Oʼrtа mаxsus tаъlim vаzirligi zаhiriddin muhаmmаd bobur nomidаgi

1.4 §. Кўп компонентали гетеротузилмаларнинг ривожланиш истиқболлари, ҳамда фан ва ишлаб чиқаришда қўлланилиши
Замонавий юқори технологиялар, шу жумладан янги ахборот технологиялари соҳасидаги ютуқлар электрон материалшунослик ва қаттиқ жисмлар физикасининг ютуқлари билан боғлиқ. А³В⁵ бирикмаларига асосланган материаллар, айниқса, тўртламчи ва бешламчи қаттиқ қоришмалар ва улар асосидаги гетеротузилмалар алоҳида қизиқиш уйғотади. Бу эрда А³ - Менделеев жадвалининг учинчи гуруҳ элементлари (Al, Gа, In), В⁵ - бешинчи гуруҳ элементлари (P, As, Sb).
Тўртламчи қаттиқ қоришмаларда тақиқланган зона кенглигини, кристалл панжаранинг даврини ва бешламчи тизимларда эса иссиқлик кенгайиш коэффициентини ҳам мустақил бошқариш имконияти мавжуд. Шундай қилиб, беш компонентли қаттиқ қоришмаларда учта компонентанинг концентрациясини мустақил равишда ўзгартириш ва шунинг учун уларнинг хоссаларини мустақил равишда ўзгартириш имконияти мавжуд. Бу шубҳасиз, бешликли қаттиқ қоришмаларнинг афзаллигидир.
Бугунги кунга келиб, асосан А³В⁵ бирикмаларига асосланган қаттиқ қоришмалар самарали фото ва ёруғлик чиқарадиган диодлар, гетеролазерлар ва кенг спектрли диапазонда ишлайдиган қаттиқ жисмли электрон қурилмалар ва бошқа қурилмаларнинг бутун бир синфи шаклида амалга оширилди.
Бироқ, кўп компонентали қаттиқ қоришмаларнинг аксарияти термодинамик нотурғунликнинг кенг соҳаларига эга. Экспериментал тадқиқотлар натижаларини таҳлил қилиш қаттиқ қоришмалар таркибий қисмлар сонининг кўпайиши билан термодинамик нотурғунликнинг соҳалари кенгайишини кўрсатди. Термодинамик нотурғунлик соҳасида, маълум ҳарорат ва таркибларда ўстирилганда яримўтказгичларнинг бир жинсли қаттиқ қоришмалари беқарор бўлиб, ўзгарувчан таркибли даврий тузилмаларга ажралади. Ушбу қаттиқ қоришмаларга асосланган қурилмалар нисбатан кам деградацияланиши таъкидланган.
Авваллари технологларнинг асосий мақсади барқарор, бир жинсли қаттиқ қоришмалар олиш эди. Натижада, таркиблари кетма- кет жойлашувчи тузилмаларни олиш бўйича экспериментал ишлар тасодифий характерга эга бўлди. Бугунги кунда бир қатор муаллифлар таркибни модуляция қилиш ҳодисасидан наногетеротузилмаларни олиш учун фойдаланиш мумкин деб ҳисоблайдилар. Даврий модуляцияланган кимёвий таркибли наноўлчамли плёнкалар нано- ва оптоэлектроник қурилмалар яратиш учун истиқболли материалдир.
Бугунги кунда тўртламчи қаттиқ қоришмаларнинг термодинамик нотурғунлик соҳаларидаги хоссалари нисбатан тўлиқ ўрганилди. Амалий қўлланилиш доирасини кенгайтириш учун беш компонентли қаттиқ қоришмаларнинг термодинамик нотурғунлик соҳаларини ўрганиш қизиқарлидир.
