➤

Электронная спектроскопия и микроскопия поверхности бинарных материалов (Pd–Ba, CoSi2 и GaAs), имплантированных ионами низких энергии

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире на сегодня в бурно развивающемся направлении области физической электроники одним из перспективных направлений является исследование физических процессов в наноразмерных многослойных структурах. Вмете с тем, получение нанокластерных фаз и наноразмерных многослойных структур, тонкие пленки и гетероструктуры полученные на основе Si и GaAs, создание интегральных схем, вплоть до перехода на наноразмерные структуры и улучшения эксплуатационных характеристик является одной из важных проблем.
В годы независимости в республике развитию области физической электроники особое внимание уделено получению новых наноразмерных структур и многослойных квантово-размерных гетерокомпозиций методом МЛЭ в сочетании с низкоэнергетической ионной бомбардировкой. В этом аспекте по получению новых материалов в виде многослойных квантоворазмерных гетероструктур и наноконтактов к ним, новых типов полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности, планарных интегральных детекторов коротковолновых и ионизирующих излучений, детекторов УФ-излучений, баллистических транзисторов, интегральных схем достигнуты существенные результаты. На основе Стратегии действий дальнейшего развития Республики Узбекистан в области физической электроники получение гетерозпитаксиальных структур и наноразмерных пленок, а также их формирование и изучение в процессе преобразования физических процессов имеет важное значение при решении вопросов расширения их функциональных возможностей.
На сегодня в мире уовершентвование технологии получения бинарных материалов ионной имплантацией, получение структур с новыми свойствами позволит повыить эффективность их работы. В этом плане целевые исследования, в том числе осуществление ниже приведенных научных исследований: определение основных механизмов формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности бинарных материалов различной природы (металлосплавов и полупроводников) и различной химической связи (интерметаллической, ковалентной и ионной) при бомбардировке ионами Аг+; изучение электронной и кристаллической структуры наноразмерных фаз, созданных на поверхности GaAs имплантацией ионов А1+; изучение электронной структуры (параметры энергетических зон и плотность состояния валентных электронов) наноразмерных структур, созданных на поверхности CoSi2 и GaAs ионной бомбардировкой. Проводимые в этих направлених научные исследования указывают на актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индус-трии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года и №-ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является комплексное изучение механизмов модификации и особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях PdBa, CoSi2 и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой.
Научная новизна исследования заключаются в следующем:
предложена структурная модель поверхности Pd-Ba, активированного в высоком вакууме и в атмосфере кислорода и разработана методика равномерной активировки поверхности сплавов Pd-Ba цилиндрической формы методами лазерной абляции и имплантации ионов Ва+;
показано, что форма и размеры нанокристаллических фаз образующихся на поверхности Pd и Pd-Ba при дозах облучения D < 1013 см'2 в основном зависит от микрорельефа поверхности, а при высоких дозах D > 51015 см'2 не зависит; наиболее вероятным механизмом образования участков с кристаллической структурой под действием имплантации больших доз ионов является разогрев мишени в области теплового пика, приводящий к расплавлению материала;
методом ионной бомбардировки (Аг* и О+) в сочетании с отжигом получены однородные регулярно расположенные наноразмерные фазы и эпитаксиальные нанопленки Si и CoSiO на поверхности CoSi2/Si (111), а также определены зависимости размеров нанокристаллических фаз от энергии и дозы ионов;
разработаны механизмы формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности материалов различной природы (металлосплав Pd2Ba, полупроводники CoSi2 и GaAs) и типа химической связи (интерметаллический, ковалентный и ионно-ковалентный) при бомбардировке ионами Аг+;
определены оптимальные условия ионной бомбардировки и последующего отжига получения многослойных структур Si-CoSi2-Si, CoSiO-CoSi2-Si, Ga-GaAs-Ge, GaAlAs-GaAs и построены их энергетические зонныедиаграммы.
Заключение
На основе комплексного изучения механизмов модификации и особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях PdBa, CoSi2 и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой сделаны следующие выводы:
1. Установлено, что имплантация ионов Ва+ с Ео = 0,5-^5 кэВ при D = 1015 см'2 в Pd и Pd-Ba в зависимости от микрорельефа поверхности образцов приводит к формированию нанокластерных фаз различной формы и размеров, в частности, в случае Pd-Ba наличие следов механической обработки приводит к образованию разветвленных линий с шириной 2-3 мкм, обогащенных атомами Ва. При D = DHac = 6-1016 см'2 поверхность Pd-Ba и Pd состоит из крупнозернистых блоков соединений типа PdBa и Pd2Ba с четкими гранями и размерами 5-10 мкм, характерные для кристаллических пленок.
2. Показано, что при лазерной активировке можно достигнуть наибольшей степени чистоты поверхности, следовательно, максимального увеличения коэффициента вторичных электронов Pd-Ba без напуска водорода, разработана модель расположения атомов Ва, О и Pd на поверхности и по профилю Pd-Ba, активированного в высоком вакууме и в атмосфере кислорода.
3. Выявлены основные механизмы отказа стандартных катодов Pd-Ba в процессе их длительной (t > 500 час) эксплуатации и появление на поверхности этих катодов отдельных дефектных участков в виде пузырьков с размерами 15-20 нм и обнаружено увеличение концентрации атомов С и S до 10-15 ат.% и появление атомов подложки (Мо).
4. Определены значения Eg, X, cm и р нанопленок CoSi2/Si (111) разной толщины (0 = 10 - 100 нм), в которых глубина зоны выхода истинновторичных электронов X пленок CoSi2 составляет ~ 80-100 А и определены оптимальные режимы ионной бомбардировки и последующего отжига для формирования нанопленочной системы Si - CoSi2 - Si.
5. Выявлены основные механизмы формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности пленок различной природы и типа химической связи (металлосплав Pd2Ba, полупроводники CoSi2, GaAs) при бомбардировке их ионами Аг*.
6. Получены наноструктуры трехкомпонентных соединений Ga,.xAlxAs с толщиной 0 = 20 - 70 А в поверхностной области GaAs имплантацией ионов АГ с энергиями от 0,5 до 5 кэВ в сочетании с отжигом. При низких дозах облучения (D < 1015 см'2) формировались нанокристаллические фазы, а при больших дозах (D > 2-1016 см'2) - нанопленки типа Gao.5Alo.5As. Изменяя температуру постимплантационного отжига в интервале 850-1000 К значение х можно регулировать в пределах от 0,5 до 0,2. При этом ширина запрещенной зоны трехкомпонентной пленки уменьшается от 2,4 эВ до 1,6эВ. Показано, что ширина запрещенной зоны Eg нанокристаллической фазы Ga05Al05As с поверхностными размерами 25-30 нм составляет 2,8-2,9 эВ, а для нанопленки с толщиной 20-25 нм ~ 2,3 эВ.
7. Проведена оценка ширины запрещенной зоны и плотности состояния валентных электронов одно- и трехкомпонентных наноразмерных структур, созданных на поверхности полупроводников ионной бомбардировкой, в частности, в результате уменьшения поверхностных размеров нанокристаллов с ~ 50 - 60 нм до ~ 10 нм ширина запрещенной зоны Si увеличивается от 1,2 до 1,5 эВ, CoSiO - от 2,4 до 2,8 эВ, Ga^Al^As - от 2,4 до 2,9 эВ.
8. Оптимальные условия получения наноструктур GabxAlxAs с управляемой шириной запрещенной зоны представляют интерес для создания наноэпитаксиальной структуры Si/CoSi2/Si для СВЧ транзисторов с проницаемой и металлической базой.

