«vismut-surma telluridlari asosidagi yarimo’tkazgichli plyonkalarning tenzorezistiv xususiyatlarini tadqiq etish»

1.3-rasm. Bi₂Te₃ birikmasidagi qatlamlar tuzilishi
Kvintetlar orasidagi masofa nisbatan katta, shu sababdan Te⁽¹⁾ - Te⁽¹⁾bog‘lanish kuchsiz bo‘ladi. Taqriban bu bog‘lanish van-der-vaals kuchlari orqali sodir bo‘ladi; bu holda Kulon itarish kuchi ta’siri ham mavjuddir. Te⁽¹⁾ - Te⁽¹⁾bog‘lanishning kuchsizligi Bi₂Te₃ kristallarning (0001) sirt bo‘ylab yengil siljishi hisobiga sodir bo‘ladi deb tushuntiriladi. Bi yoki Sb va Te⁽¹⁾ va Bi yoki Sb s Te⁽²⁾bog‘lanishlar, asosan, kovalent tabiatli bo‘lib, ionli bog‘lanishning ulushi ham, oz bo‘lsa-da, yo‘q emas [22].
Ma’lumki, Bi₂Te₃ stexiometrik tarkibi 40,065 at % Bi + 59,935 at.% Te holga mos keladi. Vismut-surma telluridini eritish yo‘li bilan olishda stexiome­triyadan sezilarli chetlashish ham kuzatilgani [23, 24]. Stexiometriyadan bunday chetlashish Vismut tellurid kristallari o‘tkazuvchanligi tipining o‘zgarishiga olib keladi. Tellurning stexiometrik tarkibdan miqdoran ortishi elektronlar konsentratsiyasining orishiga olib keladi, Vismutning miqdoran ortishi esa kovak konsentratsiyasini ortiradi. Eritmadan o‘stirilgan kam miqdorli tellurli, kristallar Vismut bilan, aksincha tellur bilan boyitilgan bo‘ladi.
Vismut va tellur atomlarining ortiqcha miqdori antistruktura tipidagi defektlarga olib keladi. Xususan Vismutning har bir ortiqcha atomiga akseptorlarning 3/5, tellurga esa – donorlarning 2/5 ulushi to‘g‘ri keladi. Sb₂Te₃ stexiometrik tarkibi 40,40 at % Sb +59,60 at. % Te bo‘ladi va kavakli o‘tkazuvchanlikka ega bo‘ladi. Stexiometriyadan chetlashish o‘tkazuvchanlik tipining o‘zgarishiga olib keladi [25].
Birikmaning tarkibi stexiometriyaga nisbatan Bi va Sb atomlar bilan to‘yinishiga olib keladi. Sintezlangan birikmada doimo p–tip o‘tkazuvchanligi bo‘ladi va unda kovak konsentratsiyasi katta miqdorli bo‘ladi (p10¹⁹sm^-3). Kovakning konsentratsiyasini kamaytirish uchun shixtaga Te atomlarining 3 % li kiritmasi bo‘lish talab etiladi [25, 26] ishda qayd qilingan natijalarga ko‘ra Bi_2-xSb_xTe₃ yupqa qatlamni yuqori dozali kislorod ionli implantatsiya hisobiga o‘tkazuvchanligini n-tipga o‘zgartirish mumkin.
Bi_2-xSb_xTe₃ birikmada elektromanfiy elemen­tlarning ortiqcha bo‘lishi hisobiga sodir bo‘ladigan stexiometriyadan chetlashish uch xil [27, 28]: uyachalar, antistrukturaviy va vakansiya ko‘rinishdagi defektlarning hosil bo‘lishiga olib keladi. Bu holda akseptor markazi rolida Te vakansiyalari va antistrukturaviy Bi yoki Sb atomlari keladi.
Uyachalararo elektromanfiy element donor markazi tabiatli bo‘ladi. [29, 30] ishlarda ko‘rsatilganki, Bi₂Te₃ va Sb₂Te₃ birikmalarda antistrukturaviy turdagi defektlar kuzatilgan. Bu holda antistrukturaviy defekti hosil bo‘lish energiyasi vakansiya hosil bo‘lish energiyasidan kichik bo‘ladi [30]. Xususan, Bi₂Te₃ materialda antistrukturaviy atomlar hosil bo‘lish energiyasi Bi - 0,4 eV vakansiya hosil bo‘lish energiyasi esa Te - I eV [31].
Vismut xalkogenidlari isitilganida tarkibiy qismlarga ajralib ketadigan past darajali birikmalar turkumiga kiradi [30, 31]. Vismut telluridining ajralish reaksiyasi quyidagicha boradi [29].
Sb₂Te₃ birikmasi uchun dissotsiatsiya sxemasi quyidagicha aniqlanadi [32]
(1.2)
(1.1) va (1.2) e’tiborga olinsa, u holda qattiq eritmaning dissotsiatsiya sxemasi
(1.3)
Termovakuum texnologiyasining qo‘llanilishida shixtaning yetarli darajada bug‘lanishi bug‘lanayotgan material bug‘ining xususiy bosimi vakuum kameradagi qoldiq bosimdan bir necha tartibda katta bo‘lishi talab etiladi.
