ЯРИМЎТКАЗГИЧЛАРДА ДИФФУЗИЯ ЖАРАЁНЛАРИ ВА УСУЛЛАРИ. ДИФФУЗИЯ УСУЛИ БИЛАН ЭЛЕКТРОН-КОВАК ЎТИШНИ ҲОСИЛ ҚИЛИШ Текст научной статьи по специальности «Физика»

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

О

R

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

ЯРИМУТКАЗГИЧЛАРДА ДИФФУЗИЯ ЖАРАЁНЛАРИ ВА УСУЛЛАРИ. ДИФФУЗИЯ УСУЛИ БИЛАН ЭЛЕКТРОН-КОВАК УТИШНИ ХОСИЛ

КИЛИШ

Мацолада диффуза усули билан электрон-ковак утишни хосил килишни кенг камровда ёритиб берилади.

Калит сузлар: Яримутказгич, диффузия, кристалл панжара, атомлар, электрон, ковак, цаттиц жисм, температура, диффузия коэффициентини.

В статье подробно освещено формирование электронно-дырочного перехода диффузионным методом.

Ключевые слова: полупроводник, диффузия, кристаллическая решетка, атомы, электрон, дырка, твердое тело, температура, коэффициент диффузии.

Диффузия усули яримутказгичларга киришмавий атомлар киритишда, яримутказгичларнинг электрофизик хоссаларини максадли бошкаришда, электрон-ковак утишларни хосил килишда электроника ва микроэлектроника саноатида, илмий тадкикотларда кенг кулланилади. Диффузия усулининг яримутказгичларни легирлашнинг бошка усулларига нисбатан бир канча афзаллик томонлари мавжуд:

1. Деярли ихтиёрий юзада юкори сифатли электрон-ковак утишни олиш мумкин.

2. Диффузия ускуналари жуда содда булиб, жараённи бошкариш осон ва содда математик моделлар асосида диффузия чукурлигини тезда аниклаш мумкин.

3. Диффузия усули электрон-ковак утишни олишда бошка усулларга нисбатан кулай усулдир.

Диффузия усули режалаштирилган яримутказгич асбоблар электрик тавсифномаларини деярли узгартирмаган холда олишга имкон беради. Ушбу усул асосан германий ва кремний асосида электрон асбоблар ясашда кенг кулланилади.

Ш.Уринов

Фаргона "Темурбеклар мактаби" Хдрбий лицейи физика фани укитувчиси

АННОТАЦИЯ:

АННОТАЦИЯ:

КИРИШ

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

О

R

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

Лекин жараённинг юкори температурада олиб борилиши диффузия усулининг камчилиги хисобланади. Чунки юкрри температурада

хажмига кириб колади, унда нуктавий ва бошка нуксонлар хосил булади. Бу эса электрон-ковак утишни олишда кушимча кийинчиликлар тугдиради.

МУ^ОКАМА ВА НАТИЖАЛАР

Модда концентрациясининг камайиши йуналиши буйича атомларнинг тартибсиз иссиклик харакати диффузия деб аталади. Диффузия жараёни модданинг барча агрегат холатларида кузатилади. Факат модданинг турли агрегат холатларида диффузия тезлиги турлича булади. Каттик жисмларда зарралар орасидаги богланиш кучли булгани учун ушбу жараён газлардагига нисбатан минглаб марта секин содир булади.

Яримутказгичларда диффузия икки хил булади:

1. Кимёвий мувозанат холатида булган кристаллдаги диффузия, яъни уздиффузия;

2. Кимёвий мувозанат холатида булмаган, кимёвий потенциал градиенти ортган кристаллдаги диффузия, яъни гетеродиффузия.

Кристалл панжарадаги диффузия жараёни атомларнинг бир мувозанат холатидан иккинчи холатга сакраши билан тавсифланади. Бундай сакраш узунлиги кристалл панжара доимийси тартибида булади. Агар каттик жисмда бирор бир элемент атомларининг концентрация градиенти хосил булса, у холда бутун хажм буйича бу атомлар сонини тенглаштиришга йуналган диффузия харакати вужудга келади.