Тип источника: Авторефераты
Годы охвата с 1992
inLibrary
Google Scholar
Каталог авторефератов
Выпуск:
Отрасль знаний
CC BY f
1-46
28

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.
Поделиться
Скачать
Донаев, С. (2023). Электронная спектроскопия и микроскопия поверхности бинарных материалов (Pd–Ba, CoSi2 и GaAs), имплантированных ионами низких энергии. Каталог авторефератов, 1(1), 1–46. извлечено от https://www.inlibrary.uz/index.php/autoabstract/article/view/49267
1
Цитаты
Crossref
Сrossref
Scopus
Scopus
Google
Google

Ключевые слова:

Микробные биопленки / фурье ик-спектроскопия / сканирующая электронная микроскопия

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире на сегодня в бурно развивающемся направлении области физической электроники одним из перспективных направлений является исследование физических процессов в наноразмерных многослойных структурах. Вмете с тем, получение нанокластерных фаз и наноразмерных многослойных структур, тонкие пленки и гетероструктуры полученные на основе Si и GaAs, создание интегральных схем, вплоть до перехода на наноразмерные структуры и улучшения эксплуатационных характеристик является одной из важных проблем.
В годы независимости в республике развитию области физической электроники особое внимание уделено получению новых наноразмерных структур и многослойных квантово-размерных гетерокомпозиций методом МЛЭ в сочетании с низкоэнергетической ионной бомбардировкой. В этом аспекте по получению новых материалов в виде многослойных квантоворазмерных гетероструктур и наноконтактов к ним, новых типов полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности, планарных интегральных детекторов коротковолновых и ионизирующих излучений, детекторов УФ-излучений, баллистических транзисторов, интегральных схем достигнуты существенные результаты. На основе Стратегии действий дальнейшего развития Республики Узбекистан в области физической электроники получение гетерозпитаксиальных структур и наноразмерных пленок, а также их формирование и изучение в процессе преобразования физических процессов имеет важное значение при решении вопросов расширения их функциональных возможностей.
На сегодня в мире уовершентвование технологии получения бинарных материалов ионной имплантацией, получение структур с новыми свойствами позволит повыить эффективность их работы. В этом плане целевые исследования, в том числе осуществление ниже приведенных научных исследований: определение основных механизмов формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности бинарных материалов различной природы (металлосплавов и полупроводников) и различной химической связи (интерметаллической, ковалентной и ионной) при бомбардировке ионами Аг+; изучение электронной и кристаллической структуры наноразмерных фаз, созданных на поверхности GaAs имплантацией ионов А1+; изучение электронной структуры (параметры энергетических зон и плотность состояния валентных электронов) наноразмерных структур, созданных на поверхности CoSi2 и GaAs ионной бомбардировкой. Проводимые в этих направлених научные исследования указывают на актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индус-трии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года и №-ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является комплексное изучение механизмов модификации и особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях PdBa, CoSi2 и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой.
Научная новизна исследования заключаются в следующем:
предложена структурная модель поверхности Pd-Ba, активированного в высоком вакууме и в атмосфере кислорода и разработана методика равномерной активировки поверхности сплавов Pd-Ba цилиндрической формы методами лазерной абляции и имплантации ионов Ва+;
показано, что форма и размеры нанокристаллических фаз образующихся на поверхности Pd и Pd-Ba при дозах облучения D < 1013 см'2 в основном зависит от микрорельефа поверхности, а при высоких дозах D > 51015 см'2 не зависит; наиболее вероятным механизмом образования участков с кристаллической структурой под действием имплантации больших доз ионов является разогрев мишени в области теплового пика, приводящий к расплавлению материала;
методом ионной бомбардировки (Аг* и О+) в сочетании с отжигом получены однородные регулярно расположенные наноразмерные фазы и эпитаксиальные нанопленки Si и CoSiO на поверхности CoSi2/Si (111), а также определены зависимости размеров нанокристаллических фаз от энергии и дозы ионов;
разработаны механизмы формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности материалов различной природы (металлосплав Pd2Ba, полупроводники CoSi2 и GaAs) и типа химической связи (интерметаллический, ковалентный и ионно-ковалентный) при бомбардировке ионами Аг+;
определены оптимальные условия ионной бомбардировки и последующего отжига получения многослойных структур Si-CoSi2-Si, CoSiO-CoSi2-Si, Ga-GaAs-Ge, GaAlAs-GaAs и построены их энергетические зонныедиаграммы.
Заключение
На основе комплексного изучения механизмов модификации и особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях PdBa, CoSi2 и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой сделаны следующие выводы:
1. Установлено, что имплантация ионов Ва+ с Ео = 0,5-^5 кэВ при D = 1015 см'2 в Pd и Pd-Ba в зависимости от микрорельефа поверхности образцов приводит к формированию нанокластерных фаз различной формы и размеров, в частности, в случае Pd-Ba наличие следов механической обработки приводит к образованию разветвленных линий с шириной 2-3 мкм, обогащенных атомами Ва. При D = DHac = 6-1016 см'2 поверхность Pd-Ba и Pd состоит из крупнозернистых блоков соединений типа PdBa и Pd2Ba с четкими гранями и размерами 5-10 мкм, характерные для кристаллических пленок.
2. Показано, что при лазерной активировке можно достигнуть наибольшей степени чистоты поверхности, следовательно, максимального увеличения коэффициента вторичных электронов Pd-Ba без напуска водорода, разработана модель расположения атомов Ва, О и Pd на поверхности и по профилю Pd-Ba, активированного в высоком вакууме и в атмосфере кислорода.
3. Выявлены основные механизмы отказа стандартных катодов Pd-Ba в процессе их длительной (t > 500 час) эксплуатации и появление на поверхности этих катодов отдельных дефектных участков в виде пузырьков с размерами 15-20 нм и обнаружено увеличение концентрации атомов С и S до 10-15 ат.% и появление атомов подложки (Мо).
4. Определены значения Eg, X, cm и р нанопленок CoSi2/Si (111) разной толщины (0 = 10 - 100 нм), в которых глубина зоны выхода истинновторичных электронов X пленок CoSi2 составляет ~ 80-100 А и определены оптимальные режимы ионной бомбардировки и последующего отжига для формирования нанопленочной системы Si - CoSi2 - Si.
5. Выявлены основные механизмы формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности пленок различной природы и типа химической связи (металлосплав Pd2Ba, полупроводники CoSi2, GaAs) при бомбардировке их ионами Аг*.
6. Получены наноструктуры трехкомпонентных соединений Ga,.xAlxAs с толщиной 0 = 20 - 70 А в поверхностной области GaAs имплантацией ионов АГ с энергиями от 0,5 до 5 кэВ в сочетании с отжигом. При низких дозах облучения (D < 1015 см'2) формировались нанокристаллические фазы, а при больших дозах (D > 2-1016 см'2) - нанопленки типа Gao.5Alo.5As. Изменяя температуру постимплантационного отжига в интервале 850-1000 К значение х можно регулировать в пределах от 0,5 до 0,2. При этом ширина запрещенной зоны трехкомпонентной пленки уменьшается от 2,4 эВ до 1,6эВ. Показано, что ширина запрещенной зоны Eg нанокристаллической фазы Ga05Al05As с поверхностными размерами 25-30 нм составляет 2,8-2,9 эВ, а для нанопленки с толщиной 20-25 нм ~ 2,3 эВ.
7. Проведена оценка ширины запрещенной зоны и плотности состояния валентных электронов одно- и трехкомпонентных наноразмерных структур, созданных на поверхности полупроводников ионной бомбардировкой, в частности, в результате уменьшения поверхностных размеров нанокристаллов с ~ 50 - 60 нм до ~ 10 нм ширина запрещенной зоны Si увеличивается от 1,2 до 1,5 эВ, CoSiO - от 2,4 до 2,8 эВ, Ga^Al^As - от 2,4 до 2,9 эВ.
8. Оптимальные условия получения наноструктур GabxAlxAs с управляемой шириной запрещенной зоны представляют интерес для создания наноэпитаксиальной структуры Si/CoSi2/Si для СВЧ транзисторов с проницаемой и металлической базой.


background image

ФИЗИКА-ТЕХНИКА ИНСТИТУТИ, ИОН ПЛАЗМА ВА ЛАЗЕР

ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ИНСТИТУТИ ВА САМАРҚАНД ДАВЛАТ

УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ

DSc.27.06.2017. FM./T.34.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ

ДОНАЕВ САРДОР БУРХАНОВИЧ

КИЧИК ЭНЕРГИЯЛИ ИОНЛАР БИЛАН ИМПЛАНТАЦИЯ ҚИЛИНГАН БИНАР

МАТЕРИАЛЛАР (Pd–Ba, CoSi

2

ВА GaAs) СИРТИНИНГ ЭЛЕКТРОН

СПЕКТРОСКОПИЯСИ ВА МИКРОСКОПИЯСИ

01.04.04 – Физик электроника

ФИЗИКА-МАТЕМАТИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент – 2017

УДК: 537.533.7.8


background image

Физика-математика фанлари бўйича фалсафа доктори (PhD)

диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата диссертации

доктора философии (PhD) по физико-математическим наукам

Contents of dissertation abstract of doctor of philosophy (PhD) on physical

mathematical sciences

Донаев Сардор Бурханович

Кичик энергияли ионлар билан имплантация қилинган бинар материаллар

(Pd–Ba, CoSi

2

ва GaAs) сиртининг электрон спектроскопияси ва

микроскопияси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Донаев Сардор Бурханович

Электронная спектроскопия и микроскопия поверхности бинарных

материалов (Pd–Ba, CoSi

2

и GaAs), имплантированных ионами низких

энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Donaev Sardor Burkhanovich

Electronic spectroscopy and microscopy of the surface of binary materials (Pd–Ba,

CoSi

2

and GaAs) implanted with low-energy ions . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 39

Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ

List of published works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43


background image

2

Физика-математика фанлари бўйича фалсафа доктори (PhD) диссертацияси

мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация
комиссиясида В2017.1. PhD/FM22 рақам билан рўйхатга олинган.

