CC BY
0
Если задача имеет решение и оно удовлетворяет (2), то выполняются следующие условия. Воспользуемся его геометрическим смыслом при определении решения задачи нелинейного программирования:
1) гиперповерхность (гиперплоскость);
2) определить существующие рамки решения проблемы;
3) определить верхний и нижний уровень и проверить его положение относительно гиперплоскости. Если решения нет, то диапазон имеет либо пустое множество, либо уникальное решение;
4) исходя из ограниченного диапазона, через максимальные (минимальные) точки следует определить кривую или прямую линию по гиперплоскости, то есть линию, проходящую через эти точки.
Список использованной литературы:
1. Gurbanguly Berdimuhamedow. Gara§syzlyga guwanmak, Watany, halky s6ymek bagtdyr.-A§gabat, Ylym, 2007 уу1.
2. Gurbanguly Berdimuhamedow. Tйrkmenistanda saglygy goray§y 6sdйrmegin у1ту esaslary.-A§gabat 2007 уу1.
3. Tйrkmenistanyn Prezidenti Gurbanguly Berdimuhamedowyn yurdy tazeden galkyndyrmak baradaky syyasaty.-A§gabat, TDNG, 2007 уу1.
4. Gurbanguly Berdimuhamedow. Tйrkmenistan-sagdynlygyn we ruhubelentligin yurdy.-A§gabat 2007 уу1.
© Инеров Б., Меляева О., Атаев Р., 2024
УДК 53
Пашикова Т. Д.
Преподаватель.
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
г. Ашхабад, Туркменистан Языева А. Б.
Преподаватель.
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
г. Ашхабад, Туркменистан
ФОТОПРИЕМНИКИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУР МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК
Аннотация
Разработаны высокоэффективные фотоприемники (ФП) видимого и УФ излучения на основе Аи-Ga2Oз(Fe)-n-GaAso.6Po.4 наноструктур. Были исследованы фотоэлектрические свойства Аи^а20з^е)-п-GaAso.6Po.4 наноструктуры фоточувствительность в видимой и ультрафиолетовой частях спектра, а также изучено влияние атома железа в оксидном слое на спектральную фоточувствительность.
Ключевые слова:
УФ фотоприемники, GaAso.6Po.4, МДП-структура, фоточувствительность, УФС-2 фильтр.
В последние годы во всем мире очень большое внимание уделяется вопросам разработки нанотехнологий для создания твердотельных структур. В области физики барьеров Шоттки нанотехнологии используются для создания высокоэффективных фотоприемников видимого и ультрафиолетового излучения [1-3].
Настоящая работа посвящена исследованиям фоточувствительности
Аи - Са203 — п — СаА50,бРо,4, Аи — Са2О3(Ре) — п — СаА5о,бРо,4 в области энергии фотонов Иу = 1,5 — 6,2 еУ с целью создания фотоприемников УФ излучения и определения ширины запрещенной зоны оксида Са203, легированного железом, и выяснению влияния оксида железа (Ре203) на спектр фототока барьеров Шоттки.
Для выяснения влияния оксида железа на спектр фототока ¡¡о, были созданы два типа МДП-структур на основе n-GaAso.6Po.4 : содержащая оксид железа и не содержащая. Технология изготовления таких структур и основные параметры фотодиодов на их основе подробно изложены в работах [4-6]. Структуры Au-Ga2Oз-n-GaAso.6Po.4, использовались для создания высокоэффективных фотоприемников ультрафиолетового излучения, не чувствительных к видимому свету, которые могут быть широко использованы для задач экологии.
Исследовались вольт-амперные (1-и), вольт-фарадные (С-и) характеристики и спектр фототока короткого замыкания 1ю^) в диапазоне энергий фотонов 1.5-5.5 eV при 300 К. Зависимость прямого темнового тока от напряжения 1(и), в интервале плотностей токов 10-7-10-2 А/см2 оказалось экспоненциальной 1=10 ехр^и/ркТ). Из этой зависимости определялся коэффициент идеальности структур р. В наших экспериментах в зависел от толщины промежуточного диэлектрического слоя б [8]. Из эллипсометрических, 1-и и С-и экспериментальных данных была установлена эмпирическая зависимость б от р. Это зависимость оказалось линейной: б=а(в-1), где эмпирический коэффициент а=125 А. Это эмпирическое соотношение служило для определения б и в других структурах по измеренным значениям
Р.
