochiq doiralar).
4-rasm. Dastlabki a-Si:H plyonkasining yutilish spektrlari, shuningdek, turli sharoitlarda femtosekund lazer bilan ishlov berilgan plyonkalar (matnga qarang).
4-rasmda yutilish koefitsenktini to`liq uzunlikga bog`liqligi ko`rsatilgan. Unda ham ko`rinib turibdiki energiya ortishi bilan spektr uzun to`lqin tomonga siljib kristallarni elektron taqsimotiga yaqinlashmoqda.
Elektrofizik parametrlarning o`zgarishi fotoelektrik o`tkazuvchanlik haroratga bog`liqligini ko`satadi, ammo grafik ko`rinishiga deyarli ta`siri kam bo`ladi. Chunki fotoelektrik o`tkazuvchanlikka uzulgan bog`lanishlar tufayli hosil bo`lgan zaryadli holatlar ta`sir ko`rsatadi.
10 -6
10 -5
10 -4
2
3
4
5
6
7
8
T
I
II
5-rasm fotoelektrik o`tkazuvchanlikni haroratga bog`liqligi.
I. eksperementdan olingan grafik.
II. Nazariy yo`l bilan olingan grafik
Fotoo'tkazuvchanlikning haroratga bog'liqligining hosil bo'lgan grafigi (17) formuladan foydalangan holda, 100 K, T < 300K harorat oralig'ida eksperimental olingan grafik bilan yaxshi mos keladi. Ammo xona haroratidan yuqori haroratlarda, ya'ni T> 300K, og'ish kuzatiladi. Taxmin qilish mumkinki, bu og'ish haroratning oshishi tufayli Fermi darajasining statik siljishi natijasidir. Shuning uchun bu soha qo'shimcha tadqiqotlarni talab qiladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