Диссертация Тошкент давлат техника университетида бажарилган.

Диссертация автореферати икки тилда (ўзбек, рус) веб-саҳифанинг fti-kengash.uz

ҳамда «ZiyoNet» ахборот-таълим портали www.ziyonet.uz манзилларига жойлаштирилган.

Илмий раҳбар: Умирзаков Балтоходжа Ерматович

физика-математика фанлари

доктори, профессор

Расмий оппонентлар: Ашуров Хотам Бахронович

техника фанлари доктори

Расулов Акбарали Махамадиевич

физика-математика фанлари доктори, профессор

Етакчи ташкилот:

Ўзбекистон Миллий Университети

Диссертация ҳимояси Физика-техника институти, Ион-плазма ва лазер технологиялари

институти, Самарқанд давлат университети ҳузуридаги DSc.27.06.2017.FM/T.34.01 рақамли Илмий
кенгашнинг 2017 йил «___»___________ соат____ даги мажлисида бўлиб ўтади. (Манзил: 100084,
Тошкент ш., Бодомзор йўли кўчаси, 2б-уй. Тел./факс: (99871) 235-42-91, e-mail: lutp@uzsci.net,
Физика-техника институти мажлислар зали.)

Диссертация билан Физика-техника институтининг Ахборот-ресурс марказида танишиш

мумкин ( ______ рақами билан рўйхатга олинган). Манзил: 100084, Тошкент ш., Бодомзор йўли
кўчаси, 2б-уй. Тел./факс: (99871) 235-42-91.

Диссертация автореферати 2017 йил «____» _______________ куни тарқатилди.

(2017 йил «____» _______________ даги _______ рақамли реестр баѐнномаси).

C.Л. Лутпуллаев

Илмий даражалар берувчи илмий

кенгаш раиси, ф.-м.ф.д., профессор

А.В. Каримов


background image

Илмий даражалар берувчи илмий

кенгаш илмий котиби, ф.-м.ф.д., профессор

C.А. Бахрамов

Илмий даражалар берувчи илмий

кенгаш қошидаги илмий семинар раиси,

ф.-м.ф.д., профессор

3

Кириш (фалсафа доктори

(PhD)

диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

Дунѐда бугунги

кунда жадал ривожланаѐтган физик электроника сохида истиқболли
йўналишлардан бири наноўлчамли кўп қатламли тизимларда физик
жараѐнларнинг тадқиқот ишлари ҳиобланади. Шу билан биргаликда
наноўлчамли нанокластер фазалар ва кўп қатламли тузилишларни олиш, Si

ва GaAs асосида яратилган юпқа пленкалар, гетероструктуралар ҳамда янги

дискрет ва интеграл қурилмаларни яратиш, микроэлектрониканинг
замонавий конструктив-технологик ечимлари интеграл схемалар асосий
элементларининг геометрик ўлчамларини доимо камайтириш, ҳатто

наноўлчамли тузилишгача ўтиш ва эксплуатацион параметрларини яхшилаш
мухим муаммолардн бири ҳисобланади.

Мустақиллик йилларида мамлкатимизда физик электроника сохасини

ривожлантириш борасида янги наноўлчамли тузилишлар ва кўп қатламли
квант ўлчамли гетеро композицияларни олиш учун кичик энергияли ионли
бомбардирлаш билан биргаликда МНЭ методлрига лохида эътибор
қаратилди. Бу борада кўп қатламли квант ўлчамли гетероструктура
кўринишидаги янги материаллар ва уларга наноконтактларни олиш, ярим
ўтказгичли труктуралар асосида янги турдаги сифатли асбоблар ва интеграл

схемалар, хусусан, қисқа тўлқинли ва ионлвчи нурланишларнинг планар

интеграл

детекторлари,

УБ

нурланишли

детекторлар,

баллистик

транзисторлар, интеграл схемалар ишлаб чиқишда мухим натижаларга
эришилмоқда. Ўзбекистон Републикаси янада ривожлнтириш бўйича
Ҳаракатлар стратегияси асосида физик электрониканинг гетероэпитаксиал
тизимлар ва наноўлчамли пленкаларни олиш ҳамда уларнинг шаклланиши ва
қайта ишлаш жараѐнида кечаѐтган физик жараѐнларни ўрганиш, уларнинг
ишчи функцияларини кенгайтириш масалаларини ҳал қилишда мухим
аҳамиятга эга.

Ҳозирги кунда жахонда ионлар имплантация қилинган бинар

материалларни олиш технологиясини мукаммаллаштириш, янги ҳусусиятли
структуралар олиш, уларни ишлаш самарадорлиниги ошириш имконини


background image

беради. Бу борада мақсадли илмий тадқиқотларни, жумладан қуйидаги
йўналишлардаги илмий изланишларни амалга ошириш: Ar+ ионлари билан
бомбардирлаш натижасида турли табиатли (металл қотишмалар ва ярим
ўтказгичлар) турли кимѐвий боғланишли (интерметалл, ковалентли, ионли)
бинар материаллар сиртида бир компонентли наноўлчамли тузилмалар
шаклланишининг асосий механизмларини аниқлаш; Al+ ионларини
имплантация қилиб GaAs сиртида ҳосил қилинган наноўлчамли фазаларнинг
электрон

ва

кристалл

тузилишини

ўрганиш,

кўп

компонентали

нанокристаллар ва нанопленкалар олиш учун ионлар имплантацияси ва
кейинги қиздириш оптимал режимларини аниқлаш; ионлар билан
бомбардирлаш натижасида CoSi2 ва GaAs сиртида ҳосил қилинган
наноўлчамли структураларнинг электрон структураси (энергетик зоналар
параметрлари ва валент электронларнинг зичлик ҳолати)ни тадқиқ қилиш. Бу

4

йўналишда олиб борилаѐтган илмий-тадқиқотлар ушбу дисертация
мавзусининг долзарблигини изоҳлайди.

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2010 йил 15 декабрдаги

ПҚ–1442-сон «2011–2015 йилларда Ўзбекистон Республикаси саноатини
ривожлантиришнинг устувор йўналишлари тўғрисида»ги Қарори ва 2017 йил
17 февралдаги ПҚ-2789-сон «Фанлар академияси фаолияти, илмий тадқиқот
ишларини ташкил этиш, бошқариш ва молиялаштиришни янада такомиллаш
тириш чора-тадбирлари тўғрисидаги»ги Қарори ҳамда мазкур фаолиятга
тегишли бошқа меъѐрий-ҳуқуқий ҳужжатларда белгиланган вазифаларни
амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муайян даражада хизмат
қилади.

Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши

устувор йўналишларига мослиги.

Мазкур тадқиқот республика фан ва

технологиялар

ривожланишининг

III.

«Энергетика,

энергоресурс

тежамкорлиги, транспорт, машина ва асбобсозлик, замонавий электроника,
микроэлектроника, фотоника ва электрон асбобсозлиги ривожланиши»нинг
устувор йўналишига мувофиқ бажарилган.

Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.

Бугунги кунга қадар илмий

тадқиқотчилар ва корхона олимларининг этибори бинар материаллар
асосидаги наноплѐнкалар ва кўп қатламли гетеротизимлар микро-, опто- ва
наноэлектроника асбоблари хусусиятларини ўрганишга қаратилган. Инглиз
олимлари Р. Дингл, В. Вигманн ва С.Х. Генрилар Si (100) сиртидаги CoSi

2

МЛЭ пленкаси 10 ÷ 15 нм қалинликгача оролчали тавсифга эга бўлиши
кўрсатган, ўта юпқа қатламли (квант ўра) GaAs га эга ярим ўтказгичли GaAs
AlGaAs гетероструктурасининг оптик спектрлар ютилишининг поғонали
тузилишга хос кўринишда ўлчамли квантланиш эффекти пайдо бўлишини
академик

Ж.И. Альферов томонидан гетероструктуралар, хусусан

иккиталиклари, квантли ўралар, симлар (quantum wire) ва нуқталар (quantum
dots) ни ўз ичига олувчи электронли энергетик спектр, заряд ташувчиларнинг
ҳаракатланиши ва эффектив массалар, тақиқланган зона кенгликлари каби


background image

ярим ўтказгичли кристалларнинг фундаментал параметларини бошқариш
бўйича тадқиқотлар олиб борилган.

Проф. Б.Е. Умирзоқов ва унинг шогирдлари томонидан кичик

энергияли ион имплантация методи билан Si сиртда ўта юпқа (θ = 5÷10 нм)
металл силициди пленкаси ва GaAs сиртда Ga

1-x

Ba

x

As пленкаси олинди.