Bundan tashqari, Bi_2-xSb_xTe₃ bug‘lanishi 850÷900K dan katta temperaturalarda samarali kechadi [33] va u o‘sha materialning sublimatsiya temperaturasiga mos keladi.
Qattiq Vismut tellurid ustidagi to‘yingan bug‘ bosimi (P_umum)ning temperaturaga bog‘liqligi 720÷850K temperaturalar oraligida quyidagicha ifodalandi
(1.4)
bu yerda A=10443±444, B=11,054±0,228 [33]. (1.4) tenglamadagi P_um, P_Sb4, P_SbTe,P_Te2 koeffitsientlar quydagi qiymatlarni qabul qiladi - A=10003. P_um uchun -B=10,925; R_Sb4 – B=9,97; P_SbTe -B=10,573 va P_Te2 uchun - B=10,573.
Bug‘ komponentalarining porsial bosimi P_Te2=0,25 P_BiTe, P_BiTe=0,8P_um.
Uch komponentali P-(Bi,Sb)₂Te₃ qattiq eritma birikmasining bug‘lanishi katta ahamiyatlidir. Eritmalarning ayrim komponentalari bug‘lanishning temperaturasi va tezligi miqdoran bir- biriga yaqin qiymatlidir (10^-2 Torr bosimda Bi uchun - 698^oC va 2,710^-4 g/sm²sek, Sb uchun – 678^o C va 2,9510^-4 g/sm²sek va Te uchun – 670^oC va 4,0310^-4 g/sm²sek [34], yupqa qatlamlarni vakuumda termik bug‘laish yo‘li bilan olish mumukin [35]. Bi_2-xSb_xTe₃ birikma isitilganida uning tarkibida strukturaviy o‘zgarishlar sodir bo‘ladi va u o‘zgarish termovakuum texnologiyaning sharoitiga bog‘liq bo‘ladi [36, 37].
Bi_2-xSb_xTe₃ birikmaning eng uchuvchan kom­ponentalaridan biri tellurdir [38, 39]. Vismut-surma telluridi bug‘lanishining dastlabki paytlarida uning usidagi to‘yingan bug‘ tellur bilan to‘yingan bo‘ladi. Masalan, tellur gazining Sb₂Te₃ ustidagi bosimi 880 K temperaturada Sb₄, Sb₂Te₃ va SbTe birikmalar ustidagi bosimlardan mos holda 750, 60 va 18 marta katta bo‘ladi [40].
[41] ishda Bi_2-xSb_xTe₃ materialdan har xil vaqt oraligida bug‘latish yo‘li
bilan olingan yupqa qatlamlarda tellurning miqdoran o‘zgarishi tekshirilgan. Bu tekshirish yetti bo‘limda olib borilgan. Birinchi uch vaqt oraligida olingan yupqa qatlamlarda tellur atom birligida 83, 79 % bo‘lganligi aniqlangan va ikkinchi fazada esa ortiqcha tellurningn kamayishi kuzatilgan . Bu kamayish yupqa qatlamni tashkil etuvchi bloklarda saqlanib qolishi hisobiga borishi tushuntirilgan.
Bug‘latishning keyingi etaplarida olingan kondensatlarda tellurning miqdori stabillashgan va 60 at.%ni tashkil etgan. Kondensa­tlarning tellur bilan to‘yinishi [42, 43] ishlarda ham kuzatilgan. Texnologik protsesslarda bug‘latgich ustidagi gazsimon oqimning tarkibi stexiometrik miqdordagisini ta’minlash uchun zaslonkadan foydalanilgan va u bug‘dagi komponentalarning miqdoriy nisbatanlarining stabillashishida ochiladi.
Bi₂Te₃ guruh birikmalar asosida olingan yupqa qatlamlar strukturalarini shakllantirish va ularning xususiyatlarini tadqiq qilishga qator ilmiy tadqiqot ishlari bag‘ishlangan. [40] ishda slyudada o‘stirilgan Bi_2-xSb_xTe₃ vakuum kondensatlarining strukturalarini shakllantirish bag‘ishlangan ilmiy tadqiqot natijalari umumlashtirilgan. Amorf tagliklarda o‘stirilgan strukturalari haqida ma’lumolar [40-42] ishlar qayd qilingan. Bi_2-xSb_xTe₃ vakuum konden­satlariga slyuda sezilarli epitaksial ta’sir ko‘rsatadi.
Poliimidda kondensatsiya temperaturasiga yaqin 360 K temperaturada elektronogramma va rentgenografik tekshirish natijalaridan Bi_2-xSb_xTe₃ polikristall xossaga egaligi aniqlangan hamda kristallitlari (110) va (200) tekisliklaritaglik sirti tekisliiga nisbatan tartibsiz orientatsiyalanganligi tekshirilgan. Bu tekisliklar Bi_2-xSb_xTe₃ materialning (001) tekisligiga perpendikulyar bo‘lgan.
[43] ishda Bi-Sb-Te yupqa qatlamlar sistemasining tenzoelektrik xossalari bilan ularning strukturasi, kimyoviy va fazaviy tarkiblarini bog‘liqligini o‘rganish maqsadida kimyoviy tarkibining Bi-Sb-Te yupqa qatlam qalinligiga bog‘liqligi rentgenospektral analiz yordamida tadqiq etilgan.