Oʻzbekiston respublikasi оliy va oʻrta maxsus

rasm. EPOS turidagi suyuq fazali epitaksiya qurilmasi. 1 – issiqlik bloki, 2 – reaktor, 3 – boshqarish bloki, 4 – gaz tozalash bloki, 5 – sentrifuga.

laydi. Undan tashqari, suyuq fazali epitaksiya usuli ko‘p qatlamli tuzilmalar, kerakli elektrofizik qiymatli kuchli legirlangan qatlamlar va katta yuzalarda sifatli p-n o‘tish olish imkonini beradi.
Hozirgi paytda epitaksial qatlamlarni o‘stirish uchun vertikal va gorizontal reaktorli suyuq fazali epitaksiya texnologik qurilmalari ishlatilmoqda. Vertikal reaktorli qurilma quyidagi bloklardan tashkil topgan:
1 – issiqlik bloki, 2 – reaktor, 3 – boshqarish bloki, 4 – gaz tozalash bloki, 5 – sentrifuga (1-rasm).

2. 
   rasm. Grafit kassetaning vertikal kesimi: 1 – grafit kasseta qobig‘i, 2 – grafit ajratgichlar, 3 – tag- liklar, 4 – tayanchlar, 5 – aralashma-eritma.
   

Issiqlik bloki uch qismdan iborat bo‘lib, har biri alohida boshqarilishi mumkin. Boshqaruv blokida yuqori chastotali harorat regulatori VRT (R-111, I-102) mavjud bo‘lib, uning yordamida aralashma yoki eritmani sovitish jarayonini oldindan berilgan dastur yordamida avtomatik amalga oshirish mumkin. At- mosferadan reaktorga nazoratsiz kirishmalarni tushib qolmasligi uchun o‘stirish jarayoni vodorod atmos- ferasida amalga oshiriladi. Vodorodni tozalash “palladiy – 2” qurilmasida bajariladi. Tutgich taglik – kas- seta (2-rasm) quyidagi qismlardan iborat: Kesilgan kassetali grafitli silindrik korpus (ichki tomonidan

grafitli ajratkich kovaklar). Kasseta yuqori tomoni shtokka mahkamlangan bo‘lib, u vertikal yo‘nalishda harakatlana oladi. Bundan tashqari, kasseta o‘zining vertikal o‘qi atrofida aylana oladi. Aralashma-eritma kvars reaktori tubida joylashgan kvars qozonchaga tushadi.
Suyuq fazali epitaksiyani eng qiyin etaplaridan biri kristallanish jarayonini o‘z vaqtida to‘xtatish, aralashma – eritmani taglikni ishchi sirtidan to‘kib tashlash, o‘stirilgan qatlamlar sirtini eritma-aralashma qoldiqlaridan tozalashdir. Bu bosqich, ayniqsa, erish harorati yuqori bo‘lgan metall erituvchilaridan foy- dalanilganda muhim ahamiyat kasb etadi. Shuning uchun o‘stirish qurilmasiga elektrodvigatel o‘rnatil- gan. Kristallizatsiya jarayoni tugagandan so‘ng, shtokli kasseta bog‘lovchi orqali elektrodvigatel o‘qiga mahkamlanadi va kasseta 2500 ayl.min tezlik bilan aylantiriladi. Shunday qilib, kassetani katta tezlik bi- lan aylantirilib, markazdan qochma kuch ta’sirida, epitaksial yupqa parda sirti eritma-aralashma qoldiq- laridan to‘la tozalanadi.
Epitaksial qatlamlarni o‘stirish quyidagi ketma-ket jarayonlardan iborat:

1. 
   Kerakli tarkibli aralashma-eritma komponentalarini tarozida tortish.
   
2. 
   GaAs tagliklarni toluolda qaynatish uchun tayyorlash, kimyoviy shkafda quritish, kassetaga joy-
   

lash.

3. 
   Aralashma-eritma komponentalarini tigelga joylash.
   
4. 
   Vodorodni tozalash uchun palladiyli qurilmani ishga tushirish va qizdirish.
   
5. 
   Qurilmadan havoni so‘rib, vakuum hosil qilish va toza vodorodni kiritish (reaktordan bir qancha
   

vaqt toza vodorod kiritilib turiladi).

