Ө. Ж. Абдуманапов



жүктеу 76.3 Kb.
Дата28.04.2016
өлшемі76.3 Kb.
А.Ясауи университетінің хабаршысы, №3, 2012

Ө.Ж.АБДУМАНАПОВ

физика-математика ғылымдарының кандидаты,

А.Ясауи атындағы ХҚТУ-нің аға оқытушысы
Б.А.АМИРОВА

А.Ясауи атындағы ХҚТУ-нің магистранты


ҚАБЫРШЫҚ ТҮРІНДЕГІ АМОРФТЫ КРЕМНИЙДІ БҰРЫШПЕН ТОЗАҢДАТҚАН КЕЗДЕГІ ҚАСИЕТТЕРІ
Сравнение свойств аморфных пленок кремния, напыленных нормально и под углом к подложке, показало влияние «столбчатой» микроструктуры, образующейся в последном случае, на электрические и оптические свойства пленок.
Comparison of Properties of amorphous films of the silicon which has been raised dust normally and at an angle to a substrate, showed influence of the latter case on electric and optical properties of films.
Қабыршық түріндегі гидридтелген аморфты кремнийдің кеңістіктік біртексіздігі химиялық біртексіздігімен үйлеседі. Жағдайлар қатарында бұл біртексіздік «бағаналы» құрылым тәрізді анықталады: қабыршық 0,01-ден 10 мкм-ге дейінгі диаметрге тең болған «бағаналардан» құралады. Аморфты қабыршықтың микроқұрылымы елеулі дәрежеде оның қасиеттерін анықтайтындығы белгілі. Алайда қабыршықтың «бағаналы» микроқұрылымы оның физикалық қасиеттеріне нақты қалай әсер ететіндігі қазіргі күнге дейін анық емес.

Бұл жұмыстың мақсаты – «бағаналы» құрылымның қабыршық түріндегі аморфты кремнийдің электрлік және оптикалық қасиеттеріне әсерін анықтау.

Жұмыстарда электронды микроскопия әдістерімен, «өздігінен қараю» эффекті нәтижесі арқылы Ge-дің аморфты қабыршағында қалыпты конденсация бұрышына ауытқу арқылы «бағаналар» астарларына көлбеуліктерден микроқұрылым жасалатындығы көрсетілген. Конденсация бұрышының ұлғаюымен «бағаналардың» қисаюы да ұлғаяды, осы мезетте олар іріленеді де, бөліне бастайды. Аморфты қабыршықтардың «бағаналы» микроқұрылымын шыныдан жасалған астарға дейінгі бұрышпен аралас күйден тұратын қабыршықты тозаңдандыру арқылы жасаған (вакуум Па, тозаңдандыру жылдамдығы 40-80, астарға нормаль бағыты және тозаңдандыру бағыты арасындағы конденсация бұрышы және , қабыршақтың қалыңдықтары - ~ 0,3мкм) .

Қабыршықтың құрылымын келесі тәсілдер арқылы бақыладық.



Жарықтандырушы электронды микроскоптық әдіс (бұл әдісте дәлдігі 5-ге тең болған ЭВМ-100А маркалы микроскопынан пайдаландық). 1-суреттен көрініп тұрғандай, қабыршықтың микроқұрылымы анизатропты қасиетке ие. Қабыршықты құраушылардың өлшемі 100-нен аспайды.

Рентгендік сәулелердің толық сыртқы шағылуын зерттеу әдісі. Өлшеулер үшкристалды спектрометрлерде жүргізілді. θ температурада

А.Ясауи университетінің хабаршысы, №3, 2012
Абдуманапов Ө.Ж., Амирова Б.А. Қабыршық түріндегі аморфты кремнийді бұрышпен тозаңдатқан...

тозаңдандырылған кезінде және 20 немесе С астарлар қабыршықтардың 0,1мкм аралықтағы бетке ие екендігі көрсетілген. Күйдіру беттің рельефін өзгертпейді. Қалыпты тозаңдандырылған қабыршықтар тегіс бетке ие. Беттің тегістігі «бағаналардың» бетіне шығуына негізделген.



Электроөткізгіштіктің анизатропиясын зерттеу әдісі: бұрышпен тозаңдандырылған Si аморфты қабыршықтар үшін қатынасының шамасы ~ 2-ні құрайды; бұрышпен тозаңдандырылған Ge аморфты қабыршықтар үшін ол ~ 3,5-ке тең болды . Қалыпты тозаңдандырылған қабыршықтар үшін электр өткізгіштіктің анизатропиясы анықталмаған.

Жүргізілген зерттеулер біздің «бағаналы» микроқұрылымды қабыршықтар «бағаналардың» 100-нен аспайтын көлденең қимасына ие екендігін тұжырымдады.