1-жадвалда термодинамик нотурғунлик соҳаларида тушадиган қаттиқ қоришмаларнинг изодаврий таркиблари интерваллари ва ушбу таркибларга мос келадиган тақиқланган зона кенглиги қийматлари кўрсатилган. Ҳисоб-китоблар шуни кўрсатадики, AlGaInAsP, AlGaSbPАs, InGaSbPАs бешламчи қаттиқ қоришмалар учун таглик ва эпитаксиал қатлам ўртасида панжарани δ = 0,1% мос келмаслиги гетерочегарада кучланишларни келтириб чиқаради, бу эса спинодал парчаланишни олдини олади. Бошқа беш компонентли тизимларда эластик кучланишлар спинодал парчаланишларга тўсқинлик қилмайди, лекин термодинамик нотурғунлик соҳаларини чегараларини бироз торайтиради.
Спинодал парчаланишнинг энг кенг соҳалари In_хAl_yGа_1-х-уАs_zSb_1-z/GaSb, Аl_хGа_yIn_1-х-уSb_zАs_1-z/InАs, In_хАl_yGа_1-х-уP_z Sb_1-z/GaSb, АlInP_хSb_yS_1-х-у/InАs беш компонентали гетеросистемаларда кузатилади. Кўриб чиқилган гетеросистемаларда қаттиқ қоришмадаги алюминий концентрациясининг ошиши билан спинодал парчаланиш соҳаси сезиларли даражада кенгаяди. Беш таркибли GаInP_хSb_yАs_1-х-у/InАs қаттиқ қоришмаларида спинодал парчаланиш соҳаси сурма миқдорининг кўпайиши билан сезиларли даражада кенгаяди.
Тадқиқотлар шуни кўрсатдики, эпитаксия ҳароратининг кўтарилиши нотурғунлик соҳасини торайтиради. Аммо, эпитаксия ҳароратини сезиларли даражада ошириш имкониятлари ишлатилган тагликларнинг ва унда кристалланган қаттиқ қоришмаларнинг нисбатан паст эриш ҳарорати билан чекланган. Шундай қилиб, ушбу қаттиқ қоришмалар спинодал парчаланиш соҳасида уларга асосланган модуляцияланган тузилмаларни олиш нуқтаи назаридан қизиқиш уйғотади.
Мунтазам эритмалар моделида, гетерочегарадаги кучланишларни ҳисобга олган ҳолда, бир қатор бешламчи қаттиқ қоришмалар учун критик таркиблар ва ҳароратлар ҳисоблаб чиқилган. Бир қатор бешламчи қаттиқ қоришмалар учун спинодал парчаланишнинг критик ҳарорати 700-1450 К қийматларни қабул қилиши аниқланди, бу кўриб чиқилаётган бешламчи қаттиқ қоришмаларининг кўпчилиги учун одатий эпитакси ҳароратларга тўғри келади (2-жадвал). Бинобарин, суюқ фазали эпитаксия ёрдамида бешламчи қаттиқ қоришмаларнинг кўпчилигига асосланган даврий модуляцияланган кимёвий таркибга эга наноўлчамли плёнкаларни олиш имконияти мавжуд.
Спинодал парчаланиш соҳасидаги синтез қилишда бешламчи қаттиқ қоришмаларни мумкин бўлган қурилмаларда қўлланилишининг вариантлари 3-жадвалда келтирилган. Кўриниб турибдики, бир қатор кўп компонентали қаттиқ қоришмалар учун термодинамик нотурғунлик соҳасинининг ўзлаштирилиши уларни амалий ривожланиши чегараларини сезиларли даражада кенгайтириши керак. Уларнинг ахборот тизимларини техник базасида ишлатиладиган электрон қурилмалар учун материаллар сифатида қўлланилиши кенгаяди.

