“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
296
МИНЕРАЛЛАР СИДЕРИТ, НИКЕЛИН ВА ПЕНТЛАНДИТЛАРНИНГ ПАРАМАГНИТ
ХОССАСИНИ ЮҚОРИ ТЕМПЕРАТУРАДА ЎРГАНИШ
Ҳасанов Ҳ. Б, Хайруллаев Б. А, Ахмедов Ш. М. СамДУ.
Ҳозирги вақтда кўп сонли магнитоэлектрик материаллар мавжуд бўлишига қарамасдан
магнит тартибланган моддалар (ферро- ва ферримагнит) асосида янги магнит материаллар синтез
қилиш ва уларнинг магнит хоссаларини назарий ва амалий жиҳатдан ўрганиш давом этмоқда [1].
Тоғ жинслари минераллари, асосан турли хил кўринишдаги майда зарралардан ташкил топганлиги
сабабли, уларнинг физик хоссалари, шу жумладан магнит хоссалари ҳақида кўпроқ тажрибавий
маълумотлар олишга ва магнетизм назариясини ривожланишига ижобий таъсир кўрсатади.
Хусусан, таркибида темир гурих элементлари мавжуд бўлган минералларнинг магнит хоссаларини
ўрганиш натижалари, шу элементлар мавжуд бўлган рудаларни қидирув ишлари учун зарурдир.
Ушбу ишнинг асосий мақсади минераллар сидерит, никелин ва пентландитларнинг магнит
қабул қилувчанлигининг температурага боғланиши
)
(Т
ни ўлчаш ва ўлчаш натижаларидан
фойдаланиб уларнинг асосий магнит характеристикаларини аниқлашдан иборат. Ўрганилаётган
бирикмаларнинг
T
боғланишлари Фарадей усули билан вертикал маятниксимон магнит тарози
ёрдамида юқори температуралар оралиғида (20-1000ºС) ўлчанди. Ўлчашнинг максимал нисбий
хатолиги 3 % дан ошмайди [2].
Сидерит, никелин ва пентландит минералларининг магнит боғланиши 350-1000
0
С
температуралар оралиғида ўлчанди. Тажриба натижалари
)
T
(
1
боғланишлар кўринишида 1-
расмда тасвирланган.
Расмдан кўриниб турибдики, бу боғланишлар мураккаб табиатга эга. Сидерит минерали учун
)
T
(
1
боғланиш 580-630
0
C температуралар оралиғида температура ошиши билан ночизиқли
ортади, 630
0
C да эса
)
T
(
1
боғланишда
1
нинг кескин ошиши кузатилади ва ниҳоят 630-900
0
C
температуралар оралиғида яна чизиқли ортади.
Никелин минерали учун температура ошиши билан χ нинг қиймати 360-425
0
C температура
оралиғида камаяди ва 425
0
C да минимал қийматга эришади, 425-450
0
C температура оралиғида эса
χ нинг қиймати сакрашсимон кўринишда кескин ортади ва 450
0
C да максимал қийматга эришади,
450-740
0
C температура оралиғида эса монотон равишда камаяди, 740-900
0
C температура
оралиғида эса деярли чизиқли камаяди.
Пентландит минерали учун 480-650
0
C температуралар оралиғида, температура ошиши билан
χ нинг қиймати кескин камаяди, 650-900
0
C температура оралиғида эса чизиқли камаяди.
1-расм. Минераллар сидерит- FeCO
3
, никелин- NiAs ва пентландит- Ni
9
S
8
ларнинг
)
T
(
1
боғланиш графиги.
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
297
Ўрганилган минералларнинг
)
T
(
1
боғланишининг таҳлили шуни кўрсатадики, бу
боғланишлар чизиқли табиатга эга бўлиб, кўрсатилган температураларда икки марта синади ва
температура ўқига нисбатан d χ
-1
/dt боғланиш қиялиги ўзгаради. Бу синишлар сидерит учун
630
0
С, никелин учун 600
0
C va 740
0
C ва пентландит учун 480
0
C ва 650
0
C ларда кузатилди.