конденсация бұрышын ұлғайтқанда германий мен аморфты кремнийдің қабыршықтарының физикалық қасиеттерінің қатары елеулі өзгеретіндігі экспериментте көрсетілді, 2-суреттегі салыстырмалы координаталар арқылы бейнеленген.

3а-суретте қалыпты және бұрышпен тозаңдандырылған Si аморфты қабыршықтың электрөткізгіштігінің температуралық тәуелділігі көрсетілген.



-та кремнийдің термикалық тозаңдандырылған аморфты қабыршықтардағы өткізгіштігінің физикалық механизмі елеулі дәрежеде зерттелген . Төмен температураларда Мотт заңы орындалады. ~, бұл жерден шығатыны, -де тозаңдандырылған қабыршықтардағы Ферми деңгейінің күй тығыздығы - -ге тең. Анағұрлым жоғары температураларда тәуелділігі бақыланады, мұндағы эВ немесе (одан да жоғары температураларда) =0,4эВ. Бұл жердегі оптикалық зонаның ені =1,35эВ. Валентті зонадан өткізгіш зонаға ауысулар () кристаллизациялану температураларына дейін анықталмайды ( ~С және одан жоғары). Термикалық тозаңдандырумен алынған Si аморфты қабыршықтарында күй тығыздығының толық энергетикалық диаграммасы орнатылған . Ферми деңгейі -ден 0,4эВ қашықтықта орналасқан, активация энергиясын эВ электрондардың Ферми деңгейінен өткізгіш зонаның күй тығыздығының соңына ауысуымен байланыстыруға болады.
А.Ясауи университетінің хабаршысы, №3, 2012
Абдуманапов Ө.Ж., Амирова Б.А. Қабыршық түріндегі аморфты кремнийді бұрышпен тозаңдатқан...

1-сурет 2-сурет



1-сурет.- бұрышпен отырғызылған Si аморфты қабыршықтың «бағаналы» микроқұрлымының микрофотографиясы ×10 000.

2-сурет. Ge(1-5) және Sі(6) аморфты қабыршықтың конденсациясы бұрышынан (электр өткізгіш логарифмының (1,6), тығыздықтың (2), кристализация температураларының(3), сыну көрсеткішінің(4) және оптикалық жұтылу шегінің жағдайының(1-5)) Р қасиеттерінің салыстырмалы өзгеру тәуелділігі.
Күйдіруден кейін қисығы параллель ығысады, ол Ферми деңгейінде күй тығыздығының азаюына алып келеді және әдетте қанықпаған байланыс санының азаюымен байланысады. Ұзақ уақыт күйдіргенде =0,4эВ энергияға ие. қисығының аумағы пайда болуы мүмкін және 500-600С-де тозаңдандырылған қабыршықтар үшін =0,7эВ (3а-сурет, 3 қисық), ол зона-зона ауысуға сәйкес келеді.

-та тозаңдандырылған қабыршақтар үшін тәуелділіктері мұндай қалыпты тозаңдандырылған қабыршық үшін ажыратылады. Өткізгіштің Мотт заңына бағынатын температура аралығы анағұрлым төмен температуралар облысына ығысады. Бұл Ферми деңгейіндегі күй тығыздығының азаюы жөнінде куәлік береді. Ge аморфты қабыршықтары үшін де 0-ден 70С-қа дейін ұлғайғанда Ферми деңгейіндегі күй тығыздығының 2,2*-дан 2,2*-қа дейін азаятындығы белгілі. 3а-суреттегі 4-7 қисықтары жеке аумақтарға сәйкес келетін активация энергиясының өзгеруі жөнінде куәлік береді.

А.Ясауи университетінің хабаршысы, №3, 2012
Абдуманапов Ө.Ж., Амирова Б.А. Қабыршық түріндегі аморфты кремнийді бұрышпен тозаңдатқан...



3-сурет

3-сурет. Қалыпты (1-3) және 70С бұрышпен (4-7) тозаңдандырылған Si аморфты қабыршықтың электр өткізгіштігінің температуралық тәуелділіктері, негізгі күйде (1,4), бірінші (2,5), екінші (3,6) және үшінші (7) күйдіруден кейін (а), қалыпты (1,3) және70С бұрышпен (2,4) тозаңдандырылған Ge (1,2) және Si (3,4) аморфты қабыршықтарының оптикалық жұтылу коэффициенттерінің спектралды тәуелділіктері (б)


3б-суретте қалыпты және бұрышпен тозаңдандырылған Ge және Si аморфты қабыршықтары үшін жұтылу шеттеріне сәйкес келетін спектральды облыстағы оптикалық жұтылуды өлшеу нәтижелері келтірілген. Екі зат үшінде конденсация бұрышының ұлғаюымен жұтылу коэффициентінің 30-40%-ға азаятындығы көрініп тұр, жұтылу шеттері үлкен энергиялар жағына ығысады, қисықтарының иілуі облысында азаяды; Урбах соңғы жұтылу коэффициентінің үлкен мәніне ие аз энергиялар жағына ығысатыны белгілі . Көрініп тұрғандай, Si аморфты қабыршықтары үшін келтірілген мәліметтер бұрышпен тозаңдандырғанда реттелудің азаятындығы жөнінде куәлік береді.

