______________ Mətanət Əhməd qızı Mehrabova
3
İŞİN ÜMUMİ XARAKTERİSTİKASI
Mövzunun aktuallığı və işlənmə dərəcəsi. Radiasiya
materialşünaslığının qarşısında qoyulan problemlərdən biri də
materialların radiasiya şüalarına qarşı davamlılığının artırılma
üsullarının işlənilməsidir. Bu məqsədlə müxtəlif texnoloji üsullardan
istifadə edilməsinə baxmayaraq materialların xassələrinin idarə
edilmə üsulunun vahid elmi əsası yaradılmamışdır.
Mikroelektronikada, fotoelektronikada və optoelektronikada
Si, GaAs və s. materiallarından geniş istifadə edilir və onların
radiasiya şüalarına davamlılığının artırılması məqsədi ilə Li və C
kimi yüksək yürüklüyə malik atomlardan aşqar kimi istifadə edilir.
Ancaq aşqar atomların konsentrasiyası maddədə onun həllolma
dərəcəsindən asılı olduğundan defektlərin konsentrasiyası qismən
kompensasiya edilir. Bu isə materialların davamlılığını geniş
şüalanma intervalında idarə etməyə imkan vermir. Ona görə də,
materialların xassələrinin idarə edilməsinin yeni üsullarının
işlənilməsi zərurəti yaranır. Hazırda cihazqayırma sənayesində
istifadə edilən üsullardan biri də radiasiya-texnologiyasıdır. Bu üsul
yüksək effektivliyə malik fotoqəbuledicilərin, günəş elementlərinin
və kvant çuxurlarının hazırlanmasında tətbiq edilir. Radiasiya ilə
aşqarlama
üsulu
yarımkeçirici
materialların
modifikasiya
edilməsində, xüsusən Si və GaAs yarımkeçirici materiallarının
xassələrinin məqsədyönlü idarə edilməsi prosesində geniş istifadə
edilir. Tətbiq edilən radiasiya aşqarlama modeli qeyd olunan
materialların emalı üçün əlverişli olsa da, laylı və zəncirvari quruluşa
malik defektli yarımkeçiricilər üçün müəyyən çətinliklər yaradır.
Belə ki, laylı yarımkeçiricilərin səthyanı oblastında yaranan quruluş
defektləri həcmi defektlərə nisbətən daha mürəkkəb xarakterə
malikdirlər. Səth defektlərinin absorbsiya, desorbsiya xüsusiyyətləri
xarici amillərdən, xüsusən ionlaşdırıcı şüalardan, temperaturdan və
elektrik sahəsindən asılı olduğundan onların səth keçiriciliyinə birgə
təsirinin öyrənilməsi praktiki və elmi cəhətdən böyük əhəmiyyət
kəsb edir. Məlumdur ki, yarımkeçirici materiallar əsasında hazırlanan
fotoqəbuledicilərin, günəş elementlərinin və fotorezistorların
həssaslığının spektrin görünən və ultrabənövşəyi oblastında idarə
4
edilməsi
optoelektron
sistemlərinin
yaradılmasında
xüsusi
əhəmiyyətə malikdir. Ancaq materialların səthyanı oblastında
mövcud olan defektlərin rekombinasiya mərkəzi rolunu oynaması
yükdaşıyıcıların rekombinasiya sürətini artırır. Yükdaşıyıcıların səth
rekombinasiya sürətinin qiyməti isə yarımkeçirici materialın
quruluşundan, defektlərin qarşılıqlı təsirindən və digər xarici
amillərdən (radiasiya şüalarından, temperaturdan, elektromaqnit
sahəsindən) asılı olduğundan, laylı və zəncirvari quruluşa malik
kristallarda səth effektlərinin idarə edilmə üsulunun işlənilməsi yeni
xüsusiyyətli fotocihazların hazırlanmasına imkan verə bilər.