Ўрганилган минералларнинг
)
T
(
1
боғланишлари биринчи синишгача бўлган
температура оралиғида, ҳамда биринчи ва иккинчи синишлар оралиғида, хамда иккинчи
синишдан кейинги температура оралиқларида чизиқли табиатга эга. Бундай тажриба
натижалари шундан далолат берадики, бу боғланишлар кўрсатилган температура оралиғида
чизиқли Кюри-Вейсс қонунига бўйсинар экан,
p
C
T
1
Бу ерда θ
p
- парамагнит Кюри температураси, C-Кюри – Вейсс доимийси.
Минералларнинг
)
T
(
1
боғланиш графигида кузатилган синишларни намуналарда
юқорида кўрсатилган температураларда уларнинг кристалл панжарасида юз берадиган
кристалл структурасининг ўзгариши билан боғлаб тушунтириш мумкин. Намуналарнинг
)
T
(
1
боғланиш графигидан фойдаланиб уларнинг асосий магнит характеристикалари:
парамагнит Кюри температураси θ
p
, Кюри-Вейсс доимийси C ва намуналар химиявий формула
бирлигига тўғри келувчи
ф о р
ҳамда намунада битта магнитфаол атомга тўғри келувчи
эффектив магнит момент
э ф ф
ҳисоблаб топилди.
Намуналар кимёвий формула бирлигига тўғри келадиган магнит момент қуйидаги
формула ёрдамида аниқланади.
2 , 8 3
ф о р
Б
C M
2
Бу ерда M – намуналарнинг молекуляр массаси.
э ф ф
нинг қиймати эса қуйидаги ифода ёрдамида ҳисобланади:
2
1
2 , 8 3
1
э ф ф
Б
M
x
C
M
x
3
Бу ерда
1
M ва
2
M
- мос равишда магнитоактив (Fe, Ni) ва номагнит (С, О, As, S)
атомларининг атом массалари.
Сидерит, никелин ва пентландит минералларининг магнит характеристикалари.
Минераллар
Температура
оралиғи,
0
C
Θ
p
, K
C,
10
-4
K·cm
3
/g
µ
фор
,
µ
Б
µ
эфф
,
µ
Б
Сидерит-FeCO
3
630-900
743
100
3.05
2.22
Никелин – NiAs
600-740
833
28,57
1,75
1,72
750-900
803
27,5
1,72
Пентландит – Ni
9
S
8
650-900
853
19,15
3,47
1,16
Жадвалнинг таҳлили шуни кўрсатадики, ўрганилган намуналарнинг θ
p
, C, µ
for
ва µ
eff
қийматларида умумий қонуният кузатилмади. Ўрганилган намуналар панжара тугунларида
жойлашган (Fe, Ni) магнитфаол ионлари орасида номагнит компоненталарнинг (As, S)
мавжудлиги туфайли темир ва никел ионлари орасидаги масофанинг ошиши билан
тушунтириш мумкин [2]. Бу ўз навбатида, алмашинув магнит ўзаро таъсирнинг энергетик
ўлчови - θ
p
нинг ва демак темир ва никел ионлари 3d – қобиғидаги электронларнинг алмашинув
ўзаро таъсирини камайишига олиб келади.
Адабиётлар.
1. Г.П. Кудрявцева Ферримагнетизм природных оксидов. –М.: Недра, 1988.
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
298
2. Кувандиков О.К., Шакаров Х.О., Шодиев З.М., Хасанов Х.Б. Изучение парамагнитных
свойств горных пород содержащих минералы при высоких температурах. Научно-технический
и производственный журнал «Горный вестник Узбекистана», 4, №67, 2016. с.84-87.