Нанопленкалар ва алоҳида кластерли фазаларнинг геометрик ўлчамлари,
кристалл ва электрон тузилиши, элемент ва кимѐвий таркиби, ҳамда қайта
ишлашда уларнинг ўзгариши динамикаси тадқиқ қилинди.

Бироқ, ионли бомбардирлаш усули билан қуйидаги имкониятлар амалда

тадқиқ этилмаган: -икки компонентли МНЭ пленкалари сиртида бир
компонентли пленкалар ва наноўлчамли фазалар; -Si/CoSi

2

/Si ва Ga

1-

х

Al

х

As/GaAs/Ge типидаги кўпқатламли тизимлар ҳамда олинган

гетероэпитаксиал тузилишларнинг таркиби, тузилиши ва хусусиятларига
ташқи таъсирларнинг таъсир этиши.

5

Тадқиқотнинг диссертация бажарилган илмий-тадқиқот муассасаси

илмий-тадқиқот ишлари режалари билан боғлиқлиги.

Диссертация

тадқиқоти Тошкент давлат техника университетида илмий-тадқиқот ишлари
режсининг 14–

002

-сон «Ярим ўзтказгичли пленкалар асосида микро ва оптик

электроника асбоблари учун тақиқланган зона кенглиги бошқариладиган
наноматериаллар олиш технологиясини ишлаб чиқиш» (2009–2011); 14–007-

сон «Элементар ва бинар ярим ўтказгичлар асосида наноструктуралар

олишнинг арзон технологиясини танлаш ва ишлаб чиқиш» (2009–2011)

;

К–4–

001-сон «Кремний асосида кўп қатламли наноўлчамли МДЯ ва ЯДЯ
гетероструктураларни олиш технологиясини ишлаб чиқиш» (2009–2014); Ф2–
41-сон «Турли табиатли материаллар (металлар, яримўтказгичлар ва
диэлектриклар)да ионлар имплантациясидаги кучланган қатламлар ва
наноўлчамли тузилишлар ҳосил бўлиши, атомларни киритиш, сочилиш
жараѐларини назарий ва тажриба тадқиқ қилиш» (2012–2016) лойиҳалари
ҳамда ЁФ–2–12-сон «W, Pd ва PdBa нинг эмиссион хусусияти ва ишчи
характеристикаларига наноўлчамли структуралар ҳосил бўлишининг
таъсири» (2016–2017) лойиҳаси доирасида бажарилган.

Тадқиқотнинг мақсади

Pd–Ba, CoSi

2

ва GaAs юза қатламларининг

кичик энергияли ионлар имплантацияси ва кейинги термик ва лазерли ишлов
беришда

модификацияланган

механизмларнинг

ҳамда

наноўлчамли

тузилмалар ҳосил бўлишининг ўзига хос хусусиятларини комплекс
ўрганишдан иборат.

Тадқиқотнинг вазифалари:

турли усуллар билан (ионли бомбардимон қилиш, лазерли ишлов бериш)

ишлов беришда Pd–Ba қотишмалари сиртида наноўлчамли тузилишлар
шаклланиш жараѐнларини ўрганиш.

нурланиш дозаси ва энергиясини ўзгартириб Ва ионлари билан

бомбардимон қилинган Pd ва Pd–Ba нинг таркиби, сирт морфологияси ва


background image

эмиссион хусусиятлари ўзгаришини ўрганиш ва цилиндр шаклидаги
магнетрон катодлари сирт қатламларига Ва ионларини бир жинсли
имплантациялаш усулини ишлаб чиқиш;

CoSi

2

/Si сиртида энергияси Е

0

=0,5÷5 кэВ ва нурланиш дозаси

D=5·10

13

÷10

17

см

-2

Ar

+

ва О

2

+

ионлари билан бомбардирлаш натижасида

наноўлчамли тузилишларнинг шаклланиш жараѐнларини (элементли ва
кимѐвий, таркиби, морфологияси, электрон ва кристалл тузилиши) ўрганиш,
сиртида Si нанокристаллари бўлган CoSi

2

/Si моделини ишлаб чиқиш;

Ar

+

ионлари билан бомбардирлаш натижасида турли табиатли (металл

қотишмалар ва ярим ўтказгичлар) турли кимѐвий боғланишли (интерметалл,
ковалентли, ионли) бинар материаллар сиртида бир компонентли
наноўлчамли тузилмалар шаклланишининг асосий механизмларини аниқлаш;

Al

+

ионларини имплантация қилиб GaAs сиртида ҳосил қилинган

наноўлчамли фазаларнинг электрон ва кристалл тузилишини ўрганиш.

Ga

1-х

Al

х

As типидаги нанокристаллар ва нанопленкалар олиш учун ионлар

имплантацияси ва кейинги қиздириш оптимал режимларини аниқлаш;

6

ионлар билан бомбардирлаш натижасида CoSi

2

ва GaAs сиртида ҳосил

қилинган наноўлчамли структураларнинг электрон структураси (энергетик
зоналар параметрлари ва валент электронларнинг зичлик ҳолати)ни ўрганиш;

кўп қатламли гетероструктуралар олиш учун ион бомбардировкаси ва

қиздиришнинг оптимал шароитини аниқлаш; электрон техника қурилмалари
ва турли асбобларни яратишда олинган натитижаларни қўллаш бўйича илмий
асосланган тавсиялар ишлаб чиқиш.

Тадқиқотнинг

объекти

сифатида

PdBa,

(Ва–1,5÷4

ат.%)

қотишмаларининг поликристалл пленкалари; CoSi

2

/Si ва GaAs/Ge

монокристалл МНЭ пленкалардан фойдаланилган.

Тадқиқотнинг предмети

Pd, Pd–Ba поликристалл намуналари ва CoSi

2

,

GaAs монокристалл плѐнкалари сиртида бир ва кўп компонентли
нанотузилмаларнинг шаклланиши ҳисобланади.

Тадқиқотнинг усуллари.

Диссертацияда

у

льтрабинафша нурланишнинг

фотоэлектрон спектроскопияси (УФЭС), катта энергияли электронлар
дифракцияси (КЭЭД), растрли электрон микроскопия (РЭМ), оже-электрон
спектроскопия (ОЭС), эластик қайтган электронлар

спектроскопияси (ЭҚЭС), ҳарактерли энергиясини йўқотган электронлар

спектроскопияси (ҲЭЙЭС), атом кучланишли микроскопия (АКМ) каби
тадқиқот усуллари қўлланган.

Тадқиқотнинг илмий янгилиги

қуйидагилардан иборат:

узоқ вақт эксплуатация қилиш жараѐнида Pd–Ba асосида ишлаб

чиқилган стандарт катодларнинг ишдан чиқишининг физик механизмлари
очиб берилган ва уларнинг сиртини Ba+ ионлари билан имплантация


background image

қилишга асосланган бир текис фаоллаштириш усули ишлаб чиқилган;

Pd ва Pd–Ba сиртида ҳосил бўлган нанокристалл фазаларнинг шакли ва

ўлчамларининг сирт микрорельефига, ионлар энергияси ва дозасига
боғлиқлиги аниқланган: катта дозада имплантация қилинганда кристалл
тузилишли майдонларнинг ҳосил бўлиш механизми юқори эҳтимоллик билан
ионлар таъсирида материалнинг эриб кетишига олиб келувчи иссиқлик
чўққиси (пики) вужудга келиши аниқланган;

ионли бомбардирлаш (Ar+ ва O+) ҳамда кейинги қиздириш усули билан

CoSi2/Si (111) сиртида бир хил тартибда жойлашган СоSiО ва Si нинг бир
жинсли наноўлчамли фазалари ва эпитаксиал нанопленкалари олинган ҳамда
нанокристалли фазалар ўлчамларининг ионлар энергияси ва дозасига
боғлиқлиги аниқланган;

Ar+ионлари билан бомбардирлаш натижасида турли кимѐвий

боғланишга (интерметалл, ковалент ва ион-ковалент) ва табиатга эга бўлган
(Pd2Ba металл қотишма, CoSi2 ва GaAs яримўтказгичлар) материалларнинг
сиртида бир компонентли наноўлчамли тузилмалар шаклланишининг асосий
механизмлари аниқланган;

7

GaAs ни Al+ионлари билан имплантация қилиш ва кетма-кет Т=850–900

К гача қиздириш натижасида θ=20 ÷ 30 Å қалинликдаги тақиқланган зона
кенглиги бошқариладиган (Eg=1,4 ÷ 2,4 эВ) Ga1-xAlxAs (х=0 ÷ 0,5)
нанопленкасини олиш услуби ишлаб чиқилган;

Si–CoSi2–Si,

CoSiO–CoSi2–Si, Ga–GaAs–Ge, GaAlAs–GaAs кўп

қатламли тузилишларини олишнинг ионли бомбардирлаш ва кейинги
қиздиришнинг оптимал шароитлари аниқланган ва уларнинг энергетик-зона
диаграммалари қурилган.

