SnO2 металлооксид юпқа қатламининг тузилмавий ҳусусиятлари


Download 210.09 Kb.
bet1/2
Sana23.09.2022
Hajmi210.09 Kb.
#818669
  1   2
Bog'liq
4-боб таржима
Lecture 11, Lecture 11, 2 19, 384804, 384804, 384804, 4549465, титул, ona tili ma\'ruzalar, Akramova, BOSHLANG, 1, 2, Mavzu Sodda gap haqida ma’lumot, 5.Gapning uyushiq bo

SnO2 металлооксид юпқа қатламининг тузилмавий ҳусусиятлари.
Юпқа металлооксид SnO2 қатламларининг тузилмавий ҳусусиятлари ХРД-6100 рентген дифроктометри ёрдамида тадқиқ этилган. Бу қурилманинг роентген нурланиш кучланиши – 40,0 кВ, ток кучио – 30,0 мА, сканерлаш диапазони – 8,0-9,0, тезлиги 2 град/мин, танлаб олинган қадами 0.02 градус. Бундяй асбоб билан олинган ўлчаш натижалари Ритвелд усули билан Фуллпроф дастуридан фойдаланиб ҳисобланди. 3-расмда юқорида келтирилган Суюқ фазали эпитакция усулида олинган SnO2 металлооксид юпқа қатламларини рентгенограммаси келтирилган. Расмдаги кристалланиш ҳар ҳил юзаларидан қайтган рефлексларни аниқ чўққилари кристалл жуда яхши даражада ўсганлигини кўрсатади ва уларни рутил турдаги панжарани тетрагонал фазасига таалуқли дейиш мумкин. Бу эса юпқа қатлам спрей пиролиз усулида ҳосил қилиниши билан жуда қисқа муддатда кристалланганлигини билдиради. Рентгенограммада SnO2 юпқа қатламига тегишли қуйидаги (1-расм) рафлексларни кўриш мумкин.
1-жадвал
SnO2 металлооксид қатламларининг рентген спектрларида кузатилган дифракция ҳолатлари



HKL

d, Å

Q, deg

2Q, deg

I

1

110

3.333

13° 23¢

26° 46'

100

2

101

2.631

17° 03¢

34° 06¢

60

3

200

2,359

19° 05¢

38° 10¢

20

4

211

1.758

26° 00¢

52° 00¢

70

5

220

1.670

27° 29¢

54° 58¢

10

6

002

1.584

29° 04¢

58° 08¢

5

7

310

1,495

31° 02¢

62° 04¢

10

8

112

1,435

32° 29¢

64° 58¢

10

9

301

1,410

33° 10¢

66° 20¢

20

10

202

1,320

35° 44¢

71° 28¢

10

11

321

1,213

39° 28¢

78° 56¢

10

12

400

1,182

40° 43'

81° 26¢

5

13

222

1,153

41° 58¢

83° 56¢

10

14

410

1,139

42° 35'

85° 10¢

10

15

330

1,115

43° 44¢

87° 28¢

5

16

312

1,090

45° 00¢

90° 00¢

10

17

411

1,079

45° 36¢

91° 12¢

10

18

420;003

1,059

46° 43¢

93° 26¢

5

19

331

1,045

47° 33¢

95° 06¢

5

20

113

1,035

48° 08¢

96° 16¢

5

1-расмдан кўринадики унга d/n=0.3333 нм (13.23) да юқори интенсивликли (5·103 имп/с-1) асосий аксланиш мавжуд бўлиб, у юпқа қатламнинг сирти (110) кристоллографик текисликка мос келишини билдиради. Бундай тажрибавий натижаларни Фулфроф дастури ёрдамида таҳлил қилинганда, Zn2SnO4 юпқа қатламининг тузилмаси Ф3м фазовий гуруҳга таалуқли бўлган кубик панжарага мос келиши аниқланди. (2-а расм). Шунингдек Нелсон-Рейли экстрополяцион функцияси:


 = (1/2)[(Cos2/ + (Cos2/Sin)], (1)
Ёрдамида SnO2 юпқа қатлам кубик панжаранинг (110) рефлекслар орқали ҳисоблар, у 6.238 А эканлигини аниқланди. SnO2 юпқа қатламининг Шеляков-Шерер [] формуласи ёрдамида рентгенограмма маълумотлари асосида ҳисобланган субкристаллитларни ўртача ўлчамлари 53 нм эканлиги аниқланди. Формулани ҳисоблаш учун фойдаланилган қийматлари 1-шаклда келтирилган.
(2)
Бунда: к – доимийлик (0.94), D - cубкристаллитлар (блоклар) ўлчами, лямда – роентген нурлари тўлқин узунлиги (1,5406), ω- яриммаксимумнинг тўла кенглиги (ФWҲМ), рад, ва θ – Брег дифракцияси бурчаги. 1-расм. Юпқа металлооксид қатламларининг рентгенограммаси
Бунда Zn2SnO4 юпқа қатламлари ҳажмида унинг панжараси билан когерент жойлаштирилган, 28 ва 31 нм SnO2 ва ZnO нанокристаллитлари квант ўлчамли эффектлар ҳосил қилиши мумкин…… Бу эса замонавий нанотеҳнологиялар учун ғоят аҳамиятли бўлган, юпқа қатламларда нанозарраларни юпқа қатламларда заряд ташувчилар ҳаракатларига таъсир меҳанизмларини ўрганишга ёрдам беради.






Рис.1. Zn2SnО4 (а), SnО2 (b) вa ZnO (c) металлооксид юпқа пленкаларининг рентгенограммаси.