При освещении разных структур (с разными коэффициентами Р) ультрафиолетовым светом с энергией фотонов hv=3,4 eV нами была установлена оптимальная толщина оксидного слоя ^а20з) для создания УФ фотоприемников. Установлено, что оптимальная толщина составляет б=30-60 А. Основные результаты исследований фоточувствительности структур Au-окисел-n-GaAso.6Po.4 проиллюстрированы на рисунках. 1,2.
УФС-2 Au-Ga^Os-n-GaAso бРо.4
кеУ ^нм
Рисунок - 1 Рисунок - 2
На рис.1 представлены спектры фототока структур Au-окисел-n-GaAso.6Po.4 с различной толщиной диэлектрического слоя б=10-60 А (Р=1.08-1.50). В структурах с очень тонким диэлектрическим слоем (б=10 А, рис.1, кривая 1) не возникает препятствия для перехода фотодырок из полупроводника в металл, но зато велика вероятность перехода горячих фотоэлектронов из полупроводника в металл, что уменьшает коротковолновую ФЧ. В структурах, в которых б=47 А (Р=1.38), диэлектрический слой достаточно толст, чтобы заметно затруднить переход горячих фотоэлектронов из полупроводника в металл, но в то же время достаточно тонок, чтобы не сильно препятствовать переходу фотодырок из полупроводника в металл.
Здесь относительная коротковолновая ФЧ [Ц4.0 эВ) / 1ю^т)] в 1.5 - 2 раза выше, чем в структурах с очень тонким (6=10 А, Р=1.08) диэлектрическим слоем.
В структуре, содержащей нанооксидный слой (рис.1) с коэффициентом идеальности Р=1.38 (6=47 А), длинноволновой край и максимум фоточувствительности hvmax смещаются в сторону коротких волн, что вызывается квантовыми эффектами. Такие эффекты явно наблюдаются в структуре, содержащей оксидный слой Ga2Oз, легированный железом (рис.3).
В результате были разработаны высокоэффективные фотоприемники УФ излучения на основе Аи-Ga2Oз-n-GaAso.6Po.4 наноструктур с оптимальной толщиной оксидного слоя (6=30-60 А). Созданный ФП по конструкции и технологии выгодно отличается от известных GaAsl-xPx фотоприемников [9,10] и имеет более высокую ФЧ в коротковолновой УФ области спектра.
Разработанные фотоприемники можно использовать в экологическом диапазоне УФ части солнечного спектра Л=280-400 нм ^=3.1-4.43 eV). Фотоприемники в указанном диапазоне УФ излучения имеют практически постоянную ФЧ ^|=0.15 А/Вт).
Для применения ФП в качестве основного элемента интенсиметра и дозиметра спектр его токовой ФЧ корректируется светофильтром УФС-2 ^=2 мм, рис. 2). Использование фильтра УФС-2 вместо кварцевого окна в стандартном корпусе существенно смещает максимум спектра ФЧ в коротковолновую УФ область ^тзх=3.60 eV). Такой фотоприемник чувствителен только к УФ излучению экологического диапазона Л=280-400 нм (рис.2). Установлено, что при прямом солнечном освещении ФП с фильтром УФС-2, зависимость 1ю от плотности потока излучения Р в интервале Р=10-3-102 Вт/м2 линейная, т.е. 1ю=а-Р, где а - коэффициент пропорциональности для каждого ФП постоянная величина. Созданный ФП на основе Au-оксид-n-GaAso.6Po.4 использован для измерения интенсивности и дозы УФ излучения Солнца достигающей земной поверхности [11].