Тадқиқотнинг амалий натижалари

қуйидагилардан иборат: Pd–Ba ни

ионли ва лазерли барқарорлаштирилган фаоллаштириш магнетронларнинг
катод узелидаги юқори ҳароратли қиздириш тизимини олиб ташлаш
имконини беради, уларнинг барқарор юқори самарали ишлаши ва
эксплуатация вақтини 100 ва ундан кўпроқ соатга оширишни таъминлаган;
тақиқланган зона кенглиги бошқариладиган Ga

1-x

Al

x

As наноструктураларни

олишнинг оптимал шароитлари (ионли бомбардирлаш, қиздириш) Si/CoSi

2

/Si

намунасининг наноэпитаксиал гетероструктуралари металл базали
транзисторларни ишлаб чиқиш имконини беради.

Тадқиқот

натижаларининг ишончлилиги

замонавий илмий ва тажриба методларни

қўллаш, тажриба бошқа комплекс усуллар билан олинган маълумотларни
зарурий статистик экспериментлар асосида қайта ишлаш ҳамда юпқа
пленкалар ва ярим ўтказгичлар физикаси маълумотлари ва замонавий


background image

назарий тасаввурлар билан олинган натижаларнинг мувофиқлиги билан
изохланади.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.

Тадқиқот

натижаларининг илмий аҳамияти шундаки, берилган физик тавсифларга эга

бўлган юпқа пленкали тизимларни яратишнинг илмий-амалий асослари, юпқа

пленкаларнинг ўсиш механизмларини янги талқини билан изохланади.

Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти яратилган технологик

ишланмалар ЎЮЧ электроника ва микроэлектроника асбоблари учун зарур
бўлган МДЯ, ЯМЯ типидаги янги кўп қатламли гетеро тузилишли
пленкаларни ҳосил қилиш ва ишлаб чиқишда ишлатиш мумкин.

Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.

Кичик энергияли

ионлар билан бинар материаллар сиртини бомбардимон қилиш ва уларнинг
физик-кимѐвий хусусиятларини ўрганиш асосида:

тақиқланган зона энергетик кенглигини бошқариш имконини берадиган

Ga1-xMexAs наноструктурасини олишнинг эффектив технологияси ва галлий
арсениди асосида уч компонентли наноструктураларни олиш усулига
Ўзбекистон Республикаси Интеллектуал мулк агентлигининг ихтирога
патенти (№IAP 05370, 28.04.2017) олинди. Ишлаб чиқилган усул GaAs
нанокристаллига Al ионларини имплантация қилиш ва кейинги қиздириш
орқали Ga1-xAlxAs плѐнкаси олинган ва х нинг қийматини 0,1–0,5 оралиқда
ўзгартириш йўли билан уч компонентли тизимнинг энергетик зонаси
кенглигини 1,4–1,9 эВ гача ўзгартириш имконини берган;

8

ион имплантация усули билан материалларнинг электрон, эмиссион ва

оптик хусусиятларини керакли йўналишда ўзгартириш бўйича олинган
натижалар Ф2–ФА–Ф161 «Ион имплантацияси усули билан кристаллар (W,
WOn, TiN, CdTe, SiO2) сиртида ҳосил қилинган эркин юпқа плѐнкалар (Al,
Cu, Ag ва Me–Si) ва наноўлчамли гетероструктураларнинг шаклланиш
механизмлари ҳамда уларнинг физик-кимѐвий хоссаларини ўрганиш» ва Ф–
2–31 «Наноўлчамли металл силицид плѐнкалари структураси ва физик
хоссларини тадқиқ этиш ҳамда термосезгир структуралар ишлаб чиқиш»
давлат грантларини бажариш жараѐнида фойдаланилган (Фан ва
технологияларни ривожлантиришни мувофиқлаштириш қўмитасининг 2017
йил 9 февралдаги ФТК–0313/146-сон маълумотномаси). Яратилган
технологик ишланмалар микро- ва наноэлектроника асбоблари учун зарур
бўлган металл-диэлектрик-яримўтказгич, яримўтказгич-металл-яримўтказгич
типидаги янги кўп қатламли гетеротузилишли плѐнкаларни яратиш ва
наноконтактлар ҳосил қилиш имконини берган.

Тадқиқот

натижаларининг

апробацияси.

Мазкур

тадқиқот

натижалари 14 та халқаро ва 3 та республика илмий-амалий анжуманларида
муҳокамадан ўтказилган.

Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.

Диссертация мавзуси

бўйича 30 та илмий иш, жумладан, 1 та монография, 1 та патент, Ўзбекистон


background image

Республикаси Олий аттестация комиссиясининг докторлик диссертациялари
асосий илмий натижаларини чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 10 та
мақола, шу жумладан 5 та мақола халқаро рўйхатдан ўтган хорижий
журналларда ва 17 та мақола анжуманлар тўпламларида нашр этилган.

Диссертациянинг тузилиши ва ҳажми.

Диссертация таркиби кириш, тўртта

боб, хулоса, адабиѐтлар рўйхатидан иборат. Диссертациянинг ҳажми 47 та

расм ва 9 та жадвални ўз ичига олган ҳолда 120 бетни ташкил этади.

9

ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш

қисмида ўтказилган тадқиқотларнинг долзарблиги ва

зарурияти асосланган, тадқиқотнинг мақсади ва вазифалари, объект ва
предметлари

тавсифланган,

республика

фан

ва

технологиялар

ривожланишининг

устувор

йўналишларига

мослиги

кўрсатилган,

тадқиқотнинг илмий янгилиги ва амалий натижалари баён қилинган,
натижаларнинг илмий ва амалий аҳамияти очиб берилган, тадқиқот
натижаларини амалиётга жорий қилиш, нашр этилган ишлар ва диссертация
тузилиши бўйича маълумотлар келтирилган.

Диссертациянинг

«Ионли бомбардирлаш методи билан

материалларнинг сиртида наноўлчамли тузилишларни яратиш ва
хоссаларини модификациялаштириш бўйича адабиѐт маълумотлари
қисқача таҳлили»

деб номланган биринчи бобида фаоллаштиришда металл

қотишма эмиссион хоссалари ва асосий қонуниятларини ўрганишга
бағишланган адабиѐтлар маълумотлари шарҳи, GaAs сиртида уч компонентли
пленкалар, металлар силицидларининг шаклланиши, кристалли ва электрон
тузилишнинг хусусиятлари ҳамда улар материалларининг электрофизик ва
оптик хоссаларига таъсири келтирилган.


background image

Ушбу ишни ўтказиш ва тадқиқ қилиш учун қуйидагилар асосий

хулосалар ҳисобланади: инерт газлар ионлари билан бомбардирлашда бинар
материаллар сиртида наноўлчамли тузилишлар ҳосил бўлиш жараѐнлари,
уларнинг фазали ҳолати, тузилиши ва хоссалари етарли ўрганилмаган; кичик
энергияли ионли бомбардирлаш методидан фойдаланиб яратилган Si–CoSi

2

–

Si типидаги наноўлчамли кўп қатламли тизимлар ушбу тадқиқот иши
бошлангунига қадар ўрганилмаган.

Ўтказилган таҳлилдан келиб чиқиб диссертация ишининг мақсади ва

вазифалари шакллантирилди.

Диссертациянинг «

Эксперимент методикаси ва техникаси»

деб

номланган иккинчи бобида яратилган ва фойдаланилган тажриба
қурилмаларнинг баѐни, қаттиқ жисмлар сирти тадқиқотлари ва қайта ишлаш
методикасига бағишланган. Тадқиқот ишида иккита юқори вакуумли
технологик

қурилмалардан

фойдаланилган.

Стандарт

(LAS–2200В)

ҳисобланган биринчи қурилмада кремний сиртида металлар пленкасини
ўтказиш, термик қайта ишлов бериш ҳамда ТЭД методи билан пленка
кристалл тузилиши тадқиқ қилинди, пленка қалинлиги ўлчанди. Иккинчи
тажриба қурилмада ИЭС ва ФЭС методлари мажмуасидан фойдаланиш йўли
билан пленкаларнинг физик-кимѐвий хоссалари тадқиқ этилди. Кристалл
панжара параметрларини яна ҳам аниқроқ аниқлаш ва сирт микрорельефи
ҳақида маълумот олиш учун «Cameca» растрли электрон микроскопи, ЭМР–

102 электронографи, XIA-200 атом-кучланишли микроскопи каби стандарт

қурилмалардан фойдаланилди.