Металлооксид - кремний гетеротузилмаларини фотоелектрик ҳусусиятларини тадқиқ қилиш.
Қуёш ва шамол, сув ва гидротермал каби муқобил ва қайта тикланувчи енергия манбаларини табиати ва олиниш теҳнологиялари жаҳон олимларини диққат етиборини тортиб келмоқда. Бундай жараёнларга етиборни ортишига бир томондан екологик муаммолар бўлса, иккинчи томондан уларни табиий ресурсларнинг чекланганлигидир. Бу йўналишда муқобил ва қайта тикланувчи енергия олишнинг фотоелектрик усуллари алоҳида еътиборга лойиқ бўлиб, бу жараёнларни ўрганиш фотоволтаика деган махсус илмий йўналишга айланди [115].
Ҳозирги пайтда фотоволтаика екологик тоза електр енергияси олишни енг қулай усули бўлиб, қуёш нурланиши жамият ва табиат учун асосий, ҳаммабоб ва доимий енергия манбаидир. Лекин бу жараённинг асосий муаммоси қуёш енергиясининг асосий енергия берувчи қисми йер атмосферасида ютилиб, жуда кам қисми йерга йетиб келади. Бундай ҳолат қуёш нурланишини електр енергиясига айлантиришни самарадорлигини ошириш, яни амалда қўлланилаётган қуёш елементларини ФИК ни ошириш ёки янги нурланиши қайта айлантирувчи моддалар ишлаб чиқаришдир[116].
Шу муносабат билан монокристал кремний тагликга ўстирилган қуёш нурланишига шаффоф металлооксидлардан тайёрланган гетеротузилмали қуёш элементларини олиш теҳнологияси ва модда турларини ўрганиш кўплаб тадқиқотчилар э’тиборини тортмоқда. Ҳозирда чуқур ва ҳар томонлама ўрганилмаган, кўплаб ҳар ҳил таркибга эга бўлган металлооксидлар, ўзларининг кенг диапазонли электрофизик ҳусусиятлари билан қўйилган мақсадга эришишнинг яна бир янги йўналиши бўлиб бормоқда.
Оҳирги йилларда кўп таркибли қаттиқ эритмалар юпқа қатламлари, улар асосидаги икки уч, тўрт ва ундан ҳам кўп қатламли гетеротузилмаларни олиш теҳнологияларини яратилиши, бу йўналишни башорат қилмоқда.
Ушбу бўлимнинг мақсади қуёш энергияси ва бошқа шаффоф электроника маҳсулотлари учун истиқболли элементлар сифатида силикон металл оксиди ҳетероструктураларининг фотоелектрик хусусиятларини ўрганишдир.
Тадқиқот объектлари n-ZTO асосидаги МеОх /p-Si ҳетероструктуралари эди: 51,99% ZnO + 46,3% SnO2 плёнкалари композит керамика нишонларини ион нурлари билан пуркаш орқали тайёрланган. КДБ-10 (111) монокристалли кремний гофретлари ҳетероструктуралар учун яримўтказгичли субстратлар сифатида ишлатилган. Гетероструктуралар металл оксиди плёнкалари юзасида 0,13 см2 майдонга эга бўлган юмалоқ металл контактни ётқизиш орқали ҳосил бўлган. Гетеротузилмаларни яримўтказгичли таглиги сифатида КДБ – 10 (111) турдаги монокристал кремний пластинкаларидан фойдаланилди. Гетеротузилмаларни шакллантириш металлооксид юпқа пардалар сиртига 0.13 см2 диаметрли доира шаклидаги метал контакти суртиб ҳосил қилинди.
Тадқиқот гетеротузилма электрофизик ҳарактеристикаларини (ВАХ), волт-фарада ҳарактеристикалри (ВФХ), фотогалваник режимдаги ВАХларни, ёруғлик ҳарактеристикаларини ўлчаш орқали ўтказилди. ВАХсини уй температурасида, стандарт усулда амперметр ва волтметер режимида, сонли мултиметр (MASTECH M 3900) да DC Power Suply HY3005 қурилма ёрдамида стабиллаштирилган кучланиш ёрдамида ўрганди. ВФХ лабораторияда фойдаланадиган, бошқариладиган доимий силжишини кучланиш манбаи ва юқори частотали (500 кГс) икки йўналишли ўлчагич. ВАХларни фотоволтаик режимда ўлчаш учун ПЗЗ турдаги қаршиликлар манбаидан фойдаланилди. ВАХ ва ВФХ лар қуёш нурини сезувчи қурилмада ўлчанди. Ёруғлик нурланиши сифатида 150 Втли волфрам қиздиргич лампаси ишлатилди. Ёритилганликни MASTKCH LUXMETER MS6610 турдаги қурилма ёрдамида ўлчанди.
1-расмда турли ёритилганликдаги n-ZTO / p-Si ҳетероструктурасининг ВАХ хусусиятларини кўрсатади.





На рис. 3.3.1 Вольтамперные характеристики гетероструктуры n-ZTO/p-Si при различной освещенности (Ечер=2000 Лк, Екр=2500 Лк, Езел=1500 Лк, Есин=3000 Лк, Екор=0 Лк, Ефиол=500 Лк, Ероз=1000 Лк).

ВАХ – 30 В дан 10 В гача кучланиш орасида ўлчанди. Ёритилганлик ўзгариши билан ВАХ тескари қисмини шакли ўзгармади десак бўлади, тўғри йўналишда эса икки хил I ни ортиши кузатилди. Кучланиш 10 В гача ва ундан ката бўлган бўлаклар. Бундай ҳолат гетеротузилмаларда ток оқимини икки ҳил меҳанизм билан бўлаётган бўлиши мумкин. Расмдан кўринишича тўғри токни қоронғуликдаги максимал қиймати – 0.105 мА, тескари токники 0.221 мА ва гетеротузилма токни тўғрилаш ҳусусиятига эга. Ёритилганлик 2500 ЛК бўлганда, тўғри токни максимал қиймати 4,6 марта артаябти, тескари токни эса 2,9 марта фойдаланилган гетеротузилмалар максимал қисқа туташув токи 0,2 – 0,9 мкА ва кучланишни салт юриши 80-93 мВ, ёритилганликни 500-3000 Лк оралиғида.