6. 
   Kassetani qozonchadan vertikal bo‘yicha muayyan masofada joylashtirish.
   
7. 
   Qurilmani epitaksiya boshlanish haroratidan o‘n gradus ortiq haroratgacha qizdirish va aralash- ma-eritmani shu haroratda gomogenizatsiyalanguncha tutib turish.
   
8. 
   Aralashma-eritmani kristallanish haroratigacha sovitish, shu haroratda bir necha minut ushlab
   

turish.

9. 
   Qizdirgichni qo‘shimcha o‘ramlarini ishga solib, vertikal bo‘yicha bir xil haroratli sohani ke-
   

ngaytirish (qozoncha va kassetani to‘la qamrab olinishi uchun).

10. 
    Gorizontal joylashgan tagliklar orasidagi hajmni to‘ldirish uchun kassetani aralashma-eritmaga tushirish. Maxsus grafit tutkichlar yordamida tagliklar orasidagi masofani 0.25 – 2.5 mm intervalida o‘z- gartirish mumkin. Ma’lumki, aralashma-eritmaning cheklangan hajmidan o‘stirilganda eritilgan komo- nentalarning ortiqchasi ham to‘laligicha taglikda kristallanadi. Bu esa tagliklar orasidagi masofani va kris- tallanish harorati intervalini o‘zgartirib, o‘stirilayotgan qatlam qalinligini nazorat qilish imkonini beradi.
    

1. 
   Kassetani yuqoriga siljitish bilan aralashma-eritmadan chiqarish va uni ma’lim bir masofada mahkamlash.
   
2. 
   Avvaldan berilgan dastur bo‘yicha tizimni majburiy sovitish. Bunda gorizontal joylashgan ustki va ostki tagliklarda ular orasida joylashgan aralashma-eritmadagi qattiq eritmalar kristallizatsiyalanish ja- rayoni sodir bo‘ladi.
   
3. 
   Harorat muayyan qiymatgacha sovitilgach, sentrifuga ishga tushadi va aralashma-eritma mar- kazdan qochma kuchlar ta’sirida tigelga qaytib quyiladi. Shu bilan amalda epitaksial qatlamlar kristalla- nish jarayoni tugaydi.
   