Диссертациянинг «

Ионли бомбардирлаш ва термик фаоллаштириш

натижасида Pd–Ba қотишмаси сирт қисмида наноўлчамли

10

тузилишларни шакллантириш

» деб номланган учинчи бобида Ва

+

ва Ar

+

ионлари билан бомбардирлаш ва қиздириш билан фаоллаштириш натижасида
Pd–Ba (Ва – 1,5%) сирти электрон хоссалари ва таркиби, топографиясининг
ўзгариши тадқиқ этилган. Pd–Ba ни Т=800 К ҳароратда <Н

2

> атмосферасида

фаоллаштириш натижасида Pd–Ba нинг сирти ва сирт

ости соҳасидаги ҳолатга юқори вакуумда фақатгина Т=1100 К да
қиздиришдан кейингина эришилиши кўрсатилди.

Дозаси D=4·10

16

см

-2

ва Е

0

=1 кэВ бўлган Ва

+

ионларининг имплантацияси

натижасида

σ

m

қиймати 4,5÷5 гача ошади, e

ϕ

қиймати

~

2,2 эВ ни ташкил

этади ва мос равишда водород муҳитида фаоллаштириш натижасида олинган
e

ϕ

дан сезиларли фарқ қилмайди. Бу ҳолат

σ

m

нинг кескин ошиши ҳам

сиртдан C ва S атомларининг сочилиши, ҳам Pd ва Ba атомлари орасида
кимѐвий боғланишнинг сирт ости қисмида ҳосил бўлиши

билан

тушунтирилади.

1÷3 дақиқа давомида 10

-4

Торр парциаль босим билан кислород

атмосферасида фаоллаштириш жараѐнидаги намуналарни ушлаб туриш
(чидаши) сезиларли даражада еφ нинг камайиши ва σ

m

. нинг ошишига олиб


background image

келди. ОЭС маълумотларига таяниб шундай тахмин қилиш мумкинки, қўйиб
юборишнинг бошланғич босқичида (t≈1 мин) сиртдаги кислороднинг ҳар бир
атоми Ва нинг тўрт атоми орасида жойлашади ва бунда Ва

2

О намунасидаги

бирикма ҳосил бўлади, қўйиб юбориш вақтини 3 минутгача оширганда эса
кислород атомлари Ва атомлари орасида жойлашади ва ВаО типидаги
бирикма ҳосил бўлади.

1-расмда Ва

+

ионлари билан Е

0

=0,5 кэВ да ҳамда турли дозада

имплантация қилинган Pd ва Pd–Ba сирти РЭМ-тасвири берилган: D≈6·10

14

см

-2

дозасида Pd сиртида 0,2÷0,5 мкм диаметрли алоҳида кластерли фазалар

пайдо бўлади, D=5·10

15

см

-2

да эса турли шакл ва ўлчамли кластерли фазалар

ҳосил бўлади. Худди шундай энергия ва доза билан Pd-Ва да Ва

+

ионлари

имплантацияси ҳолатида кластерли фазалар билан бир қаторда барий атоми
билан бойитилган 2÷3 мкм кенглик билан тармоқли чизиқлар ҳосил бўлади.
Pd–Ba

ҳолатида

механик

ишлов

беришнинг

мавжудлиги

ионли

бомбардирлаш жараѐнида аралашмаларнинг тақсимланишига олиб келиши
кўринади. Pd–Ba да бўлганидек Pd да ҳолатида ҳам 6·10

16

см

-2

гача дозаларни

оширишда кристалли пленкалар учун хос 5÷10 мкм ўлчамли ва аниқ
қирралар билан йирик доначали майдонлар пайдо бўлади. Доначалар

сиртининг тўлқинлилиги катта ички кучланишдан далолат беради. ОЭС

спектрларининг таҳлили Pd

2

Ba ва РdBa типидаги бирикмаларни ўз ичига

олган атомларнинг йиғилиши ушбу участкаларга мувофиқ келади, деб
тахмин қилишга имкон беради. Бу бирикмаларнинг ҳосил бўлиши валент
зона E

V

яқинида ҳолат зичлигининг интенсив максимуми пайдо бўлиши

ҳисобига ички иккиламчи электронлар миқдори ўсишига олиб келади. Бу
билан e

ϕ

сиртининг бир хил қийматларида активировкаланган Pd-Ва

қотишмасига нисбатан Pd-Ва нинг ионли легирланган ҳолатида

σ

m

нинг (5

гача ) сезиларли ўсиши тушунтирилади.

11

Pd

2

Ba нанопленкасини E

0

=1÷3 кэВ бўлган Ar

+

ионлари билан

бомбардирлашда D=5·10

14

см

-2

дан бошлаб унинг таркибий бўлакларга

ажралиши ва сиртни Ва атомлари билан бойиши рўй беради. D=5·10

16

см

-2

да

Ва пленкаси қалинлиги 2÷3 моноқатламни ташкил этади. D нинг навбатдаги
ошиши сиртда Ва нинг жадал буғланишига олиб келади. Электрон

бомбардирлаш натижасида j

e

=5÷6 mA·см

-2

дан

бошлаб Ва нинг буғланиши

кузатилган. Бу пленкалар100 ва ундан ортиқ соат давомида Т=700÷800 К гача
ҳароратли кучланишга чидаган.


background image

а) 6·10

14

; б, в) 5·10

15

; г) 6·10

16

.

1-расм. Е=1 кэВ ва турли дозаларда (D, см

-2

) Ва

+

ионлари билан

имплантация қилинган РЭМ тасвирлар

Pd–Ba стандарт катодларининг узоқ вақт (t

≥

500 с.) эксплуатация

қилинганда уларнинг ишдан чиқиш асосий механизмлари аниқланди. Бу
катодларнинг сиртида 15÷20 нм ўлчам билан пуфакчалар кўринишида
алоҳида нуқсонли участкалар пайдо бўлишини кўрсатди. Ушбу участкаларда
С ва S атомлари концентрациясининг 15 ат.% гача ошиши топилди ва таглик
(Мо) атомлари пайдо бўлди.

Диссертациянинг «

Бинар материаллар сиртида ҳосил қилинган бир

ва кўп компонентли наноўлчамли структуралар сиртининг
морфологияси, таркиби, электрон ва кристалл структураси

» деб

номланган тўртинчи бобида CoSi

2

/Si нанопленкаси тузилиши ва таркибига

Ar

+

ва

+

O

2

ионларини; GaAs тузилиши ва таркибига Al

+

ва Ar

+

ионларини

бомбардирлаш таъсири бўйича тажриба тадқиқотлар натижалари
келтирилган. Турли қалинликдаги CoSi

2

/Si (111) МНЭ нанопленкасининг

зона-энергетик, эмиссион ва электрофизик параметрлари аниқланди. CoSi

2

пленкаси h=10÷15 нм гача оролсимон тавсифга эга бўлиши кўрсатилди:
кремний ва силициднинг ҲИЭ чиқиш зонаси чуқурлиги бир-биридан жуда
кам фарқланади ва 80–100 Å чегарада жойлашади, бироқ

ρ

қиймати кескин

фарқ қилади.

12

Ar

+

ионлари билан бомбардирлаш натижасида CoSi

2

/Si (111) сирти

электрон ҳолати ўзгариши ХЭЙЭ спектрлари шаклида яхши акс этади (2-
расм). Тоза CoSi

2

спектрида 6; 9; 13,8 ва 17 эВ энергиясида ХЭЙЭ чўққиси

топилади. Е=9; 13,8; ва 17 эВ энергиялари билан чўққининг мавжудлиги сирт
ħω

s

, ҳажмли ħω

v

ва икки каррали сирт 2ħω

s

валент электронлар плазмали


background image

тебранишига мувофиқ тушунтирилади. CoSi

2

валент зонаси Si нинг 3s ва 3p

орбиталидан ва Со нинг 3d орбиталидан шаклланган. Шунинг учун 3 ва 6 эВ
энергиялар чўққисининг мавжудлигини валент электронлар ҳолатининг
максимум зичлигидан электронлар хаяжонланиши билан тушунтириш
мумкин. D=4·10

16

см

-2

да спектрда Si учун хос ХЭЙЭ нинг деярли барча

чўққилари аниқланади, хусусан, Е=11, 18 ва 23 эВ даги чўққилар валент

3

2 1

ħω

v

(Si

)ħω

s

(Si)

2ħω

s

ħω

s

,

CoSi

2

ħω

v

,

CoSi

2

dN
dE

Si

коллектив
тебранаѐтган

электрон
ларнинг
ҳаяжонланиши
билан юзага
келади (2-расм,
3-эгрилик).
Катта дозадаги
ионлар (D≥10

16

см

-2

) билан

бомбардировкал
анганда сирт
тўлиқ Si
атомлари билан
бир хил
қопланади, деб
ҳисоблаш
мумкин. Бу
CoSi

2

/Si

тизимлари сирт
ости
соҳаларида Со
атомларини

қайта
тақсимланишига
олиб келиши
керак. Со атоми
концентрацияси
ни ионли
бомбардирлашда
н кейин сирт
қатламларида
нолгача
камаяди, Si–
CoSi

2

ва

CoSi

2

–Si

чегарасида эса у
кескин ошади
(3-расм).
Тарқалганидан
кейин Si атоми
Со

∆Е, эВ 20 10 0

1) 0; 2) 8·10

14

; 3) 6·10

16

.