Рис. 3.3.2. Вольтамперные характеристики гетероструктуры n-ZTO/p-Si в фотогальваническом режиме при различной освещенности (Ечер=2000 Лк, Екр=2500 Лк, Езел=1500 Лк, Есин=3000 Лк, Екор=0 Лк, Ефиол=500 Лк, Ероз=1000 Лк).

Гетеротузилмаларни ёруғлик ҳарактеристикаларини тадқиқот қилишда, ёритилганликни ортиши билан қисқа туташув токи камаяди ва кейин яна ортади. Ҳамда унинг максимум ёритилганликни 1000-2000 Лк қийматига тўғри келади. Кучланишни солт юриши қиймати ёритилганликда 2000 В гача ортади, кейин амалда ўзгаришсиз қолади.(расм)


Кучсиз ёруғлик нурланишларидаги кучланишни салт юриши ёруғлик оқимига пропорсионал равишда ортади. Ёруғлик нурини яна ҳам орттирсак бундай пропорсионаллик бузилаи. Бизнингча бу n - соҳада фотоелектронларни ва ковакларни p - соҳада камайиши билан боғлиқ.

Қалай диоксид юпқа қатламларини газларга сезгирлик ҳусусиятлари.



Металлооксид яримўтказгичлар (қалай диодсиди, руҳ диоксиди) асосидаги қаршилик, ўзгариши туридаги газларни қайд қилгичлар бошқа турдаги шундай асбоблардан бир қанча ўзига ҳос устуворликларга эга. Жумладан ҳавода кўплаб органиc ва ноорганик газларни мавжудлигини, қисқа фурсатларда аниқлай олиши ва юқори сезгирлиги, газлар турларини танлаб олиш ҳусусиятлари ва бошқалар. Лекин бундай қайд қилувчи элеcтрон асбобларни амалиётга оммавий равишда қўллаш, кенг миқёсда ишлаб чиқариш учун бир вақтнинг ўзида уларни танлаш ҳусусиятларини, юқори сезгирлигини ва турғунлигини та’минлашдаги мураккабликлар муаммоси ҳозиргача тўла ечилмаган.[118]
Одатда қайд қилгичлар ясаш учун металлооксидларни совуқ қагликка бир неча усуллардан бири бўлган чўктириш, бунда аморф структурали юпқа қатлам ҳосил бўлади. Олинган юпқа қатлам кристалланиши, қолдиқ газлардан озод қилиш ва электрик параметрларини турғунлаштириш учун юқори температурали куйдириш зарур бўлади. Бунинг учун ҳар бир турдаги металлооксидлар учун ўзига ҳос таглик материалларини танлаш ва асосийси мақбул теҳнологик шарт-шароитларни аниқлаш талаб қилинади.
Ушбу бўлимни мақсади қалай диоксиди юпқа қатламлари асосида тайёрланган газларга сезгир сенсорларни турғунлик, сезгирлик ва метрологик параметрларига температуравий ишловларини та’сирларини ўрганишдан иборат.
Тадқиқотлар учун ўлчамлари 1×1 мм2 бўлган, микроелектрон теҳнологиялар асосида қалай диоксидига 1 % кремний атомлари қўшилган Кристал намуналари олинган. Бу намуна қалинлиги 250 нм атрофида ва юзаси 200х320 мкм2ли 2 та сезгир элементдан иборат ва юпқа қатламли қиздиргич ва пластинкадан ясалган, ораларидаги масофа 10 мкм бўлган сезгир контактлар билан та’минланган тузилмадан иборат[119].
Сезгир элементлар қаршилигини қиздиргичдаги кучланишга боғланишини уларни қиздириш ва совутишдаги ҳолатларида ўрганилди. Қиздиргичга қўйилаётган бир хил кучланишларда ҳар хил кристаллар бир-биридан фарқли температураларга қизишини этиборга олиб, тажрибалардан олдик. Қиздиргичдаги кучланишни температурага нисбатан даражалаб олинди. Қиздиргичдаги кучланишни температурага айлантириш учун қуйидаги формуладан фойдаланилди.


