Mavzu. Nanostrukturali materiallar ishlab chiqarish texnologiyasi va xossalari

---

4- MAVZU. NANOSTRUKTURALI MATERIALLAR ISHLAB 
CHIQARISH TEXNOLOGIYASI VA XOSSALARI 
Reja:
4.1. 2-D Nanoob’ektlar (yupqa plenkalar) 
4.2. Fazali epitaksiya. 
4.3. Uglerodli nanomateriallar 
4.4. Uglerodli nanomateriallar sintezi. 
4.5. Uglerodli nanomateriallarning ishlatilishi. 
Tayanch iboralari: yupka plenkalar, fazali epitaksiya, fulleren, grafen.
 
4.1. 2-D Nanoob’ektlar (yupqa plenkalar). 
Texnikada qoplama sifatida foydalaniladi. YUpqa plenkali qoplamalarning 
yaratilishi dastlabki materialning xossalarini o‘zgartirish, bunda hajmiga tegmaslik 
va geometrik o‘lchamlarni oshirmaslik imkonini beradi. Qalinligi 1 mkmdan ortiq 
emas. Qoplamani ishlatishning eng ko‘p tarqalgan maqsadlari: 
1)Turli detallar materiallarining emirilishga chidfenamliligini, issiqlikka va 
korroziyaga barqarorligini oshirish; 
2) Mikro, nanoelektronika, optoelektronika, sensorika va boshqalarning 
elementlari uchun planar, bir qavatli, ko‘p qavatli geterotuzilmalar yaratish; 
3) YUzaning optik ko‘rsatkichlarini o‘zgartirish (xameleon ko‘zoynaklar); 
4) Axborotni yozib olish va saqlash elementlarida magnit muhitlar yaratish 
uchun; 
5) Axborotni yozib olish va saqlash optik vositalarini yaratish CD, DVD 
disklar; 
6) YUtkichlar, gaz aralashmalarining separatorlarini, katalizatorlar, kimyoviy 
modifikatsiyalangan membranalar va shu kabilarni yaratish; 
YUzaning xizmat ko‘rsatkichlarini yaxshilashga (ya’ni ularga plenkalar 
yaratishga) bir-biridan mutlaqo farqlanuvchi ikkita yondoshuv mavjud: 
1)
YUzaga yaqin qatlamlarni har xil (kimyoviy, issiqlik, mexanik, 
radiatsion 
yoki 
ularning 
kombinatsiyalari) 
ishlov 
berish 
yordamida 
modifikatsiyalash; 
2)
Boshqa atomlarning qo‘shimcha qatlamlarini berish. 
Qoplamalar surtishning hamma usullarini ikkita guruhga birlashtirish 
mumkin: 
1)
Bug‘ fazasidan fizik cho‘ktirish PVD; 
2)
Bug‘ fazasidan kimyoviy cho‘ktirish CVD. 

---

Ikkala holatda ham jarayon vakuum kamerada amalga oshiriladi, unda ba’zan 
texnologik gazning uncha katta bo‘lmagan bosimi hosil qilinadi (nisbatan kimyoviy 
neytral gazlar – Ar, N
2
, etilen). 
Bug‘ fazasidan fizik cho‘ktirish usullarida (PVD) yangi materialni taglikka etkazib 
berishning asosan ikkita usulidan foydalaniladi (rasm 1-2): 
1)
Termik qizdirish hisobiga purkash (qizdirish juda xilma-xil usullar 
bilan: rezistiv, elektron-nurli, intuksion, lazerli va boshqa usullar bilan); 
2)
Neytral gazlar tezlashgan ionlarining, masalan: 
Ar ionlarning Ek kinetik energiyasi hisobiga purkash. Musbat ion Ar katodni 
bombardimon qiladi, katodda purkaladigan materialning nishoni va t.o. ushbu 
materialning fizik purkalishi yuz beradi. 
Farqi – faqat materialni purkash usullarida xolos. 
Rasm 1. Tipik bug‘latuvchi tizimi vakuum kamerasidagi manba va 
substratdan tashkil topgan
1
. 
Bug‘ fazasidan cho‘ktirishning fizik usullari bilan g‘oyat xilma-xil
qoplamalar qoplanadi, chunki bu usullar keng ko‘lamdagi fazilatlarga ega: 
1) Bunday yo‘l bilan qoplanishi mumkin bo‘lgan materiallarning g‘oyat 
xilma-xilligi (Me. Qotishmalar, polimerlar, ba’zi kimyoviy birikmalar); 
1
Guozhong Cao, Ying Wang Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties, 
and Applications 2nd Edition, Imperial College Press, 2010, 183 

