“Yupqa qatlamlar fizikasi va texnologiyaSI”

Tayanch so’zlar
Epitaksiya, epitaksial plyonkalar, molekulyar-nurli epitaksiya, qattiq fazali epitaksiya, reaktiv epitaksiya, asos (podlojka), aralashma, xona harorati, termik ishlov, plyonkaning tarkibi, komponenta, kanalchalar, chegaraviy qatlamlar.
Savollar

1. 
   Epitaksial plyonkalar nima?
   
2. 
   Epitaksial plyonkalar hosil qilish usullari.
   
3. 
   KFE usuli bilan CoSi₂/Si plyonkasini hosil qilishni tushuntiring.
   
4. 
   MNE va KFE o’stirish qurilmasini tushuntiring.
   
5. 
   Qattiq fazali epitaksiya nima? Reaktiv epitaksiya.
   
6. 
   Qattiq fazali epitaksiyaning kamchiliklari.
   
7. 
   Termik ishlov berish.
   
8. 
   KFE va MNE usullarining farqlarini tushuntiring.
   

Adabiyotlar:

1. 
   [1] IIq 99-103; 116-132 betlar
   
2. 
   [2] 37-65 betlar
   

7-MA’RUZA


Reja

1. 
   Yupqa qatlamlarda ro’y beradigan asosiy fizik jarayonlar ketishining o’ziga xosligi.
   
2. 
   Elektron qurilma va asboblarini yupqa plyonkalar asosida miniatyurlash istiqbollari.
   
3. 
   Yupqa epitaksial plyonkalarning ishlatilish sohalari.
   

YuPQA QATLAMLARDA FIZIK JARAYoNLAR KETIShINING O’ZIGA XOSLIGI. ELEKTRON QURILMA VA ASBOBLARINI YuPQA PLYoNKALAR ASOSIDA MINIATYuRLASh ISTIQBOLLARI
Yupqa qatlamlarda ro’y beradigan fizik hodisalar qalin qatlamlarda ro’y beradigan fizik hodisalardan tubdan farq qiladi. Bunday fizik hodisalarga, jumladan, quyidagilarni misol qilishimiz mumkin: elektronlarning emissiyasi, tok tashuvchilarni ko’chuvchanligi, optik xususiyatlar, elektr o’tkazuvchanligi va hokazo.
Bunday farq qilishning asosiy sabablari quyidagilardir:

1. 
   Har qanday yaxshi tayyorlangan, nuqsonsiz deb hisoblangan plyonkaga ham u o’stirilgan asos ta’sir qiladi va bu ta’sir atomlar orasidagi masofaga, ularning tekis-notekis joylashishiga (morfologiyasiga), kristall panjara parametrlariga ta’sir qiladi, ya’ni plyonka asos chegarasida asos yuzasining notekisligi, hamda asos kristall panjara doimiylarining plyonka doimiylariga mos kelmaganligi sababli plyonka xususiyatlarini (panjara kattaliklarini) o’zgartiruvchi omillar sabab bo’ladi.
   
2. 
   Plyonka asos chegarasida albatta o’zaro diffuziya hodisasi ro’y beradi: plyonka ichiga asos atomlari, asos ichiga plyonka atomlari kirib boradi.
   
3. 
   Qatlam yupqa bo’lganligi sababli fizik jarayonlarning ro’y berishida qatlam bilan bir vaqtda asos ham ishtirok etishi mumkin.
   

Shuning uchun ham, ya’ni mana shu uchala holni hisobga olganimizda yupqa qatlamlarda ro’y beradigan fizik hodisalar juda murakkab kechishligi ko’rinib turibdi. Aytilganlarga yana o’nlab faktorlar qo’shilishi mumkin, masalan, plyonka bilan asosning temperatura koeffitsientlari har xilligi, ularning boshqa tashqi ta’sirlar natijasida o’zgarishlarining har xilligi misol bo’la oladi. Ammo, yuqoridagi faktorlarni hisobga olgan holda yupqa plyonkalarning tarkibini, kristall tuzilishini, umuman xususiyatlarini kerakli yo’nalishda o’zgartirish mumkin. Bunday plyonkalar boshqa usullar bilan olib bo’lmaydigan o’ziga xos noyob xususiyatlarga ega bo’ladi. Ko’pgina fizik hodisalar, masalan, emissiya hodisalari, elektr o’tkazuvchanlik, p-n o’tish jarayonlari juda yupqa qatlamlarning xususiyatlariga bog’liq bo’lib qoladi. Shuning uchun ham bunday plyonkalardan foydalanish elektron asboblar va qurilmalar (yarim o’tkazgichli diodlar, tranzistorlar, kuchaytirgichlar, integral mikrosxemalar, quyosh elementlari, yuqori chastotali asboblar va boshqalar) o’lchamlarini juda kichraytirish imkoniyatini beradi.
Hozirgi paytda o’lchamlari mikrometr(mkm.)larda bo’lgan asboblar ishlatilsa, kelajakda nanometr(nm.) o’lchamli plyonkalar ishlatiladi.
(7.1-jadval). CaF₂,Si va CoSi₂ ning kristall tuzilishi va fizikaviy xususiyatlari.
7.1 - jadval