Проведенные исследования показали, что промежуточный оксидный нанослой (Ga2Oз) толщиной 6=30-60 А между полупроводником и металлом приводит к существенному увеличению коротковолновой фоточувствительности фотоприемников Au-оксид-n-GaAso.6Po.4. В результате технологических и экспериментальных исследований созданы GaAso.6Po.4 МДП наноструктуры и разработаны УФ фотоприемники нового типа на их основе. В области спектра Л=280-400 нм они имеют более высокую фоточувствительность по сравнению с известными GaAso.6Po.4 фотоприемниками. Разработанные и созданные фотоприемники могут найти широкое применение в экологическом приборостроении и практической медицине, а также в различных областях современной науки и техники.
В работах [7,8] при исследовании фоточувствительных Au-окисел-n-GaAso.6Po.4 наноструктур в УФ области спектра были обнаружены новые закономерности. В длинноволновой части спектра наблюдаются максимум hv=2,35 eV, а в коротковолновой части спектра при hv>5,1 eV наблюдался рост фоточувствительности с увелечением hv. Однако, в указанных работах не были выяснены природа длинноволнового максимума и причины коротковолнового роста 1ю при hv>5,1 eV. В данной работе уделено большое внимание изучению этого вопроса.
Для выяснения причины коротковолнового роста фототока при hv>5,1 eV исследовались наноструктуры Au-Ga2Oз(Fe)-n-GaAso.6Po.4/n+-GaAs [(100)-структура №1 и (111)-структура №2], изготовленные химическим методом. Для создания фотоприемников на основе n-GaAso.6Po.4 использовалась технология, аналогичная описанной в [1]. После химического травления смесью Вг2(4%)+С2НбОН(96%) с последующей промывкой в этаноле, поверхность n-GaAso.6Po.4 обрабатывалась этаноловым раствором бромида железа ^еВ^6Н20). Площадь слоя Аи в разных МДП структурах составляла 0.1-0.5 см2.
Основные результаты представлены на рис.3. Токовая фоточувствительность полученных фотоприемников при hv=3.5 эВ составляла Sp0.15-0.18 А/Вт, а вблизи hv=6.0 eV достигает ~0.25 А/Вт.
Рисунок 3 - Фотоприемник (а) и спектр фототока (СП) двух наноструктур (б). СП нормирван на равное число падающих фотонов
В видимой (2-3 eV) и УФ (5.0-6.1 eV) областях спектра обнаружены новые закономерности (рис.Зб). В длинноволновой части спектра наблюдается максимум hvmi=2.35 eV. Это, по-видимому, связано с образованием Fe2O3 с Egox=2.2 eV на границе раздела (рис.Зб). В УФ части спектра в интервале 5.0-6.1 eV наблюдается рост фоточувствительности с увеличением hv. При освещении hv>5 эВ в МДП наноструктуре начинается процесс лавинного умножения носителей заряда и слой диэлектрика [Ga2O3(Fe)] участвует в создании фототока.
Зависимость фототока Ifo в интервале 5.0-6.1 eV оказалась экспоненциальной. Это позволяет по методике, описанной в [12], определить Egox оксида Ga2O3(Fe), образованного на поверхности GaAso.6Po.4 (рис.4). В результате наших исследований значение Egox для Ga2O3(Fe) оказалось равным Egox~5.1±0.05 eV при 300 К. Таким образом, образование на поверхности GaAso.6Po.4 нанооксидного слоя железа создает в наноструктуре Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAs0.6P0.4 специфические свойства, имеющие важное научно-практическое значение.
Список использованной литературы:
1. Melebayev D. A new technological method of creation of semiconductor photodetectors of ultraviolet radiation //Journal Science and Tehnology in Turkmenistan. -2003, №7. -p. 38-48.
2. Melebayev D. High-efficiency photodetectors of ultraviolet radiation on basis of gallium phosphide MIS structures.//Proceeding of the VII International Scientific-practical conference "Modern information and electronic technologies" - "MIET-2006", Ukraine. Odessa, -2006, -p. 164.
