Baku State University

BDU FİZİKLƏRİNİN AŞKAR ETDİYİ MYK-da ƏES HADİSƏSİ RUSSİYA ALİMLƏRİNİN UNİKAL EKSPERİMENTLƏRİNDƏ

30/12/2011

BDU fiziklərinin ilk dəfə olaraq real metal – yarımkeçirici kontaktlarda (MYK) elektrofiziki və termoelektriki metodlarla aşkar etdiyi əlavə elektrik sahəsi (ƏES) son illərdə Rusiyanın nüfuzlu Elmi Mərkəzlərində Atom - Qüvvə Mikroskopu ilə bilavasitə ölçülmüş və ətraflı tədqiq edilmişdür. Artıq, müasir mikroelektronika və nanotexnologiya üçün çox ehtiyac duyulan, yeni xassələrə malik ƏES-li MYK diodlar işlənib hazırlanmışdır.

Bakı Dövlət Universitetinin Fizika fakültəsinində, professor R.Q. Məmmədovun elmi rəhbərliyilə “Kondensə olunmuş mühit fizikası” istiqamətində aparılan elmi-tədqiqat işləri nəticəsində real metal – yarımkeçirici kontaktlarda (MYK) əlavə elektrik sahəsinin (ƏES) yaranması kimi, əvvəllər məlum olmayan, yeni fiziki hadisə aşkar edilmişdur [1]. MYK, praktiki olaraq bütün növ diskret yarımkeçirici cihazların və mikro-nano inteqral sxemlərin komponentlərinin əsas fiziki elementi hesab edilir. Son illər ƏES hadisəsi Rusiya Federasiyasının Tomsk Dövlət Universiteti və Yarımkeçirici Cihazlar Elmi-Tədqiqat İnstitutu kimi nüfuzlu Elm Mərkəzlərində mühüm obyekt kimi müasir Atom-Qüvvə Mikroskopiya (AQM) üsulu ilə eksperimental tədgig olunur.

ƏES yeni fiziki hadisənin mahiyəti açağidakından ibarətdir. Şottkinin nəzəri modelinə [2] görə, çıxış işi Ф_M olan metal səthi çıxış işi Ф_S olan n – tip yarımkeçirici səthlə bilavasitə kontaktda olduqda və Ф_М Ф_S şərti ödənildikdə MYK omik xassələrə malik olur və Şəkil-1a-da sxematik göstərildiyi kimi təsvir edilir. Real halda isə metal səthi yarımkeçirici səthlə bilavasitə kontaktda olduqda, kontakt səthlə qovuşan metal və yarımkeçiricinin sərbəst səthlərinin çıxış işləri (~ 4-5 eV) dəyişməz qalır, lakin kontakt səthində potensial çəpərin hündürlüyü təxminən 1 eV tərtibində olur. Kontakt səthi ilə ona qovuşan metal və yarımkeçiricinin sərbəst səthləri arasında əmələ gələn kontakt potensiallar fərqi hesabına metalın əhatəsində intensivliyi E_Ə olan ƏES yaranır və o mikro-nano ölçülü MYK-larda yarımkeçiricinin kontaktaltı hissəsini, Şəkil-1b-də sxematik göstərildiyi kimi, tam bürüyür.

Diametri 15 mkm olan Au – nGaAs Şottki diodunun səthinin relyefinin Şəkil-1c-də verilən AQM təsvirində tək dairəvi qızıl kontakt aydın görünür. Au – nGaAs Şottki diodunun səthi ilə kontilever iynəsinin (zondun) ucu arasındakı kontakt potensiallar fərqinin (KPF) paylanmasının AQM təsviri Şəkil-1d-də göstərilmişdir. Görünür ki, metal səthində KPF kontaktdan kənarda olan nGaAs-in sərbəst səthindəki KPF-dən çox kiçikdir. Kontakt periferiyasından uzaqlaşdıqca KPF metal səthindəki minimum qiymətindən yarımkeçiricinin sərbəst səthindəki maksimum qiymətinə qədər artır. Bu zaman dairəvi kontaktın ətrafında ƏES-nin təsiri ilə eni təxminən 15 mkm olan oxa simmetrik keçid oblastı (halqavarı) yaranır ki, orada KPF –in qiyməti yarımkeçiricinin sərbəst səthindəki qiymətindən fərqli olur. Halqanın eni hüdudunda KPF xətti dəyişir.

MYK fizikasınin tarixi inkişaf pillələri, ƏES-in yaranmasının fiziki əsasları, effektiv potensial çəpərin formalaşmasını təsvir edən energetik modellər, termoelektron emissiyası nəzəriyyəsi əsasında ƏES təsiri nəzərə alınan cərəyan axını mexanizmləri və müvafiq analitik ifadələr, effektiv fiziki və həndəsi kontakt parametrlərinin təyini üsulları, mövcud ədəbiyyat materiallarının ƏES proseslərilə müqaisəli təhlili ilk və yeganə [2] monoqrafiyada ətraflı şərh olunmuşdur. Monoqrafiya www.elibrary.bsu.az/fizika; www.static.bsu.az; www.physics.bsu.edu.az; www.scipeople.ru; www.google.ru; www.ru.vikipedia.org; www.enci.ru; www.scholar.ru; www.nanometer.ru; www.nature.veb.ru; www.rambler.ru; www.ibris-nbuv.gov.ua və s. internet saytlarında sərbəst istifadə üçün yerləşdirilmişdir.

Real MYK-larda ƏES-nin yaranma hadisəsinin və onunla əlaqədar elektron proseslərinin tədqiqinə Rusiya alimləri tərəfindən böyük maraq göstərilir. Onların müasir texnologiya və texnakalardan istifadə edərək ƏES üzrə apardıqları fundamental tədqiqatların, yüksək keyfiyyətli və hətta yeni növ diskret cihazların və inteqral sxemlərin yaradılması üçün zəruri olan, unikal elmi nəticələri “Yarımkeçiricilərin Fizikası və Texnikası (FTP-2008,5,1109; 2010,5,615; 2010,6,767; 2011,1,70; 2011,7,965; 2011,8,1041)”, “Səth: Rentgen, Sinxroton və Nüvə Tədqiqatları (Poverxnost ... – 2009, 6,888; 2010,1,45)” və s. kimi nüfuzlu elmi jurnallarında rus və ingilis dillərində dərc olunmuşdur. Onların məruzələri isə “İYT texnikası və telekommunikasiya texnologoyaları, Sevostopol - 2009, 2010”, “Yarimkeçiricilər fizikası, Tomsk-2009”, “Radiofizikanın aktual problemləri, Tomsk-2010” və s. kimi Beynalxalq Konfranslarda dinlənilmişdir.

Şəkil 1. ƏES-siz (a) və ƏES-li (b) metal – yarımkeçirici kontaktların sxematik təsvirləri. Diametri 15 mkm olan Au - nGaAs kontaktın relyefinin (c) və səth potensialının paylanmasının (d) AQM təsvirləri.

Real MYK-larda ƏES-nin yaranma hadisəsinin fiziki əsasları və onunla əlaqədar olan elektrofiziki, termoelektrik və konstruktiv-texnoloji proseslər R.K.Məmmədovun “Real metal – yarımkeçirici kontaktların elektrofiziki xassələri” (Bakı,2003) adlı doktorluq dissertasiya işində [3] ətraflı şərh olunmuşdur. Davamı olaraq, real MYK-larda ƏES-nin yaranması və onun kontakt materiallarının təbiətindən, kontaktların konfiqurasiya və həndəsi ölçülərindən, yarımkeçiricinin tipindən və konsentrasiyasından asılı olan səciyəvi xüsusiyyətləri Rusiya Fedarasiyası Tomsk Dövlət Universitetinin Yarımkeçiricilər fizikası kafedrasında prof. İ.V.İvoninin və f.r.e.n. N.A.Txorikin rəhbərliyi ilə V.A.Novikovun “Atom Qüvvə Mikroskopiya metodu ilə A₃B₅ lövhələrinin səthinin morfologiyasının, elektron xassələrinin və metal – A₃B₅ kontaktların tədqiqi” (Tomsk, 2010) adlı namizədlik dissertasiya işində [4] ətraflı tədqiq edilmişdir. Dissertasiya işində müasir Atom Qüvvə Mikroskopiya metodu ilə Au, Ni, Ti, Pd metalların və n-GaAs, n⁺- GaAs , p - GaAs yarımkeçiricilərin kontaktlarında yaranan ƏES bilavasitə ölçülmüş nəticələri, ƏES potensialının kontakt və sərbəst səthlər boyunca paylanmasının fenomenoloji modeli və MYK üzrə [2] monoqrafiyada nəzəri əsaslandırılmış bir sıra yeni və mühüm elmi nəticələr əks olunmuşdur.

Real MYK - da ƏES-in yaranma hadisəsi yarımkeçiricilər, yarımkeçirici cihazları, bərk cisimlər, nazik təbəqələr, səth fizikası kimi elm sahələrində, nanofizikada, mikroelektronikada, fiziki elektronikada, optoelektronikada, fotoelektronikada, bioelektronikada, nanoelektronikada və aidiyyəti olan digər sahələrdə yeni elmi istiqamətlərin açılmasına imkan verir. Bu hadisə kondensə olunmuş mühit fizikasının real kontakt strukturlarında baş verən elektron proseslərinin obyektiv dərg olunması üçün elmi əsas yaradır.

ƏES hadisəsi yeni enerji mənbəyi yaradılmasına əsas verir və eyni zamanda, müasir elektron texnikasının istisnasız olaraq bütün elektron qurğu və cihazlarının element bazalarını təşkil edən, MYK əsaslı müxtəlif növ diskret yarımkeçirici cihazların, mikrosxemlərin, nanosxemlərin keyfiyyətinin yüksəldilməsinə və funksional imkanlarının genişləndirilməsinə, yeni sinif baza elementlərinin və inteqral sxemlərinin hazırlanmasına imkanlar açır. Artıq, işıq enerjisini elektrik enerjisinə çevirən ƏES-li MYK çevriciləri [5] yaradılmışdır ki, onlar işıq cərəyanını qaranlıq cərəyanına nisbətən 1000 dəfə artırır. Halbu ki, ənənəvi oxşar ƏES-siz MYK çevriciləri işıq cərəyanını qaranlıq cərəyanına nisbətən cəmi10 dəfə artırır. Bununla belə, son zamanlar ƏES-li MYK-larda yeni xassələr [6] aşkar edilmişdir: əks gərginliyin ilkin qiymətlərində kontaktdan cərəyan axmır və gərginliyin sonrakı artması zamanı cərəyan sıçrayışla artır.

Ədəbiyyat