Material	Si	Co Si2	Ca F2
Nuqtaviy guruh	M3m	M3m	m3m
Fazoviy guruh	F 3m	F m3m	F m3m
Tuzilishi	0	F	F
A,E t=20^oC	5.431	5.365	5.464
(a/aSi) %	-	-1.21	+0.61
ChKTK x10^6 1/grad	2.5	15.4	19.1
Erish t-si, ^oS	1415	1326	1360
Fizik xususiyati	Ya	M	D
Xarakterli kattalik	Yeg=1.12 eV	=15·10^6Om·m	Yeg=12.1 eV

Si, CoSi_2, CaF₂ (BaF₂, SiF₂) epitaksial kombinasiyalarning qattiq jism elektronikasida va mikroelektronikada mustaqil qo’llanilishi mumkin sohalar ustida qisqacha to’xtalib o’tamiz.
1. CaF₂, SiF₂, BaF₂ bufer qatlamlari bilan qoplangan kremniy monokristallari zamonaviy elektronikaning yarim o’tkazgichli materiallar epitaksiyasi uchun universal asos bo’lib xizmat qiladi. Hozirgi paytda A₃ V₅,A₂ V₆, A₄ V₆ kabi birikmalarni o’stirishda asos eng asosiy muammo bo’lib qolmoqda. Asos sifatida ftoridlarning yupqa qatlamlari bilan qoplangan kremniydan foydalanish juda perspektiv bo’lib, quyidagi afzalliklarga ega:
a) Kremniyli monokristallar juda arzon, kristallik mukammalligi juda yuqori, yuqori mexanik mustahkamlikka ega, yuqori issiqlik o’tkazuvchanlikka ega (masalan, GaAs dan uch marta katta) bo’lib, hozirgi kunda diametri 200 mm gacha bo’lgan kremniyli asoslar olinmoqda;
b) Kremniyli planar texnologiya - eng effektivli bo’lib uning bugungi kunda konkurenti yo’q;
v) 3-o’lchamli integral tizimlar olish imkonini beradi;
g) Sezgir elementni yuqorigi epitaksial qatlamda monolit integrasiya qilish va signallarni qayta ishlash tizimini kremniyli asosda amalga oshirish imkoniyati mavjud.
Ftoridlar ikkita maqsad bo’yicha bufer qatlamlar sifatida ishlatilishi mumkin:
a) plyonkani elektr asosdan izolyasiyalash
b) plyonka va asos panjara doimiylarining mos kelmasliklarini kamaytirish muvofiqlashtiruvchi o’tish qatlam hosil qilish.
Bunday qilib bufer qatlamli kremniylar uch o’lchamli IS olishda opto va fotoelektron qurilmalarda, lazer asboblari va IK-detektorlar olishda qo’llaniladi.
2. MDYa tizimi metall bazali va sizuvchi bazali tranzistorlarning asosiy qismini tashkil qiladi. Bu tranzistorlar ayniqsa o’ta yuqori chastotalarda (150 GGs) stabil ishlashi katta ahamiyatga ega.
3. O’ta yuqori chastotali asboblar yaratishda ko’p atlamli CoSi₂/Si/CoSi₂/ Si/....CoSi₂/Si tizimlar quyun-prolet diodlar, Bottkining O’YuCh diodlarini olishda ishlatilmoqda.
4. Umumlashgan monolit nurlanish detektorlari Si, CoSi₂, CaF₂ epitaksial kombinasiyalari ultrabinafsha va rentgen nurlari detektorlarining asosiy elementlari bo’lib xizmat qiladi.
5. Qo’shimcha yo’nalishlar CoSi₂ Bottki baryerli asboblar, omik kontaktlar, o’zaro ulovchi tizimlar olishda keng qo’llaniladi. CoSi₂ ning Si dagi yupqa qatlamlari harorat datchiklarining aktiv qismi bo’lib xizmat qiladi. CaF₂ plyonkalari mikron litografiyada (elektron rezistor sifatida) optik qabul qiluvchi qurilmalarda opto va fotoelektronika asboblarida interferension manzara hosil qiluvchi qatlamlar sifatida ishlatiladi.