ТУЗЛИ ЭРИТМАЛИ ҚУЁШ ҲАВЗАСИНИНГ ИССИҚЛИҚ МАРОМЛАРИНИ
ЎРГАНИШ
Э.У.Арзиқулов, С.Қ.Ахроров, А.Б.Норқулов
Самарқанд давлат университети
Қуёш ҳавзалари қуёш энергиясини иссиқлик энергиясига самарали айлантириш ва
кейинчалик бу энергиядан иссиқлик таъминоти, сувни чучуклантириш, туз олиш, баъзи
ҳолларда эса электр энергиясини ишлаб чиқариш имкониятларини таъминлай оладиган қуёш
қурилмаларининг ўзига хос турларидан бири ҳисобланади. Бунинг сабаби шундаки, уларнинг
тузилиши нисбатан содда, кўп материал талаб қилмайди ва бу тузилмадан қуёш нурланиши
энергиясини иссиқлик энергиясига айлантириш ҳамда иссиқликни узоқ вақт давомида
сақловчи аккумулятор сифатида ҳам фойдаланиш мумкин. Аслида сув ажойиб иссиқлик
хусусиятларига эга, катта иссиқлик сиғими, мўътадил иссиқлик ўтказувчанлик, қисқа тўлқин
узунлигидаги қуёш нурланиши учун шаффоф ва инфрақизил тўлқин узунлигидаги қуёш
нурланиши учун шаффоф эмаслиги шулар жумласидандир. Сувнинг айнан мана шундай
хоссалари уни қуёш энергиясини бевосита ютиш, айлантириш ва аккумуляция қилишда
фойдаланиш учун асос бўлади. Қуёш ҳавзаларида чуқурлик бўйича температуранинг градиенти
яққол намоён бўлади, бундай ҳолатга эришиш ҳавза ҳажмида конвекцияни у ёки бу усул билан
йўқотиш орқали амалга оширилади. Масалан, ҳавза чуқурлиги бўйича туз концентрацияси ва
мос равишда эритманинг зичлиги ортиб борадиган туз концентрацияси градиентига эга қуёш
ҳавзалари маълум. Улар ичидан эрувчанлиги температурага кучли боғлиқ бўлган тузлардан
фойдаланиладиган ҳавзаларни кўрсатиш мумкин. Қуёш нури сув ҳавзасига тушганда, сувнинг
термик кенгайиши эвазига унинг зичлиги пасаяди ва пастки сатҳда қизиган сув юқори сатҳга
қалқиб чиқиб иссиқликни ҳавога узатади. Юқорига қалқиб чиққан илиқ сувнинг ўрнини совуқ
сув эгаллайди, яъни табиий конвекция юз беради. Аммо, сув ҳавзасининг тубидаги сув ўта шўр
бўлса ва тузнинг эрувчанлиги температурага кучли боғлиқ бўлса, жараён бутунлай бошқача
кечади. Бундай шароитда конвекция юз бермайди, чунки қизиш давомида тузнинг эрувчанлиги
ортиши сабабли ҳавза тубидаги катта зичликли ўта шўр тузли эритманинг зичлиги камайиш
ўрнига ортади ва бу ҳодиса суюқликнинг илиқликдан кенгайиш таъсиридан устун келади.
Демак, сув ҳавзаси тубига яқин қатламлар қизиганда туз кристаллари тезда эритмага ўтиб,
унинг зичлигини оширади, бу эса иссиқликнинг ҳавза тубида жамланишига олиб келади.
Шундай қилиб, ҳавза сувидаги эрувчанлиги температурага кучли боғланган тузнинг маълум
миқдордаги эритмаси, ҳавзада табиий равишда сувнинг учта қатламининг юзага келишига
сабабчи бўлади: тўйинган тузли ўта шўр пастки қатлам, тузланганлик градиентига эга бўлган
камрок шўрли ўрта қатлам ва шўрланганлик даражаси кичик бўлган юқориги қатлам. Қуёш
нури радиациясининг ярмидан кўпроғи юқориги қатламларда ютилади, бироқ нурнинг учдан
биридан кўпроғи конвектив бўлмаган ўрта зонадан ўтиб пастки конвектив зонага киради ва бу
ерда жамланади. Ўрта зона иссиқлик изоляцияси каби таъсир қилади ва пастки қатламда
жамланган иссиқликнинг юқорига тарқалишини секинлаштиради .
Маҳаллий шароитда тузли эритмали қуёш ҳавзасида кечадиган иссиқлик маромларини
ўрганиш мақсадида, ўлчамлари 1000×1000×500 мм
3
бўлган темир қутидан фойдаланиб, қуёш
ҳавзасининг кичик макети яратилди. Қути деворлари орқали иссиқлик йўқолишларини
камайтириш мақсадида, унинг ички қисми қалинлиги 35 мм бўлган пенопласт билан қопланди.
Керакли даражадаги тузланганлик даражасини оддий ош тузи эритмасини қўшиш орқали
таминланди. Сув қатламларидаги температуралар тақсимотини узлуксиз назорат қилиш учун,
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
299
қути тубидан бошлаб ҳар 4 см да DS
18B20 русумли
температура датчиклари ўрнатилди.
Тадқиқотларда
DS
18B20 температура датчиклари ичида энг кенг тарқалган ва корпуси намликга
чидамли бўлган 3-Пин ТО-92 русумлиси уни сув муҳитида бемалол фойдаланиш имконияти борлиги
учун танлаб олинди. Қуёш ҳавзасининг тайёрланган макети СамДУ физика-кимё факультети
биносининг томига жойлаштирилди. Махсус кабеллар ёрдамида температура датчиклари Arduino
UNO аппарат платформаси орқали ҚЖФ кафедраси лабораториясидаги компъютерга уланди. Тузли
эритмали қуёш ҳавзаси макетидаги иссиқлик маромлари бир сутка давомида узлуксиз ўрганилди.
Эрталабки соат 6.00 дан кейинги куннинг эрталабки 6.00 гача вақт давомида сув ҳавзасининг
чуқурлиги бўйича температуранинг тақсимоти ва атроф-муҳит температурасининг ўзгариши
графиклари қуйидаги 1 – расмда келтирилган.
1 – расм.
Сув ҳавзасининг чуқурлиги бўйича температуранинг Суткалик тақсимоти ва атроф-муҳит
температурасининг ўзгариши графиклари.
Бу ерда 1- ҳавза тубига энг яқин жойлашган датчикдан олинган темпе-ратура маълумотлари.
Графиклардан кўриниб турибдики, тузли эритмали қуёш ҳавзаси қуёш нурланишини энергиясини
иссиқлик энергиясига айлантириб уни узоқ вақт давомида сақланиб қолишини таъминлаяпти. Шуни
эътиборга олиш керакки, ош тузи эрувчанлигининг температурага боғликлиги унча кучли эмас, шу
сабабли кейинги тадқиқотларни эрувчанлиги тем-пературага кучли боғланган тузли эритмаларда ўтка-
зиш ва маҳаллий шароит учун қуёш ҳавзаси қанчалик самарали эканли-гини аниқлаш масаласи
қўйилди. Шу билан бирга Ўзбекистондаги ўта шўр сув ҳавзаларида ҳам бундай тадқиқотларни олиб
бориш мақсадга мувофиқ эканлиги тавсия қилинди.
ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРИИ ФИЗИКИ ПОВЕРХНОСТИ
ТАШКЕНТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ЗА
ПОСЛЕДНИЕ ДВАДЦАТЬ ЛЕТ
Рысбаев Абдурашит, д.ф.-м.н, профессор Ташкентского государственного технического
университета, e-mail:
rysbaev@mail.ru
.
Нормурадов Муродулла, д.ф.-м.н, профессор Каршинского государственного университета
Джураев Шокиржон, д.ф.-м.н, профессор Термезского государственного университета
Саидахметов Пулат, к
.ф.-м.н, доцент Южно – Казахстанского государственного университета
Хужаниёзов Жуманазар, докторант, Ташкентского государственного технического университета
Бекпулатов Илхом, старший преподаватель, Институт пожарной безопасности МЧС РУз.
Игамов Бахром, докторант, Ташкентского государственного технического университета
Абраева Севара, ассистент, Термезского филиала Ташкентского государственного технического
университета
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
300
Турапов Илхом, докторант, Ташкентского государственного технического университета
Иргашев Суюндик, ассистент, Термезского филиала Ташкентской медицинской академии
Худайбердиева Мавлуда, ассистент, Термезского филиала Ташкентского агрорного университета
В докладе резюмируются результаты исследования возможности модификации структуры и
свойств поверхности монокристаллов кремния и синтеза новых тонкопленочных силицидов металлов
методом низкоэнергетической высокодозной имплантации ионов щелочных и щелочно-земельных
элементов и их практического применения. Основные достижения заключаются в следующем:
- изготовлена сверхвысоковакуумная (р=10
-7
Па) экспериментальная установка для отработки технологии
создания ионно-имплантированных структур и исследования их поверхности методами
низкоэнергетической электронной спектроскопии и дифракции медленных электронов. Прибор
позволяет проводить: термообработку образцов термическим прогревом, лазерным излучением с
плотностью энергии от 0,1 до 4 Дж
см
-2
с длиной волны λ=1,064 и 0,532 мкм, с длительностью импульсов
10-50 нс, ИК излучением с λ=1 мкм и длительностью импульсов несколько мкс; ионную имплантацию из
источников ионов в твердой и газообразной фазе; исследовать электронную и кристаллическую
структуру образцов методами электронной спектроскопии, микроскопии и дифракции медленных
электронов;
- установлено, что имплантация ионов Ва, В, Р и щелочных элементов с большой дозой приводит к
частичному образованию химического соединения между атомами Si и атомами легирующей примеси;
- определены электронные структуры Si (111) и Si (100) имплантированных ионами щелочных элементов
с разной энергией и дозой облучения. Показано, что увеличение дозы имплантации приводит к
уменьшению работы выхода, сужению запрещённой зоны и изменению границ энергетических зон;
- Обнаруженный эффект уменьшения энергии поверхностных и объемных плазменных колебаний
валентных электронов кремния наблюдаемый при имплантации ионов Ва
+
, В
+
и щелочных элементов
интерпретируется нами на основе двухжидкостной теоретической модели электронного газа с различной
диэлектрической проницаемостью сильным затуханием колебаний валентных электронов вследствии
нарушения кристаллической структуры кремния при больших дозах внедренных ионов;
- определены оптимальные режимы ионной имплантации и последующего отжига для формирования
эпитаксиальных пленок силицидов, с поверхностной структурой: Si(111) – 1x1 P, Si(100) – ( 3 х 3 ) R
30° – B, Si(111) – 4x4 Li, Si(111) – 1x1 Na, Si(111) – 2x2 Rb, Si(111) –2x2 Cs, Si(111) – 1x1 Ba, Si(100) – 2x2
Ba, Si(100) – 4x4 Na, Si(100) – 2х1 K, Si(100) – 2х4 Rb, Si(100) – 2х8 Cs. Предложены вакансионные модели,
объясняющие появление новых двумерных сверхструктур;
- Показано, что имплантация ионов Ва и щелочных элементов с энергией 0,5
1 кэВ и последующий
кратковременный прогрев при температуре 1500 К позволяет дополнительно очистить поверхность от
примесей. Ионно-имплантированная область с высокой концентрацией дефектов и внедренных
элементов выполняет роль геттерирующего слоя. Эффект дополнительной очистки достигается за счет
десорбции внедренных атомов, образующих соединения с примесными атомами (O
2
, S, C и др.);
- определены оптимальные режимы ионной имплантации и последующего отжига для формирования
гетерропереходов NaSi-Si, SiP–Si, SiB
3
–Si, BaSi–Si и т.д.;
- имплантацией ионов Р и В в разные стороны монокристалла Si(111) с последовательным понижением
энергии и дозы облучения (для Р
+
–сначала с энергией Е
0
=80 кэВ и дозой D=1,8
10
16
см
-2
, а затем с Е
0
=20
кэВ и D=1,8
10
15
см
-2
, для В
+
– Е
0
=80 кэВ и D=0,9
10
16
см
-2
, затем Е
0
=25 кэВ и D=3
10
15
см
-2
и Е
0
=10 кэВ,
D=1,8
10
15
см
-2
) и проведением последующего импульсного ИК или лазерного отжига с длиной волны
λ=1 мкм, получен термодатчик на основе p-i-n – перехода, обладающей высокой
термочувствительностью (2,1 мВ
К
-1
) диапазоне 20–500 К;
- Впервые показано, что гетеропереход BaSi – Si – имеет металлический характер проводимости и
поэтому может быть использован в качестве материала контакта для Si (и других полупроводников).
Гетеропереходы NaSi – Si имеют барьер и могут быть использованы в качестве p-n – перехода в
приборных структурах;
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
301
- Показано что имплантация ионов Ва
+
, Li
+
и Na
+
с энергией Е
0
=1 кэВ в начале до дозы, соответствующией
дозе амортизации D
a,
приводит к уменьшению поверхностной электропроводности Si (111), что
объясняется малой проводимостью аморфизированного поверхностного слоя. Дальнейшее увеличение
дозы ионов до 2
10
17
см
-2
приводит к увеличению
на 2-4 порядка, что связано с частичным образованием
пленки силицида;
- Исследованиями температурной зависимости электропроводности
(Т) ионно-имплантированных
образцов обнаружен редкий изгиб при температуре кристаллизации Т
кр
, соответствующей образованию
наноразмерных пленок силицидов ВаSi, LiSi и NaSi. Показано, что указанные силицидные пленки
обладают почти линейной температурной характеристикой электропроводности подобно
полупроводникам вплоть до температуры разложения силицидов Т
р
=1050-1250 К.
Литература
1. Rysbaev A.S., Khujaniyazov J.B., Rakhimov A.M., Bekpulatov I.R. Formation of Nanosize Silicides
Films on the Si (111) and Si (100) Surfaces by Low_Energy Ion Implantation. // Technical Physics, 2014,
V. 59, № 10, pp. 1526–1530.
2. Rysbaev A.S., Khujaniyazov J.B., Normuradov M.T., Rakhimov A.M., Bekpulatov I.R. Peculiarities
of the Electron Structurе of Nanosized Ion_Implanted Layers in Silicon. // Technical Physics, 2014, V. 59,
№ 11, pp. 1705–1710.
3. Юлдашев Ю.Ю., Рысбаев А.С., Хужаниязов Ж.Б., Рахимов А.М. Способ изготовления
полупроводникового термодатчика. Патент РУз. № IAP 04779, 10.10.2013 г.
4. Рысбаев А.С., Хужаниязов Ж.Б., Рахимов А.М., Бекпулатов И.Р. Способ дополнительной
очистки поверхности монокристаллов кремния. Патент № IAP 05720. от 30.11.2018 г.
5. A.S. Rysbaev, J.B. Khujaniyozov, I.R. Bekpulatov, A.M. Rakhimov. Method of Additional Clearing
of the Surface of Monocrystal Si (111).// Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron
Techniques. 2017, № 9, Р. 92–98. (№11. Springer, IF: 0.632).
6. A.S. Rysbaev, J.B. Khujaniyozov, I.R. Bekpulatov, A.M. Rakhimov, O.R. Pardaev. Effect of Thermal
and Laser Annealing on the Atom Distribution Profiles in Si (111) Implanted with P
+
and B
+
Ions.// Journal
of surface investigation: x-ray, synchrotron and neutron techniques, 2017, Vol. 11 No. 2, p.474-479.
(№11. Springer, IF: 0.632).
УДК 541.123:54621
Dostları ilə paylaş: |