2-расм. Е

0

=1 кэВ ва турли

дозаларда (D, см

-2

) Ar

+

ионлари

билан бомбардировкаланган

CoSi

2

/Si(111) пленкаси учун Е

р

=100

эВ да олинган ХЭЙЭ спектрлар

боғланмаган

атомлари

ва

бўш

ўринни

қолдириб

сиртни

диффузиялаши кўзга ташланади.
Кремнинг сирт қатлами қалинлиги
15÷20 Å ни ташкил этади. Со
атомининг катта қисми бу бўш
ўринни тўлдириб тарқалади ва
Si/CoSi

2

чегарасида кобальт билан

бойитилган юпқа ўтиш қатлами ҳосил бўлади, Со атомининг бир қисми эса

CoSi

2

/Si чегарасида диффузияланади ва Si (111) матрицаси қисмига ўтади.

Барча

жараѐнлар

тизим

сирт

ости

қатламларининг

кучли

тартибсизлантирилгани билан кузатилади (4-б расм). Т≈550÷600 К дан
бошлаб 30 мин давомида постимплантацион қиздириш бўлим чегарасида Со
атоми концентрацияси ўзгариши, Si атоми билан Со диффузияланган
атомлари бирикмаси ҳосил бўлиши ва тартибланган тузилиш пайдо


background image

бўлишига олиб келди. Т=850 К да тизимнинг аморфланган тизимида тўлиқ
кристалланиш бўлиб ўтади (4-в расм) ва Si/CoSi

2

/Si (111) гетероэпитаксиал

пленкали тузилиши ҳосил бўлади.

13

1) ионли бомбардирлашгача; 2) D=6·10

16

см

-2

даги Ar

+

c Е

0

=1 кэВ ионлари билан

бомбардировкадан кейин; 3) t=30 дақиқа давомида

Т=900 К да қиздирилганидан кейин.

3-расм. CoSi

2

/Si пленкаси чуқурлиги бўйича Со атомлари

тақсимланиш профили

Ar

+

ионлари энергиясини 3÷4 кэВ гача ошириб 25

–

30 Å қалинликдаги Si

пленкаси олинди. Ионлар энергиясининг кейинги ошиши Со диффузияси ва
сирти тарқалиши нафақат нишон чуқурлигида, балки сиртда ҳам
катталашишига олиб келди. Сирт ости қисмида юқори дозали (D=D

тўй

=4·10

16

см

-2

) О

2

+

ионлар билан бомбардирлаш ҳолатида Co–Si, Co–O, Si–O, Co–Si–O

типидаги бирикмалар ҳамда Co, Si ва О боғланмаган атомлари ҳосил бўлади.
Т≈900 К даги қиздиришдан кейин 20–50 нм ўлчамли алоҳида блоклардан
тузилган CoSiO намунасидаги уч компонентли поликристалл пленка
шаклланди. Блоклар орасида диаметри 10–20 нм ва чуқурлиги 4–5 нм бўлган
наноковаклар мавжуд.

а) б) в)

а) тоза сирт; б) D=6·10

16

см

-2

, Е

0

=1 кэВ даги Ar

+

ионлари билан бомбардировкалагадан

кейин; в) ионли-нурланган пленка Т=900 К да қиздирилганидан кейин.

4-расм.

CoSi

2

/Si (111) сирт электронограммаси

5-расмда CoSiO/CoSi

2

пленкаси учун R(E

p

) ва δ(Е

р

) боғлиқлигининг

кичик энергияли қисми келтирилган (111). R нинг бошланғич кескин


background image

камайиши E

C

ўтказувчанлик зонасига E

V

валентли зонаси энг юқори

қисмидан электронлар ўтиши билан белгиланади, яъни E

pR

=E

V

–E

C

=E

g

=2,4 эВ.

Е

р

δ

қиймати E

V

дан E

В

(яъни вакуум)га электронлар ўтиши билан мос келади:

Е

р

δ

=Ф=E

V

=5,9 эВ. Бунда

δ

нинг кескин бошланғич ўсиши кузатилади.

Электронларга мойиллик қиймати χ=Е

р

δ

–E

pR

=3,5 эВ. Кузатилаѐтган Е

р

=Е

n

14

даги ўзига хос хусусият киришмали сатҳлардан электронларнинг
ҳаяжонланиши билан белгиланиши мумкин. Е

р

=8,5 ва 13,6 эВ энергияда

майдон қиялиги топилади, у плазмонларда секинлашган электронларнинг
резонасли эгилувчан тарқалиши билан тушунтирилади. Ҳақиқатан, бу
энергиянинг электронга мойиллигини ҳисобга олиб CoSiO пленкасида валент
электронлар плазмали тебранишининг ҳаяжонланиши мос келади: ћ

ω

s

=12 эВ

ва ћ

ω

v

=17 эВ.

Al

+

ионлари имплантацияси ва кетма-кет қиздириш (лазерли +

ҳароратли) билан биргаликда GaAs сирт қисмида яратилган Ga

1-x

Al

x

As

нанопленкаси ва нанокристалларининг электрон хусусиятлари ва тузилиши
ўрганилди. Е

0=

1 кэВ ва D=6∙10

16

см

-2

бўлганда ҳамда Т≈900 К да

қиздирилгандан кейин нисбатан силлиқ сиртга эга Ga

0,5

Al

0,5

As эпитаксиал

пленкаси олинди (6-расм).

δ) ҳақиқий иккиламчи электронлар

коэффициенти; R) эластик қайтган

электронлар коэффициенти

.

5-расм. 35–40 Å қалинликдаги

CoSiO/CoSi

2

(111) пленкаси учун

R(E

p

) ва δ(Е

р

) боғлиқлиги

.

а) GaAs(111), б) GaAs ни қиздириш, E

0=

1

кэВ ва D=4·10

16

см

-2

билан Al

+

ионларини

имплантациялаш натижасида олинган

Ga

0,5

Al

0,5

As.

6-расм. РЭМ ва ТЭД сирт тасвири

Ga

0,5

Al

0,5

As пленкаси қалинлиги

~

35–40 Å ни ташкил этади, Al

концентрацияси 25 ат.% дан 0 гача монотон камайганда ўтиш қатлами
қалинлиги эса 50–60 Å ни ташкил этади.

7-расмда тоза GaAs ҳамда Ga

0,5

Al

0,5

As нанокристаллари ва

нанопленкаларига эга GaAs нинг фотоэлектрон спектрлари берилган. Уч


background image

компонентли бирикма нанопленкасининг ҳосил бўлиши қуйидаги
ўзгаришларга олиб келди:

спектр кенглиги 0,3–0,4 эВ га кичраяди, яъни Е

V

нинг ҳолати Е

В

га

нисбатан 0,3–0,4 эВга ошади;

Е

1

чўққиси жойлашуви катта энергия томонга аралашади ва унинг

кенглиги сезиларли (~ 1,5 марта) катталашади, бу чўққининг шаклланишида
4р – Ga электронлари ва 3р – Al электронлари қатнашади;

15

Е

2

чўққисининг жойлашуви р ҳолатда Ga, Al ва As ажралиб кетиши,

0,1÷0,2 эВ га аралашиши ва унинг жадаллиги ошиши билан тушунтирилади;
мишьяк чўққилари жойлашуви Е

3

ва Е

4

да деярли ўзгармайди, уларнинг

интенсивлигида баъзи ўзга-ришлар бўлиб ўтади.

1) соф GaAs/Ge(111) пленкаси;

2) θ=40Å бўлган Ga

0,5

Al

0,5

As/GaAs нанопленкаси; 3–d=15–20 нм, hν=10,8 эВ

Ga

0,5

Al

0,5

As нанокристаллига эга GaAs пленкаси.