3. Мелебаев Д, Туджанова И.Н., Исмаилов Д.Э., Мухамедоразова А.Х. Фотоэлектрические и электрические свойства наноструктур Au-Ga2O3-n-GaP с барьером Шоттки// Тр. XVI МНПК "Современные информационные и электронные технологии" - Украина, 0десса-2015, с.269-271.
4. Мелебаев Д. Фоточувствительность структур Au-окисел-n-GaPo.4Aso.6 в УФ области спектра. // Труды Российского совещания по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники. Новосибирск-2008. -с. 67.
5. Мелебаев Д. Фоточувствительность наноструктур Au-окисел-n-GaAso.6Po.4 в УФ области спектра// Тр. Российской конференции по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники. Новосибироск, 2015, с.128.
6. Вигдорович Е.Н., Гольдберг Ю.А. Дурдымурадова М.Г., Мелебаев Д., Царенков Б.В. Коротковолновая фоточувствительность поверхностно-барьерных структур: влияние промежуточного диэлектрического слоя// ФТП, -1991. -том 25, №8, с.1419-1422.
7. Мелебаев Д., Мелебаева Г.Д., Рудь В.Ю., Рудь Ю.В. Фоточувствительность и определение высоты
барьеров Шоттки в структурах Au-n-GaAs// ЖТФ. -2008. т.78, №1. С.137-142.
8. Card H.C., Rhoderick E.H. Studies of tunnel MOS diodes I. Interface effects in silicon Schottki diodes // J.Phys. D: Appl.Phys. - 1971. - V.4. - P.1589-1601.
9. Каталог "Hamamatsu" Фотоприемники Si, GaAsP, GaP. - Япония, 2012.
10.Бланк Т.В., Гольдберг Ю.А. Полупроводниковые фотопреобразователи для ультрафиолетовой области спектра// ФТП. - 2003, т.37, вып.9., с.1025-1055.
11.Melebaev D. Creation of Photodetectors of Solar Ultraviolet Radiation of Ecological Range// Problems of Use of Alternative energy Sources in Turkmenistan. Abstracts of ISQ, Ashkhabad.-2010. P.100.
12.Мелебаев Д. Гигантская фоточувствительность Au-Ga2Os(Fe)-n-GaP наноструктур в УФ области спектра// Нанотехника. -2014, №2(38), с.107-109.
© Пашикова Т.Д., Языева А., 2024
УДК 338.48
Ходжамгулыев А.
доцент кафедры физики Туркменского государственного архитектурно-строительного института.
Аннагелдиева М.
студент учительского училища имени Беки Сейтакова Дашагузского велаята.
Туркменистан, город Ашгабад
РОЛЬ МАТЕМАТИКИ В ФИЗИЧЕСКОМ МЫШЛЕНИИ Аннотация:
В статье рассматривается роль математики в физическом мышлении.
Ключевые слова: математика, физика.
Можно много говорить о центральной роли математики в развитии физики, но мы остановимся на вопросе о том, как математическое мышление влияет на физическое мышление.
Освежив память о наиболее важных особенностях математики и физики, мы сможем лучше понять роль, которую математика играет в физических теориях. В своей повседневной работе физик использует математику для вывода выводов из законов природы и для проверки обоснованности условных утверждений этих законов в конкретных ситуациях, с которыми он часто сталкивается или которыми интересуется. Чтобы это было возможно, законы природы должны быть сформулированы на математическом языке. «Однако вывод выводов из существующих теорий не является самой важной ролью математики в физике. Математика, или, точнее, прикладная математика, является средством достижения цели, а не хозяином этой ситуации.
Математика играет еще одну «суверенную» роль в физике. Смысл ее заключается в том, что мы говорили, обсуждая роль прикладной математики: чтобы быть объектом приложения прикладной математики, законы природы должны быть сформулированы на языке математики. Утверждение о том, что законы природы выражаются математическим языком, было сделано почти 300 лет назад. Сегодня безопаснее, чем когда-либо прежде. Чтобы показать важность использования математических понятий