Конденсация бұрышын ұлғайтқан кезде Ge қабыршығы үшін сыну көрсеткіші 4,2-ден 2,8-ге дейін азаяды және Si қабыршығы үшін 3,7-ден 2,8-ге дейін азаяды. бұрышпен тозаңдандырылған Si аморфты қабыршықтарының қалыпты тозаңдандырылған қабыршықтардан айырмашылығы, олардан фотоөткізгіштік байқалды ( ағында оның шамасы , фотонның энергиясы , қуаты ~). Бұл айғақты сапалы түрде былай түсіндіруге болады. «Бағаналы» құрылым Ферми деңгейінде күй тығыздығының азаюына және зона соңының бойлығының азаюына әкеледі. Si аморфты қабыршықтары



А.Ясауи университетінің хабаршысы, №3, 2012
Абдуманапов Ө.Ж., Амирова Б.А. Қабыршық түріндегі аморфты кремнийді бұрышпен тозаңдатқан...

үшін әдетте ақаулармен байланыстыратын -ден 0,4эВ ара қашықтықта оқшауланған күй сызықтарының болуы сипаттамалы. Конденсация бұрышының қабыршықтың қасиетіне әсері былай негізделген, «бағаналы» құрылымды қабыршықтарда «бағана» қабырғалары есебінен беттік эффективті қимасы бірнеше реттілікке ұлғайған болып шығады. Беттегі құрылымдық релаквация беттің астындағы қабат атомдары арасындағы байланыс күшіне өзгеріс енгізеді. Қатты дамыған бетте бұл қозғалыс саңылауында күй тығыздығының елеулі өзгеруін және сәйкесінше, электрлік және оптикалық қасиеттерінің өзгеруін қамтамасыз етеді. Адсорбцияның үлкен рөлі мына фактормен сипатталады, оттегі қатынасқанда, бұрышпен тозаңдандырылған қабыршықтың қасиеттері қаттырақ өзгереді.



Астарда қалыпты және бұрышпен тозаңдандырылған аморфты қабыршықтардың қасиеттерін салыстыру, «бағаналы» микроқұрылымның соңғы жағдайда туындаған, қабыршықтың электрлік және оптикалық қасиеттеріне әсерін көрсетті.
ӘДЕБИЕТТЕР

  1. Бонч-Бруевич В.Л. Вопросы электронной теорий неупорядоченных полупрводников. /Успехи физ.наук, 1983, т.140. №4, с.583.

  2. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в неупорядоченных веществах. Т.2. М.: Мир, 1982, с. 374.

  3. Nachodkin N. G., Shaldervan A.J. Effekt of vapour incidence angles on profile and propertries of condensed films. – Thin Solid Films, 1972, v. 10, № 1, р. 109.

  4. Nachodkin N. G., Shaldervan A.J., Bardamid A. F., Chenakin S.P. Structural peculiarities of amorphous germanium films. – //Thin Solid Films, 1976, v. 34, №1. Р.21.

  5. Nachodkin N. G., Bardamid A. F., Shaldervan A. J. Depth profiling of oxygen in amorphous germanium films by secondary oin mass-spektrometry. -Thin Solid Films, 1980, v. 65, №1. Р.209.

  6. Pandya D.K., Rastogi A.C., Chorpa K.L. Obliquely deposited amorphous Ge films, I. Growth and structure. //J. Appl. Phys., 1975, v.35, №7. Р.2966.

  7. Chorpa K.L., Pandya D.K. Obliquely deposited amorphous Ge films, I Optical properties. //Phys. Status solidi (a), 1976, v. 36 №2. Р. 725.

  8. Chorpa K.L., Pandya D.K. Obliquely deposited amorphous Ge films, II. Elektrical properties. // Phys. Status solidi (a), 1976, v. 36 №1. Р. 89.

  9. Barthwal S.K., Chorpa K.L. Thermoelectrik power of amorphous germanium films.// Phys. Status solidi (a), 1976, v. 36 №2. Р. 533.

  10. Голикова О.А., Андреев А.А., Мездрогина М.М., Казанин М.М. Проводимость аморфного кремния в зависимости от электрического поля и температуры. //Физика и техника полупроводников, 1980, т. 14, №9, с. 1859.

  11. Голикова О.А., Андреев А.А., Мездрогина М.М., Казанин М.М. Плотность состояний и подвижность электронов в аморфным кремнии. –ФТТ, 1982, т. 16, № 3, с.572.






©netref.ru 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет