“Аморфты материалдар” лекциялары курсы

15.3 сурет – Электронограмма (а), микрофотография (а) және 200ºСге тең отырғызу температурасында алынған алмазтектес a-C:H қабыршақтарының бетінің морфологиясы (б).

 

 

15.3 суретте 200ºСге тең  отырғызу температурасында алынған  алмазтектес a-C:H қабыршақтарының бетінің  морфологиясы, микрофотографиясы және типтік электронограммасы келтірілген. Бұл нәтижелер сканирлеуші және жарықтандырғыш (просвечивающий) электрондық микроскопия әдістерін қолдану арқылы алынған. 3.3a суретінен қабыршақтардың құрылымы аморфты екенін байқауға болады.

15.3 сурет – Электронограмма (а), микрофотография (а) және 200ºСге тең отырғызу температурасында алынған алмазтектес a-C:H қабыршақтарының бетінің морфологиясы (б).

15.4 суретте атомдық күштік  микроскоп әдісін қолдану арқылы  алынған, әр түрлі отырғызу  температуралардағы a-C:H қабыршақтарының бетінің морфологиясы көрсетілген.

15.4 сурет – әр түрлі  отырғызу температураларда алынған a-C:H қабыршағының бетінің  нанорельефінің  АКМ-кескіні

Суретте әр түрлі отырғызу температураларында дайындалған  қабыршақ беттерінің біртекті емес екендігі көрінеді. Қабыршақтарды отырғызу температураларының өсуімен қабыршақ бетінің тегіс еместігінің (шероховатостінің) кемуі байқалады. Отырғызу температурасының өсуіне байланысты байланыстарының туу ықтималдылығы артады, ал бұл ықшам (компактный) алмазтектес қабыршақтардың түзілуіне және тегіс еместігінің кемуіне әкеледі.

15.3. a-C:H қабыршақтарының  оптикалық қасиеттері

15.5 суретінде 50ºСден 200ºСге  дейінгі температурада кварцтық  төсеніштерге отырғызылған a-C:H қабыршақтарының T(λ) өткізгіштігінің спектрлік тәуелділігі көрсетілген. Қабыршақтардың спектрдің көрінетін аймағында жоғарғы мөлдірлікке (прозрачность) ие екені және жарықтың толқын ұзындығы материалдың жұту шегінің төменгі мәніне дейін төмендеуі кезінде T(λ) төмендейтіні көрініп тұр. T(λ) отырғызу температурасының көтерілуімен қатар өседі.

15.5 сурет  - Әртүрлі отырғызу  температураларында жасалған a-C:H қабыршақтарының  өткізу спектрі

Отырғызу  температурасын көтерген кезде қабыршақтың мөлдірлігінің өзгеруіне ИҚ-спектроскопия әдісімен орнатылған қабыршақтың құрылымының өзгеруі әкеледі. Осылайша, қарастырылып отырған T(λ) өзгерісі қабыршақты отырғызу температурасының көтерілуімен  қатынасының өсуімен байланысты болуы мүмкін.

Массивті материалда жарық экстинкциясы (әлсіреуі) жарықтың конденсирленген орта атомдарымен жұтылуы және шашырауы нәтижесі ретінде қарастырылуы мүмкін. Жұқа қабыршақтарда бұл құбылыс тек жарықтың зат атомдарымен жұтылуы болып табылмайды. Оған, сонымен қатар, беттің тегіс еместігі, қабыршақтың кристалдығының деңгейі және т.б. әсер етеді. Осы факторлардың барлығы жұқа қабыршақтарда жарықтың әлсіреуіне әкеледі, яғни К экстинкция және α жұтылу коэффиценттерінің мәндерінің өзгеруін туғызады; , олар қатынасымен байланысты.

15.6  және 15.7 суреттерінде  а-С:Н қабыршақтарының  экстинкция  және жұтылу коэффиценттерінің  отырғызу температурсынан тәуелділігі  келтірілген. Суреттен  α-ның реті  екенін және оның те келтірілген мәліміттерге сәйкес екенін көруге болады. Сонымен қатар, α-ның түсетін фотондардың жоғарырақ энергиялар интервалында (күшті жұтылу) үлкен мәнге және төменірек энергия интервалында (әлсіздеу жұтылу) төмен мәнге ие екенін көруге болады.

15.6 сурет – Әртүрлі  отырғызу температуралырында а-С:Н қабыршақтарының  жұтылу коэффицентінің спектралдық тәуелділігі

 

 

                                                    

Сурет 15.7- a-C:H пленкадағы экстинкция коэффициентінің тұндыру тепературасына тәуелділігі.

15.6 және 15.7 суретке қатысты, a-C:H пленкадағы К және α өлшемі тұндыру температурасының өсуіне байланысты азаяды. Бұл ИҚ-спектроскопияның нәтижесіне,     a-C:H матрицасындағы sp3 байланысының пайда болу ықтималдылығының ұлғаюымен шешілуі мүмкін. Бұл алмазтәріздес фазаның  ұлғаюымен және графиттәріздес фазаның азаюына әкеп соғады. Атомды-күшті микроскопия әдісімен анықталғандай, тұндыру температурасының өсуімен бірқалыпты емес беттің азаюымен шешілуі мүмкін.