,
Бунда: RH – қиздиргични кучланиш берилгандаги қаршилиги, Ом; RHO – қиздиргични UБН=0 В даги қаршилиги, Ом; α – қаршиликнинг температуравий коеффиссенти, C-l; Т – қиздириш температураси, °С; Т20 = 20 0С ҳона температураси.
2-жадвалда қиздиргичдаги кучланишларга мос келувчи ишчи температуралар келтирилган. Намуналар ишчи температураси 20-370о С оралиғида:
2-жадвал
Қиздиргич ҳароратини ундаги кучланишга боғлиқлиги.(Кучланиш манбаи)

UБН, В

0,5

1

1.5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

T,°С

19

50

60

95

127

146

204

245

282

326

367

3.4.1-rasmda R(U) bog’lanishni qizdirishgacha olingan natijalar keltirilgan. Aytish kerakki, sezgir elementni qarshiligi qizdirishda ham sovutishda ham bir xil qiymatga qaytadi. Ularning maksimal farqi 115 % (52 кОм) ga yetadi.
Izotermik kuydirish bilan bu farqni kamaytirish mumkinligi ko’rsatilgan. Sezgir elementlar qarshiligini izotermik qizdirishdagi o’zgarishini Тconst = 370°С da o’lchanganda, 4 soatdan keyin qarshilikni to’yinishi ya’ni turg’unlashish yuz beradi.
(sezgir qayd qilgichlarni yana qayta ishlatish uchun uzluksiz yuqori temperaturada yarim soatdan bir necha soatgacha qizdirish kerak bo’ladi).
Shuningdek izotermik qizdirishdan keyin sezgir element elektr qarshiligi Rse ni qizdirgichdagi kuchlanish (KM)ga bog’liqligi o’rganilgan. (3.43. rasm)
Bunda ham sezgir element qarshiligi izotermik qizdirishdan keyingiga nisbatan Rse – 3 tartibda yuqori bo’ladi.
3.4.1-расмда R(U) боғланишни қиздиришгача олинган натижалар келтирилган. Айтиш керакки, сезгир элементни қаршилиги қиздиришда ҳам совутишда ҳам бир хил қийматга қайтади. Уларнинг максимал фарқи 115 % (52 кОм) га етади.
Изотермик куйдириш билан бу фарқни камайтириш мумкинлиги кўрсатилган. Сезгир элементлар қаршилигини изотермик қиздиришдаги ўзгаришини Тconst = 370°С да ўлчанганда, 4 соатдан кейин қаршиликни тўйиниши я’ни турғунлашиш юз беради.
(сезгир қайд қилгичларни яна қайта ишлатиш учун узлуксиз юқори температурада ярим соатдан бир неча соатгача қиздириш керак бўлади).
Шунингдек изотермик қиздиришдан кейин сезгир элемент электр қаршилиги Rse ни қиздиргичдаги кучланиш (КМ)га боғлиқлиги ўрганилган. (3.43. расм)
Бунда ҳам сезгир элемент қаршилиги изотермик қиздиришдан кейингига нисбатан Rse – 3 тартибда юқори бўлади.




Рис. 3.4.1. Зависимость Rчэ от напряжения на нагревателе UБП при нагреве и охлаждении, проведенных до отжига датчика (Красный-нагрев, синий-охлаждение)



Рис. 3.4.2. Зависимость Rчэ датчика от времени при изотермическом отжиге









Рис. 3.4.3. Зависимость Rчэ от напряжения на нагревателе UБП при нагреве и охлаждении, проведенных после отжига датчика. (Красный-нагрев, синий-охлаждение)

Шундай қилиб тадқиқотлар изотермик қиздириш металлооксидлар асосида олинган газларни қайд қилгичларни электр қаршилигини оширади, уларни сиртдаги кислород атомларини кимёвий боғланишларидан ажратиб, юпқа қатламларда электронлар ҳаракатини кучайтиради, натижада олинган электрон қурилмаларни сезгирлигини, турғунлигини оширади.

Download 210.09 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2022
ma'muriyatiga murojaat qiling