Каттик жисмларда диффузия туфайли концентрациянинг тенглашиш жараёни факатгина юкори температураларда сезиларли амалга ошади. Ушбу холда зарраларнинг [1-3] харакат тезлиги кескин ортади. Паст (хона) температураларда эса каттик жисмларда диффузия жараёни умуман олганда содир булмайди.

Атомларнинг уз жойидан сакрашининг асосан уч хил механизми мавжуд

1. Тугунлардаги атомларнинг узаро урин алмашиниши мумкин (1а-расм).

2. Атомлар кристалл панжаранинг буш тугунлари (вакансиялар) буйича харакат килиши мумкин (1б-расм).

3. Атомлар тугунлараро харакат килиши мумкин (1в-расм).

яримутказгичларга бегона - бошкарилиши

диффуффузияланувчи киришмавий

атомлар

кийин,

Te3

Marepnan

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

1-расм.

Кристалл панжара тугунларида жойлашган атомлар уз мувозанат вазиятлари атрофида узлуксиз равишда тебраниб турадилар. Юкори температураларда бу атомларнинг баъзилари мувозанат вазиятида ушлаб турувчи потенциал тусикни енгишга етарли булган энергияни хосил килади. Натижада бундай атомлар кристалл панжара тугунларидаги мувозанат холатларидан тугунлараро номувозанат холатга утадилар. Ушбу холда Френкель нуксонлари (2а-расм) юзага келади (тугунлараро атом вакансия (буш тугун) комплекси).

Баъзи холларда иссиклик тебранишлари хисобига юзадаги атомлардан бири уз мувозанат холатидан номувозанат холатга утади ва у кристалл билан факат кисман боглик булиб колади. Ушбу холда Шоттки нуксонлари (2б-расм) хосил булади. Иссиклик тебранма харакати натижасида Френкель ва Шоттки эффекти буйича хосил булган вакансиялар кушни атомлар билан

2-расм.

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

hcchk^hk MyB03aHaTH mapouTuga KpucTarnga MatnyM MHKgopga BaKaHCH^nap KoH^mpayHACH MaB^yggup. YnapHHHr концeнтpaцнaсн TeMnepaTypa Syfiuna экcпoнeнцнaп KOHyH acocuga opTagu:

Nv ~ e-AE/kT (1)

6y epga, AEv - BaKaHCHA xpcun Synum энepгнaсн; k - Eon^MaH gouMuficu; T -KpucTarn TeMneparypacu (aSconroT TeMnepaTypa).

repMaHHH Ba KpeMHufi KpucTarn naH^apanapuga MyBo3aHarau BaKaHCH^nap кoнцeнтpaцнacн xoHa TeMneparypacuga 1013-1014 m-3 hh TamKun этagн Ba yHHHr MHKgopu TeMnepaTypa, myHHHrgeK KupumManap кoнцeнтpaцнacн Ba naH^apa HyKCOHnapu opTHmu SunaH opTagu. MacanaH, KpeMHufiga 1100-12000C TeMneparypanapga, TepMoguHaMHK MyB03aHaT mapouraapuga, Nv=1021^1024 m-3.

BaKaHCuanap кoнцeнтpaцнacн ~54025 m-3 ra eTraHga (atHH BaKaHCH^nap MHKgopu TyryHnap MHKgopuHHHr 10-3 % KHCMura muHnamraHga) KpucTarn эpнн Somnaögu.

Arap gu$$y3HA ®:apaeHHga aroMnapHHHr TapTuScu3 xapaKara Ty^afinu кoнцeнтpaцнa rpaguernu opTagu geS KapacaK, Mogga cupTura thk fiyHanumga SupnuK w3agaH SupnuK BaKT unuga yTaguraH gu$$y3HflnaHyBHH aroMnap okhmh Kyfiugaru TeHrauK SunaH H^oganamgu:

F = - D grad N (2)

Sy epga, F - gu$$y3HflnaHyBHH Mogga aroMnapu okhmh; D - Mogga aroMnapuHHHr gu$$y3HA кoэ$$нцнeнтн, CM2/ceK.; N - Mogga aroMnapu кoнцeнтpaцнacн, cm 3.

TeHrauKgaru MaH^ufi umopa gu$$y3HflHHHr KupumManap кoнцeнтpaцнacн KaMafiumu fiyHanumuga SynaeTraHHHu Sungupagu. Arap gu^^y3uanaHyBHH Mogga aroMnapu кoнцeнтpaцнacн Sup fiyHanum Syfiuna y3rapca, y xonga (2) TeHrauK Kyfiugaru KypuHumHH onagu:

F = -D • cN/ßx (3)

Sy epga, cN/cX - gu^^y3uanaHyBHH KupumMaHHHr кoнцeнтpaцнa rpaguemu. (2)- Ba (3)-u^oganap fflBeH^puanHK $h3hk ohhm Ohk ToMoHugaH ugean ra3 Ba KopumManapga gu$$y3HA ^apaeHHHH u^oganam ynyH TaKnu^ KH^uHraH эgн. KefiuHHanuK Sy u^oga KaTTHK ^HCMnapgaru gu$$y3HA ®;apaeHHHH u^oganam ynyH x,aM ypuHHH экaнпнгн HcSoraaHgu. YmSy (2)-H$oga OuKHHHr SupuHHH KoHyHH geS wpuTunagu. YmSy TeHrauKHHHr MatHocu KySugaruna:

1066

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

o

R

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

^apaeHu By^ygra Kegumu ynyH agöaira кoнцeнтpaцнfl rpagueHTu opramu KepaK.

OHKHHHr hkkhhhh KOHyHH MyHagumura tuk öygraH uxTuepufi

TeKHcnHKra Kupuö öopraH KupumMagapHuHr TyngaHum Te3nnrHHH aHuKgafigu:

MKopugaru u^ogagapga кoэ$$нцнeнтн KupurnMaHuHr

кoнцeнтpaцнaснгa öofhhk эмaс, geö xucoögaHagu. OuKHuHr hkkhhhh KOHyHH öapna ^apaeHgapu ynyH MyxuM axaMH^Tra эгa Ba rnyHHHr ynyH x,aM

ygap TeHrgaMagapu geö aTagagu.

кoэ$$нцнeнтн D acocufi KaTTaguKgapgaH öupu xucoögaHagu. Ymöy KaTTanuK [4-10] KupumMaBufi aTOMnapHHHr öoFnaHum энepгнacнгa, KpucTagggaru BaKaHcuagap MHKgopura, KpucTagg naH^apa gouMuficura Ba 6omKa öup KaHna KairaguKgapra öoFguK öygagu. ^aTTuK ^ucMgapga кoэ$$нцнeнтннн aHuKgarnga ra3gap ynyH nuKapugraH кoэ$$нцнeнтн

u^ogacugaH ^ofigagaHugagu. OaKaT ra3gapgaH ^apKgu paBurnga KpucTaggapga aTOMgapHuHr эgeмeнтap Kynumu KpucTagg naH^apa gouMuficu a opKagu u^oganaHagu (3-pacM).

fflyHuHr ynyH xaM KpucTaggapga кoэ$$нцнeнтн Kyfiugaruna

öN/öt = D ö2N/öx2 (4)

3-pacM.

u^ogagaHagu:

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

D = Ko a1 It (5)

бу ерда, Ко - кристаллнинг тузилиши ва диффузия механизмига боглик булган коэффициент.

Х,ажмий марказлашган кубсимон панжара учун диффузия буш тугунлар (вакансиялар) буйича амалга ошаётган булса, Ко = 1/8 га, тугунлараро амалга ошаётган булса Ко = 1/24 га тенг булади.

