Mavzu: Nanotuzilmalarni hosil qilishning epitaksial usullari. Molekulyar nurli epitaksya. Epitaksya usulida kvant nurlarini o’z-o’zidan tashkillashish vositasida shakillantirish

Kvant nuqtasining kashf etilish tarixi.
Kvant nuqtalari birinchi marta 1981-yilda Aleksey Yekimov tomonidan hosil qilingan. Shundan so‘ng, 1985-yil Luis Bryus ham kolloid eritmalarda kvant nuqtasini hosil qilishga muvaffaq bo‘lgan. „Kvant nuqtasi“ atamasi esa Mark Rid tomonidan taklif etilgan. Ilk marta yaratilgan kvant nuqtalari ����CuCl kristallaridan hosil qilingan edi. 1993-yilda kadmiy selenid (����CdSe) dan kolloid nanokristallar ko‘rinishidagi kvant nuqtalarini sintez qilish usuli kashf etildi. Bunda har bir kvant nuqtasi o‘zini xuddi izolyatsiyalangan obyekt kabi tutadi.
2013-yil iyun oyida Physical Review Letters jurnalida Bangalordagi Hindiston ilmiy tadqiqotlar institutida hind olimlari qilgan kashfiyot haqida maqola chop etildi. Unga ko‘ra, ��Mg bilan legirlangan rux eritmasi asosida hosil qilingan kvant nuqtalari nafaqat zarg‘aldoq rangda, balki, to‘q yashildan qizilgacha bo‘lgan diapazonda nurlanishi aniqlandi. Bu kashfiyotning ahamiyatga molik jihati shundaki, ushbu tadqiqot natijasida Mg �� bilan legirlangan kvant nuqtalari mustahkamroq, ishonchliroq va effektivroq bo‘lar ekan.
Hosil qilinish usuliga ko‘ra kvant nuqtalari ikki turga bo‘linadi:

• 
  epitaksial kvant nuqtalari;
  
• 
  kolloid kvant nuqtalari.
  

Kvant nuqtalarni hosil qilish.
O‘lchamlari har tomonlama chegaralangan strukturalarni hosil qilishning eng keng tarqalgan va effektiv usullaridan biri bu molekulyar nurli epitaksiya usulidir. Bu usul monokristall qatlamlarni o‘stirishda qalinlikni atomlar darajasida nazorat qilish hisobiga mutlaqo yangi struktura va qurilmalarni hosil qilishga asoslangan. Uning avvalgi usullardan asosiy farqi, atom yoki molekulalarni boshqarishning yuqori aniqlikka egaligidir. Molekulyar-nurli epitaksiya qurilmalarida qo‘llaniladigan vakuum 10−11÷10−10  mm.sim.ust. tashkil etadi. Qattiq jismli elektron qurilmalar sohasidagi muvaffaqiyat va rivojlanishlar ������  tipli birikmalar bilan bog‘liq. Ushbu tipdagi yarimo‘tkazgich birikmalar, o‘ta yuqori chastotali elektron qurilmalar yasashda juda samarali hisoblanadi. Uchinchi guruh elementi sifatida, odatda, Ga, Al yoki In, beshinchi guruh elementi sifatida esa As, P yoki In olinadi. Bu birikmalar orasida birinchi bo‘lib ����GaAs, GaP, ���As, ��1−�������������1−� lar sintez qilingan. Ular asosida esa O‘YuCh-tranzistorlar va yarimo‘tkazgichli lazerlar yaratilgan. ����GaAs va ��1−������  qatlamlarini ketma-ket o‘stirish orqali amalda bir xil parametrga ega bo‘lgan kristall panjara hosil qilish mumkin, ushbu struktura faqat ikki o‘lchamli elektronlardan iborat bo‘ladi. Ushbu o‘stirilayotgan yarimo‘tkazgich kristali piramida shakliga ega bo‘lib, defektlar deyarli mavjud emas.
Ushbu piramidaning uch qismi o‘zini kvant nuqtalari kabi tutadi. Misol sifatida ����InAs (panjara paramteri �0=0,60584�� ) kristallarining GaAs (�0=0.5633�� ) qoplamada o‘stirilishini aytish mumkin. Ushbu jarayon kvant nuqtalarining o‘sish jarayonida o‘zini-o‘zi shakllantirishi degan nom olgan. Piramida uchlarida yassi qatlamning emas, balki orolchalarning hosil bo‘lishi sistemaning minimum energiyaga ega bo‘lishga intilishi bilan izohlanadi. Kristall panjara parametrlarining mos kelmasligi tufayli elastik deformatsiyalar hosil bo‘ladi.
Agar kristallni o‘stirish jarayonida sirt yassi bo‘lganicha qolaversa, elastik deformatsiya energiyasi ortadi, sirt energiyasi esa o‘zgarmaydi. Maʼlum bir qalinlikka yetganda esa, bu holat energetik jihatdan imkonsiz bo‘lib qoladi. Shu sababli, sistema minimal energiyaga ega bo‘lishga harakat qiladi va piramidasimon shakl hosil bo‘ladi.




Xulosa.
Yaqin paytlargacha fiziklar, injener elektroniklar, texnologlar o’zlarining ilmiy ishlarida, nazariy hisoblashlarida asosan klassik fizika qonunlaridan foydalanib kelishar edi. O’z navbatida bu narsa barcha bajaruvchi va buyurtmachi-istemolchilarni to’liq qoniqtirar edi. Lekin asta-sekin manzara tubdan o’zgara boshladi. Jumladan turli ekstremal sharoitlarda ishlay oladigan, yuqori samaradorlikka ega bo’lgan, o’ta tezkor kichik o’lchamli, kam energiya sarflaydigan elektron va optoelektron asboblarga bo’lgan talab kuchayib bordi.
1980-yillardan boshlab nanoelektronika asboblarini yaratish ilmiy va texnologik muammolarni yechishni taqozo qilar edi. Masalan ilmiy tomoni yangi, murakkab kvant mexanik masalalarni yechishni ko’zda tutar edi. Nazariy tomondan bu masala 1990-yillarda muvaffaqqiyatli hal etildi.
Ikki o’lchamli elektron gaz, bir o’lchamli elektron gaz (kvant ip) va nol o’lchamli elektron gaz (kvant nuqta) nazaryalari ishlab chiqildi va amalda sinovdan o’tdi.
Endi fiziklar, injener elektroniklar, texnologlar, elektron uchun xos bo’lgan-to’lqin dualizmidan foydalana boshladilar. Yani, kvant o’ra,kvant nuqtada elektron kvantomexanik xususiyatga ega, bu yerda uni to’lqin sifatida tasvirlash qulayroq agar elektron kvant o’ra kvant nuqtadan chiqarilsa, uni endi uch o’lchamli erkin yoki kvazi erkin elektron sifatida qarash va klassik moddiy nuqta sifatida tasvirlash qulayroq bo’ldi.
Masalaning texnologik tomoni nanoelektronika asboblarini yaratish uchun nano texnologiyalarni yaratish muammosini kun tartibiga qoydi. Bu masala ham 1990 yillar davomida muvofiaqiyatli hal etildi. Endi atom qatlamlaridan iborat iptaksial qatlamlarni , ularning ichida kvant nuqtalarini, turli yo’nalishda turlicha xususiyatga ega bo’lgan o’ta panjararali kristallarni o’stirish vujudga keldi. Buni fizikada, nanoelektronikada malekulyar-nur epitaksiya usuliga asoslangan nano texnologiyalar yordamida amalga oshiriladi. Kvant to’siqlar, kvant o’ra, kvant ip, kvant nuqta zarur bo’lgan potensial to’siqlar hisobiga hosil qilinadi.