2-жадвал
Таркибнинг ўзгариши чегаралари ва термодинамик нотурғунлик соҳасидаги тақиқланган зоналар кенглиги [34; 1068-1086 бб.]

Гетеротизим	Таркибнинг ўзгариши чегаралари	Тақиқланган зоналар кенглиги, эВ (А, мкм)
1	2	3
AlxGaylnl-x-y SbzAsl-z/InAs	0,01 0,0 < у < 0,9 0,18	0,35-1,65 (0,75-3,54)
GazIn1-z PxSbyAsl-x-y/InAs	0,0 0,1	0,35-0,6 (2,07-3,54)
Alzlnl-z PxSbyAsl-x-y /InAs	0,0 0,0	0,5-1,6 (0,78-2,48)
AlxGaylnl-x-yAszPl-z/InP	0,1 0,12	1,3-1,5 (0,83-0,95)
AlxGayInl-x-ySbzPl-z/InP	0,0 0,0	1,3-1,94 (0,63-0,95)
GazIn1-zSbxAsyPl-x-y/InP	0,1 0,0 < у < 0,9 0,14	0,75-1,2 (1,03-1,65)
AlzInl-zSbxAsуPl-x-y/InP	0,0 0,0 < у < 0,9 0,12	1,26-1,8 (0,98-0,69)
InxAlyGal-x-yPz Asl-z/GaAs	0,3 < x < 0,48 0,2 < у < 0,7 0,6 < z < 0,83	1,7-2,15 (0,58-0,73)
InzGal-zSbxPyAsl-x-y/GaAs	0,1 < x < 0,2 0,34 < у < 0,6 0,0	1,62-1,8 (0,69-0,77)
InxAlyGal-x-yAszSbl-z/GaSb	0,1 0,05 < у < 0,9 0,08 < z < 0,62	0,22-1,6 (0,78-5,64)
InxAlyGal-x-yPzSbl-z/GaSb	0,1 0,0	0,6-53 (2,1-0,81)
AlzGal-zPxAsySbl-x-y/GaSb	0,0001 < x < 0,04 0,006 < у < 0,076 0,22	1,0-1,7 (0,72-24)
InzGal-zPxAsySbl-x-y/GaSb	0,001 < x < 0,5 0,0 < у < 0,75 0,18	0,6-25 (2,07-4,96)

Ахборот тизимининг аппарат-техник базасига ҳар қандай моделдаги компютерлар, офис техникаси, телекоммуникация каналлари киради. Бугунги кунда катта миқдордаги маълумотларни узатиш ва қайта ишлаш толали кабеллар орқали амалга оширилмоқда.

Толали кабеллар кучли электромагнит шовқинлар шароитида ишлашга яхшироқ мослашган (тола орқали ўтадиган сигналга бу шовқинлар таъсир қилмайди), у анча енгил ва энг муҳими, уни ишлаб чиқариш учун камёб метал ҳисобланувчи мис талаб қилинмайди. Нурланиш манбаи светодиод ёки яримўтказгичли лазер бўлиши мумкин. Юқори тезликли ва узоқ масофали толали алоқа линиялари учун когерент нурланиш ҳосил қиладиган яримўтказгичли лазерлардан (яъни жуда тор спектрли) фойдаланиш энг истиқболли ҳисобланади. Бинобарин, нурланиш манбалари ва қабул қилувчилари сифатида ахборот узатишнинг оптик-толали воситаларида беш компонентали гетеротузилмалардан фойдаланиш катта истиқболга эгадир. Қаттиқ қоришманинг таркибини ўзгартириб, оптик толалар учун минимал йўқотишларга мос келадиган спектрал диапазонда ишлашни таъминлайдиган тақиқланган зонали гетеротузилмаларни ўстириш мумкин.

3- жадвал

Бешламчи қаттиқ қоришмаларни спинодал парчаланишини

критик температуралари [35;48–54 бб.]

Бирикма	ТКп, К	ТЭп, К	Таглик
AlGalnAsP	1447	883-983	InP
AlGalnAsSb	774	648-748	GaSb
AlGalnPSb	896	670-770	GaSb
GalnPAsSb	710	700-800	InAs
AlGaPAsSb	823	750-850	GaSb