Бирор мувозанат холатда атомнинг туриши мумкин булган уртача вакт:

t = То exp(AE/kT)

бу ерда, То - кристалл панжара тугунларидаги атомларнинг хусусий тебраниш даври оркали аникланувчи (~10-3 с) доимий.

(5) ифодани хисобга олган холда диффузия коэффициенти учун куйидаги тенгламани ёзиш мумкин:

D = Do• exp(-AEfkT) (6)

бу ерда, Do = K a2/t0.

(6) ифодада, ЛЕ - диффузиянинг фаолланиш энергияси, яъни атомнинг кристалл панжарада бир бирликка сакраши учун керак булган энергия; к -Больцман доимийси (к = 8,610-5 эВ/град).

(6) ифода киришмавий атомларнинг кристалл панжаранинг вакансиялари хдмда тугунлари буйича уздиффузияси ва диффузияси учун уринлидир. Демак, диффузия коэффициенти берилган концентрация градиентидаги модда атомлари окими зичлиги катталигини аниклайди. Яримутказгичларда киришмавий атомлар диффузияси тезлиги уларнинг чегаравий эрувчанлигига тескари пропорционалдир. Одатда киришмавий атомларнинг тугунлараро диффузия тезлиги панжара вакансиялари буйича диффузия тезлигидан анча юкори булади.

REFERENCES

1. Камаров Ф. Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Наука и техника, 1980. -164 с.

2. Белый А. В., Карпенко Г. Д., Мышкин Н. К. Структура и методы создания износостойких поверхностных слоев. М.: Наука и техника, 1991. -175 с.

Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor

о

R

VOLUME 2 | ISSUE 11 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7

3. Белый А. В., Кукареко В.А., Лободаева О. В., Таран И. И., Ших С. К. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов. Мн.: Наука и техника, 1997. -185 с.

4. Равшанбек Эргашев, Салим Отажонов. Улучшения характеристики фотоэлементов на основе p CdTe - n CdS и p CdTe - n CdSe при термоциклирование в области альтернативных источников энергии/Научно-технический журнал акционерной обществе "Узбекгидроэнерго"., 2022. С.78-79.

5. Atakulov, S. B., Zainolobidinova, S. M., Nabiev, G. A., & Tukhtamatov, O. A. (2012). Effect of the structural features of polycrystalline semiconductor films on the formation of anomalous photovoltage: I. Phenomenon mechanism. Semiconductors, 46(6), 708-713.

6. Atakulov, S. B., Zainolobidinova, S. M., Nabiev, G. A., & Tukhtamatov, O. A. (2012). Effect of the structural features of polycrystalline semiconductor films on the formation of anomalous photovoltage: II. Comparison with experiment. Semiconductors, 46(6), 714-718.

7. Atakulov, S. B., Zaynolobidinova, S. M., Nabiev, G. A., Nabiyev, M. B., & Yuldashev, A. A. (2013). Theory of transport phenomena in polycrystalline lead chalcogenide films. Mobility. Nondegenerate statistics. Semiconductors, 47(7), 879-

8. Алимов, Н. Э., Зайнолобиддинова, С. М., Отажонов, С. М., Халилов, М. М., Юсупова, Д. А., & Якубова, Ш. (2016). Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий. Журнал физики и инженерии поверхности.

9. Онаркулов, К. Э., & Зайнолобидинова, С. М. (2022). СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ПОЛУПРОВОДНИКОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЭФФЕКТА АНОМАЛЬНОГО ФОТОНАПРЯЖЕНИЯ. PEDAGOGICAL SCIENCES AND TEACHING METHODS, 13(2), 228-232.

10. Зайнолобидинова, С. М., & Хамракулова, М. (2017). МОДЕЛЬ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВЫСОТЫ БАРЬЕРА НА ГРАНИЦА ЗЕРЕН. In Успехи науки 2017 (pp. 12-15).

883.