Bu məqsədlə A
ııı
B
vı
birləşmələrinin mühüm nümayəndəsi
olan GaS monokristalı tədqiqat obyekti olaraq seçilmişdir. GaS
monokristalında komponent elementlərinin lay daxilində yerləşməsi
S-Ga-Ga-S qaydasına tabe olur; laylar arasında isə zəif Van-der-
Vaals əlaqəsi mövcuddur. Bu səbəbdən laylı kristallar, o cümlədən
GaS monokristallarında atomlararası rabitə anizotropik xüsusiyyətə
malikdir. GaS monokristallarının elektrik, fotoelektrik və optik
xassələrinin geniş tədqiq olunmasına baxmayaraq onlarda cərəyanın
keçmə mexanizminə səth və radiasiya defektlərinin birgə təsirinin
xüsusiyyətləri tədqiq edilməmişdir. Elmi ədəbiyyatdan məlumdur ki,
laylı kristallarda səthyanı oblastda rabitəsi qırılmış atomlar
olmadığından, bu kristallar xarici təsirlərə qarşı yüksək davamlılığa
malikdir
1
. Bu səbəbdən laylı kristallarda səthyanı oblastda atomlar
nizamlı düzülüşə malik olduğundan səthin mexaniki və kimyəvi
emala ehtiyacı yoxdur. Ancaq laylı kristallar əsasında hazırlanan
heterostrukturların, Şotki diodlarının VAX-nın təhlili göstərir ki,
diod əmsalının yüksək olması (n≈2,5-4) səth defektlərinin
konsentrasiyasının yüksək olması ilə əlaqədardır. Bu isə həmin
strukturlar əsasında hazırlanan fotoqəbuledicilərin həssaslığının
spektrin ultrabənövşəyi və görünən oblastlarında kiçik olmasına
səbəb olur. Elmi ədəbiyyatda göstərildiyi kimi
2
yarımkeçirici
materiallar əsasında hazırlanan fotoqəbuledicilərin udulma zolağında
fotohəssaslığı materialın alınma texnologiyasından, səthin emalından
1
Abdullayev H. B. Yarımkeçirici çeviricilər / H.B. Abdullayev, Z.Ə.
İsgəndərzadə; - Baki: Elm, - 1974, - 297p.
2
Zərbəliyev, M.M. Yarımkeçiricilər fizikası / M.M. Zərbəliyev, - Bakı: -
Təhsil NPM, -2008, - 455 p.
5
və morfologiyasından asılıdır. Qeyd olunan xüsusiyyətlər və
materialların səthyanı oblastında baş verən proseslər qismən nəzərə
alınmaqla laylı monokristallarda (InSe, GaSe) öyrənilsə də, GaS və
onun aşqarlanmış GaS:Yb monokristallarında öyrənilməmişdir. GaS
monokristalları geniş qadağan olunmuş zonaya (E
g
=2,5 eV, T=300K)
malik olub, spektrin görünən oblastında (0,4÷0,7 mkm) yüksək
fotohəssaslığa malikdir. Aşqar atomlarının (Er,Yb) daxil edilməsi ilə
onun spektral həssaslıq oblastını idarə etmək mümkündür. Digər laylı
kristallarda olduğu kimi, GaS kristallarında da defektlərin
konsentrasiyası ~10
17
sm
-3
-ə bərabərdir.
Defektlərin konsentrasiyasını tənzimləməklə (temperatur,
ionlaşdırıcı şüalar, elektrik sahəsi, aşqarlama və s.) kristalların
fotoelektrik, elektrik və optik xassələrinin modifkasiya edilməsi
haqqında müəyyən təkliflər olsa da, baş verən proseslərin elmi
əsasları tam işlənilməmişdir.
Aparılmış tədqiqatlar nəticəsində göstərilmişdir ki, GaS
monokristalında qamma-kvantların təsiri ilə yaranan sadə defektlər
struktur və aşqar defektləri ilə qarşılıqlı təsirə girərək neytral
komplekslər yaradır. Kation atomlarının iştirakı ilə yaranan belə
komplekslər şüalanmanın aşağı dozalarında kristalların keçiriciliyini
azaldır, yüksək şüalanma dozalarında isə artırır. Şüalanma zamanı
yaranan defektlər kristalın həcmi boyunca bərabər paylandığından
onların kristalın səthində baş verən proseslərə təsiri nəzərə alınmır.
Bu isə, məsələn, kristalın qısa dalğa oblastında fotohəssaslığının
azalma səbəblərini müəyyən etməyə imkan vermir. Odur ki, laylı
kristalların səthyanı oblastında baş verən prosesləri idarə etmək üçün
defektlərin təbiətini, onların aşqar atomları və digər təsirlərdən
yaranan defektlərlə qarşılıqlı təsirini, eyni zamanda xarici təsirlərin
rolunu nəzərə almaq lazımdır. Qeyd olunan proseslərin baş
verməsinin fiziki mexanizminin yaradılması laylı kristallar əsasında
yeni xüsusiyyətli diod strukturlarının yaradılmasına kömək edə bilər.
Dissertasiya işi, Azərbaycan Milli Elmlər Akademiyası
Radiasiya Problemləri İnstitutunun “Yarımkeçiricilərin Radiasiya
Fizikası” laboratoriyasının elmi tədqiqat planına əsasən yerinə
yetirilmişdir.
Dostları ilə paylaş: |