Suyuq fazali epitaksiyani vertikal ko‘rinishida bir jarayonda kassetaga bir nechta taglik joylashti- rish mumkin va bir aralashma-eritmadan bir nechta tuzilmalar tayyorlanadi.
p – tur o‘tkazuvchanli (GaAs)_1-x-y(Ge₂)_x(ZnSe)_y ko‘rinishdagi qattiq eritmani olish uchun epitak- siyani vismutli aralashma-eritmada o‘tkazish kerak bo‘ladi.
Kristallanishni boshlanish harorati va qo‘rg‘oshinli aralashma-eritma komponentalari shunday shart bilan tanlab olinadiki, tanlangan haroratda suyuq aralashma-eritma qattiq eritmaning barcha komponen- talari bo‘yicha to‘yingan va kremniyga nisbatan o‘ta to‘yingan bo‘lishi zarur. Bu holda kremniy taglikda kremniy epitaksial qatlami o‘sa boshlaydi. Sovitilganda, keyinchalik, aralashma-eritma Ge, GaAs va ZnSe lar bo‘icha ham o‘ta to‘yinadi, bu o‘rindosh eritmani o‘sishiga olib keladi. Qattiq eritma komponen- talarini aralashma-eritma hajmidan kristallanish fronti tomon diffuziyalanish tezligi va ularning epitaksiya qatlami sirti bo‘ylab migratsiyasi qattiq eritma kristallanish tezligi orqasidan borishi kerak. Epitaksial qat- lamni o‘sish jarayoni dinamikasining o‘zaro mutanosibligi kristallanish harorati, tagliklar orasidagi ma- sofa va taglikni majburiy sovitish tezligi bilan beriladigan termodinamik shartlar va texnologik me’yor bilan ta’minlanadi. Yuqori haroratlarda kristallanishda taglik va yupqa pardada termodinamik nuqsonlar paydo bo‘ladi hamda taglikni oksidlanishi va yupqa pardani reaktor materiallaridan chiqqan nazoratsiz kirishmalar (kvarts va grafit) bilan legirlanishi sodir bo‘ladi. Shuning uchun epitaksiya jarayonini past ha-
roratda o‘tkazish maqsadga muvofiq bo‘ladi. Boshqa tomondan, past haroratlarda metall eritmadagi qattiq eritma komonentalarining eruvchanligi keskin kamayadi. Qattiq eritma epitaksial qatlamining kristal- lanishi uchun komonentalarning Ge, GaAs i ZnSelardagi eruvchanligi 1 at.% yoki 1mol.% bo‘lishi zarur.
Kichik sovitish tezliklarida harorat gradienti minimallashadi va muvozanat sharoitiga yaqin sharoit hosil bo‘ladi, bu epitaksial qatlamni sifatli o‘stirishini ta’minlaydi. Biroq suyuq epitaksiya jarayoni ancha uzoq davom etuvchi va energiya sarflovchi jarayondir. Sovitish tezligi kamayishi bilan epitaksial qatlam kristallanish tezligi kamayadi. Shuning uchun epitaksiya jarayonining sovitish tezligi 0,5 grad.min.dan kam bo‘lmasligi maqsadga muvofiq bo‘ladi. Bundan katta tezliklarda sovitilganda aralashma-eritma kom- ponentalaring eruvchanligini tez kamayishi natijasida, ular o‘sayotgan epitaksial qatlam frontiga diffuzi- yalanib ulgurmaydi va aralashma-eritma hajmida mikrokristallchalar hosil qiladi. Bu mikrokristallchalar epitaksial qatlam sirtiga tushib, dendritlar hosil qiladi. Tajribalarni ko‘rsatishicha, Ge-GaAs-ZnSelarning qalayli eritma-aralashmasida, sovitish tezligining 3 grad.min.dan katta bo‘lganda, yupqa parda sirtida dendritlar hosil bo‘ladi.
Gorizontal joylashgan tagliklar orasidagi masofa har xil qalinlikdagi tirgaklarni tanlash bilan o‘z- gartirildi (2-rasm) va bizni tajribamizda 0.5 – 1.5 mm oraliqda o‘zgardi. Bundan kichik oraliqlarda (0.5 mm dan kichik) tagliklar orasiga eritma-aralashmani quyilishi qiyinlashadi. Bu holda aralashma-eritma hajmini minimallashi natijasida komponentalar miqdori qattiq eritmani kerakli qalinlikdagi uzluksiz epi- taksial qatlami hosil qilish uchun yetmaydi. Katta oraliqlarda (2 mm.dan katta), tanlangan kristallanish haroratida, aralashma-eritma komponentalarini diffuziya tezligi sababli, yupqa parda sirtida dendritlar ho- sil bo‘lishi kuzatildi. Tagliklar orasidagi masofa 2 mm.dan katta bo‘lganda, aralashma-eritma komponen- talari epitaksial qatlam frontiga diffuziyalanib ulgurmaydi va aralashma-eritma hajmida mikrokristallcha- lar hosil qiladi. Bu mikrokristallchalar o‘sayotgan epitaksial qatlam sirtiga tushib, dendritlar hosil qiladi.
Oynavand sirtli (GaAs)_1-x-y(Ge₂)_x(ZnSe)_y qattiq eritmaning epitaksial yupqa pardalari quyidagi tex- nologik jarayon sharoitida o‘stirildi: a) kristallanishning boshlanish harorati ‒ 730^oC; b) qattiq qorishma- ning sovitish tezligi 1 grad.min; v) tagliklar orasidagi masofa 1 – 1.5 mm. O‘stirilgan qatlamla p – tur o‘t- kazuvchanlikka ega bo‘ldi. Jarayon qiymatlariga bog‘liq holda yupqa parda qalinligi 10–25 mkm.ni tash- kil qildi.
Shunday qilib, ushbu ishda n-(GaAs)-p-(GaAs)_1-x-y(Ge₂)_x(ZnSe)_y qattiq eritmasi suyuq epitaksiya usulida qalayli eritmadan majburiy sovitish yo‘li bilan n-GaAs taglikda o‘stirilishi ko‘rsatildi. n-(GaAs)- p-(GaAs)_1-x-y(Ge₂)_x(ZnSe)_y geterotuzilmalarni tayyorlash va olingan namunalarni ba’zi bir fizik xossala- rini tekshirish uchun kerakli yuqori aniqlikdagi texnologik ishlanmalar hamda standart o‘lchov asbobla- ridan foydalanildi.