15.8 суретте тұндыру температурасы  мен a-C:H n қабықшасының сыну коэффициенті  арасындағы тәуелділік графигі көрсетілген, мұнда

                                                 

                                             

15.8 Суретте тұндыру температурасының  ұлғаюы, пленканың сындыру коэффициентінің  азаюына әкеп соғады. Бұл пленкалар  құрылымының өзгерісі және олардың тұндыру температурасының ұлғаюымен және алмазтектес фаза үлесінің ұлғаюыныңбайланысымен түсіндіріледі. Өзіміз білетіндей, алмазтектес фаза сындыру коэффициентінің төмен антикескін беру қасиетімен сипатталады.

(αhν)1/2 дін hν ден коэффициентінде құрастырылған әр түрлі тұндыру температурасында алынған   a-C:H қабыршақтарының  жұтылу коэффициенттерінің спектрлік тәуелділік графигі 15.9 суретте корсетілген.

                        

15.9 сурет- Әр түрлі тұндыру  температурасындағы a-C:H қабыршақтардың шеткі фундаментальды жұтылуының спектрлік тәуелділігі.

 

Зоналар аймағына жақын жерде тіркелген мәндерінде фотонның энергиясы hν оптиалық жұтылу аймағынан алынған(15.6 сурет). Барлық қабыршақтар үшін түзулердің қисаю біркелкілігін 15.9 суретте көруге болады.

Әр түрлі тұндыру температурасынан алынған a-C:H қабыршақтарының   оптикалық тыйым салынған зона енінің мәні 15.1 кестеде көрсетілген. Тұндырылу температурасының төмендеуімен Еg төмендегені көрініп тұр. Еg-нің өлшемі sp2 кластерлердің орташа өлшемімен байланысты болғандықтан, тұндыру температурасының кемуімен, sp2 кластерлерінің орташа өлшемі өседі деп қарастыруға болады. Ал бұл, қабыршақтағы sp3/sp2 қатынасының азаюына әкеліп соғады.

 

Кесте 15.1- a-C:H қабыршақтарының  оптикалық параметрлерінің тұндыру температурасымен тәуелділігі.

 

негізінде, бөлшектердің орын ауыстыруы мен сақталуы ,тек олардың тербеліс қозғалыс теңгеру аумағында.Кристалды және аморфты күйдегі заттардын басты айырмашылығы химиялық және геометриялық кристал тордын орналасуында және аморфты заттардың  ұзақ қашықтықта атомдардың орналаспауы.

   Сондықтан кристалдарда  ұзақ қашықтықты геометриялық  қатар болады,ал аморфты заттарда  ұзақ қашықтықты қатар болмайды.Заттардың  сұйық күйден кристалдық күйге  өту үшін бей берекет орналасқан бөлшектерді қайдта топтастыру керек.Егер бөлшектер әр түрлі болса бұл процесс аса қыйындатады және тежейді. Амплитуданың жылулық тербелісі маңыздырақ емес.

Тербеліс бөлшектерінің өлшемі табиғаттағы химиялық өзара байланысына байланысты,ал қалғаны химиялық құрамына байланысты.Бұл факторлар сұйықтың аморфты немесе кристалдық күйге өтуіне шешуші роль атқарады

 

                                                    Әдебиеттер тізімі

Негізгі

1. Мотт Н,.  Девиc « Электронные процессы в некристалических веществах» 
   т 1,2- М Мир 1982 -658с

2. Баспа Бродеки М. Аморфные полупроводники - М .:Мир  1982 -419 с

3. Баспа Анвазова А.А.  Неупоррдоченные полупроводники  МЭИ. 301, Москва 1995 -352c
4. Баспа Ценднна  К. Д.    Электронные явления   в  хальгогенидных  стеклообразных полупроводниках С-Петербург Наука 1996,-486c

5   Фельц А.  Аморфные и стеклообразные  неорганические твердые тела - М   Мир. 1986-558с.

6 Металлические  стекла М Мир 1983

 

 

 

Қосымша

    1  Конверистый Ю. К.  Осипов Е. А.    Трофимова Е. А. Физико-хемический основы создание аморфных металличееких сплавов М   Наука. 1983

2 Джонопулоса   Д.     Люковски    Д.    Физика   гидрогенизировенного 
аморфного кремния  М . Мир, 1988,   т 1, -368 с , т 2, -448 с

3 Хеиванга В. Аморфные и поликресталлические  полупровадники  М Мир, 1987, - 160 с

4. Меден А . Шо М. Физика и примечание аморфных полупроводников  М    Мир. 
   1991,-670 с
5. Фридше X  Аморфный кремний и родственные материаі!ы   М    Мир, 
   1991, -544 с

 

6. Лямичев  И Я   Литвак  И И       Ошепков  Н А     Приборы    на    аморфных 
   полупроводниках и их приминение  М   Советское радио, 1976

 

 

7. Захаров В.П.  Герасименко В.С.  Структурные особенности полупроводников в аморфном состояни Наука Думка Киев 1976

 

8   Скрышевский  А. Ф. Струкурные анализы жидкостей  и аморфных тел  М  ВШ. 1980 

 

  9 Минаев В. С. Стеклообразные  полупроводиковые сплавы М   Металлургия   1991 

    10 Шкловски  Б.И.,   Эфрос А. Л. Электронные     свойства     легированных  полупроводников  М   Наука  1979

11   Сарсембннов Ш. Ш. Приходько О. Ю., Максимова С.Я.   Физические основы

модификации электронных свойств некристаллических полупроводников

Алматы, 2005, -341 с