---

2) Taglikning g‘oyat keng issiqlik diapazonida sifatli qoplamalar olish 
mumkinligi; 
3) Bu jarayonning juda ham yuqori darajada tozaligi, bu esa yaxshi sifatli 
yopishishni ta’minlaydi; 
4) Detallar kattaligi jiddiy o‘zgarmasligi. 
Bug‘ fazasidan kimyoviy cho‘ktirish usullarida qattiq mahsulotlar (plenka) 
taglikda kameraning ishchi atmosferasi atomlari ishtirokidagi kimyoviy reaksiya 
natijasida o‘sadi. Bunday reaksiya kechishi uchun energiya manblari sifatida u yoki 
bu elektr zaryadidan, ba’zida esa lazer nuridan foydalanadilar. Texnologik 
jarayonlarning bu turi avvalgisiga qaraganda hilma-hillig bilan ajralib turadi. U 
nafaqat qoplama yaratishda, balki nanokukunlar yaraishda ham ishlatiladi (rasm 3). 
Bu usul bilan uglerodli kimyoviy birikmalar-karbidlar, CN-nitridlar, oksidlar 
va boshalarni olish mumkin. 
Rasm 2. CVD reaktorlarning qurilmalari 
2
.
2
Guozhong Cao, Ying Wang Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties, 
and Applications 2nd Edition, Imperial College Press, 2010, 194 

---

Rasm 3. CVD geterogen reaksiya bo‘yicha kristallarning o‘sish tizimi
3
.
1. 
Egiluvchanlik va hilma-hillik, bular qoplamani tabiati va shakli turlicha 
bo‘lgan (tolali, kukunli va boshqa)podlojkalar sirtida yaxshi turib qolish imkonini 
beradi; 
2. 
Zaruriy 
texnologik 
uskunalarning 
nisbatan 
soddaligi. 
Avtomatlashtirilishi osonligi; 
3. 
Foydalanishga yaroqli kimyoviy reaksiyalar va moddalarning tanlovi 
kattaligi; 
4. 
Qoplamaning tuzilishi, uning qalinligi va don hajmining monitoring 
qilishini va boshqarilishi; 
5. 
Donlari-ya’ni yarimkristall tuzilmalari elemaentlari. 
YUpqa plyonkali tuzilmalar ishlab chiqarishda epitaksil jarayonlar katta rol 
o‘ynaydi. Epitaksiya – bu xuddu shu yokiboshqa material, ya’ni podlojka sirtiga 
material qatlamini o‘stirishga qaratilgan texnologik jarayondir. Agar podlojka ning 
va plyonkaning materiali bir-biriga mos tushsa, nda bu jarayon avtoepitaksiya 
deyiladi, agar podlojka va plyonkaning materiallari bir-biriga mos kelmasa, unda bu 
3
 Said Salaheldeen Elnashaie, Firoozeh Danafar, Hassan Hashemipour Rafsanjani 
Nanotechnology for Chemical Engineers, Springer, 2015, 100 

---

jarayonni geteroepitaksiya deyiladi. Barcha epitaksial jarayonlar ikki sinfga 
bo‘linadi: 
1. 
Eltuvchi muhitli jarayonlar: (suyuq fazali va bug‘ fazali epitaksiyalar); 
2. 
Eltuvchi muhitsiz: (vakuumli epitaksiyalar). Molekulyar bog‘li yoki 
molekulyar nurli epitaksiyalar.