7-расм. Фотоэлектрон спектрлар

Ga

0,5

Al

0,5

As нанокристаллари ва нанопленкалари электрон-зонали

параметрлари уларнинг қалинлигига боғлиқ (1-жадвал). θ≥35–40 Å қалин
ликдаги Ga

0,5

Al

0,5

As нанопленкаси учун E

g

қиймати

~

2,1 эВни ташкил этади,

бу массив пленка E

g

сига жуда яқин. θ=20–25 Å да E

g

қиймати 2,3 эВ гача

катталашади. Бу пленкалар учун ўлчам эффектлари θ=20–25 Å дан пайдо
бўла бошлайди, деб тахмин қилиш мумкин. Ga

0,5

Al

0,5

As нанокристалл

фазаларида квантли эффектларнинг кўпроқ сезиларли пайдо бўлиши
кузатилади. Бунинг натижасида E

g

қиймати 2,9 эВ гача катталашади.

1-жадвал

GaAs (111) ва Ga

0,5

Al

0,5

As учун Е

V

, E

g

, χ баҳолаш қийматлари


background image

Тадқиқ

қилинаѐтган

объект

Қалинлиги

θ, Å

Е

V

, эВ

E

g

, эВ

χ, эВ

n тип GaAs (111)

пленкаси

500

5,1

1,4

3,7

Ga

0,5

Al

0,5

As

нанопленкаси

20–25
35–40
50–60

5,4
5,3
5,3

2,3
2,1
2,1

3,1
3,2
3,2

Ga

0,5

Al

0,5

As

нанокристали

d=15–20 нм

35–40

5,6

2,9

2,7


Ионли бомбардирлашда бинар бирикмалардаги наноўлчамли

тузилишлар шаклланишининг тажриба натижалари таҳлили ва назарий

16

баҳолаш берилган. Маълумки, бинар материалларни ионли бомбардирлашда

А ва В атомлари кристалининг панжара тугунидан чиқиб кетади ҳамда
тугунлар ораси атомлари ва бўш жой ҳосил бўлади. Охиргиси кристаллар
бўйича кўчиради, қайтадан комбинациялайди ѐки оқим орқали қоплаб
олинади (дислокация ѐки кристалл сирти билан).

Ионли нурланишда бўш жойлар ва тугунлар ораси атомлар ҳосил

бўлади. Шу билан бир вақтда уларнинг қисман қайтадан комбинацияланиши
бўлиб ўтади. Бунда А навидаги атом бўш жойли А атоми каби қайта
комбинацияланади, бу эса нуқсонларни йўқотишга олиб келади, бўш жойли
В атоми ҳам А

b

антиструктурали нуқсоннинг пайдо бўлишига олиб келади.

Тажриба натижалари таҳлилига кўра бинар бирикмаларни кичик

энергияли (Е

0

=0,5–5 кэВ) ионли бомбардирлашда ионлар ва асос типи қандай

бўлишидан қатъи назар, атом орасидаги бўлиниш ва уларнинг алоҳида
компонентлари ѐйилишига олиб келади. Десорбция ва диффузия устунлиги
(сиртга ѐки ҳажмга) натижасида материал сирти компонентларидан бири
бошқа компонент атоми билан бойитилади. Паст дозада (D≤5·10

14

см

-2

) асос

сиртида 2

–

5 нм диаметрли алоҳида нуқтали участкалар (кластерли фазалар)

пайдо бўлади, шу билан бирга доза ортиши билан фазаларнинг сирт
ўлчамлари катталашади ва D≈(5–10)·10

14

см

-2

да 20–30 нм ни ташкил этади.

Юқори дозаларда (D˃4·10

16

см

-2

) алоҳида кластерли фазалар чегарасининг

қопланиши бўлиб ўтади ва яхлит пленка ҳосил бўлади. Бир хил шароитдаги
бомбардирлашда сирт хусусиятлари ва таркибининг нисбий ўзгаришлари
асос материалига (бинар бирикмалар атом оғирликларининг атомлар
орасидаги алоқа энергияси ва типига) боғлиқ.

Тадқиқ қилинаѐтган материаллар сирт ҳолати ўзгаришининг имконий

механизмлари ўрганилди. Pd–Ba атомлари орасидаги масофага қараганда


background image

Pd

2

Ba қотишмасидаги барий атоми диаметри каттароқ, шунинг учун ионли

бомбардирлаш жараѐнидаги Ва диффузияси, асосан, сиртга йўналтирилган.
Бироқ бунда уларнинг сиртдан сезиларли буғланиши бўлиб ўтмайди, демак,
сирт Ba атомлар билан бойитилади. Ва-Ва боғланиши энергияси Pd–Ba
боғланиши энергиясига қараганда озгина пастроқ. Пленка қалинлиги ошиши
билан Ва

–

Ва боғланиши энергияси камаяди. Шунинг учун Ва пленкаси

қалинлиги Е

0

=0,5÷1 кэВда 2

–

3 моноқатлам ва Е

0

=3÷5 кэВ да 1 моноқатламдан

ортиқ бўлмайди.

Ar

+

ионлари билан GaAs ни бомбардирлаш қуйидагиларга олиб келади:

паст доза (D≤10

15

см

-2

) да As атоми билан бойитилган участканинг

шаклланиши; юқори доза (D≥5

⋅

10

15

см

-2

)да Ga атоми билан бойитилган

оролчалар ѐки нанопленкаларнинг шаклланиши. Бироқ иккала ҳолатда ҳам
Ga ва As массаси бўйича кичкина фарқ эвазига компонентлардан бирининг
тўлиқ буғланиши кузатилмайди.

Ушбу

бобнинг охирида микро, нано ва опто электроник

тузилишларнинг

истиқболли

асбобларини

яратиш

учун

олинган

натижаларни қўллаш бўйича тавсиялар берилган: Si/CoSi

2

/Si тузилишидан

металл базали транзисторлар ва тез ишловчи ўтказувчан транзисторлар

ишлаб чиқаришда фойдаланиш мумкин; GaAlAs/GaAs намунасидаги

17

гетероструктураларидан квантли диодлар ва транзисторлар яратишда; Ba

–

PdBa тузилишидан ЎЮЧ электроника асбобларида фойдаланиш мумкин.

ХУЛОСА

Pd–Ba, CoSi

2

ва GaAs юза қатламларининг кичик энергияли ионлар

имплантацияси ва кейинги термик ва лазерли ишлов беришда
модификацияланган механизмларнинг ҳамда наноўлчамли тузилмалар ҳосил
бўлишининг ўзига хос хусусиятларини комплекс тадқиқ қилиш натижасида
қуйидаги ҳулосалар қилинди:

1. Pd ва Pd–Ba га Ва

+

ионлари Е

0

=0,5–5 кэВ энергияда ва D=10

15

см

-2

дозада имплантация қилинганда намуна сиртининг микрорельефига боғлиқ
ҳолда турли шаклдаги ва ўлчамдаги нанокластерли фазаларнинг
шаклланишига олиб келиши аниқланди. Хусусан, Pd–Ba га механик ишлов
бериш изларининг мавжудлиги кенглиги 2–3 мкм бўлган Ва атомлари билан
бойитилган тармоқланган чизиқларнинг ҳосил бўлишига олиб келиши,
D=D

нас.

=6·10

16

см

-2

дозада Pd–Ba ва Pdларнинг сирти аниқ қирралар ва

ўлчамлари 5

–

10 мкм дан ташкил топган катта донали PdBa ва Pd

2

Ba

типидаги боғланишли блоклардан иборатлиги кўрсатилган.

2. Лазерли фаоллаштиришда Pd–Ba сирти тозалигини водород

киритмасдан юқорироқ даражага етказиш ва иккиламчи электронлар
эмиссияси коэффициентининг максимумларига ошириш мумкинлиги
кўрсатилиб, Юқори вакуумда ва кислород атмосферасида фаоллаштирилган


background image

Pd–Ba сирти ҳамда профили бўйича Ba, O ва Pd атомлари жойлашиши
модели ишлаб чиқилган.

3. Pd–Ba стандарт катодлари узоқ вақт (t

≥

500 соат) эксплуатация

қилинганда уларнинг ишдан чиқишига сабаб бўлувчи асосий механизмлари
аниқланиб, бу катодларнинг сиртида 15–20 нм ўлчамли пуфакчалар
кўринишидаги алоҳида нуқсонли участкалар пайдо бўлиши кўрсатилган ва
бу участкаларда С ва S атомлари концентрациясининг 10–15 ат.% гача
ошиши ва асос атомларининг (Мо) пайдо бўлиши таъкидланган.

4. Турли қалинликдаги (

θ

=10–100 нм) CoSi

2

/Si (111) нанопленкалари

учун E

g

,

λ

,

σ

m

ва ρ ларнинг қийматлари аниқланиб, CoSi

2

пленкасининг ҲИЭ

чиқиш зонаси чуқурлиги

λ~

80–100 Å ни ташкил этиши ва Si–CoSi

2

–Si

нанопленкали тизимини шакллантириш учун ионли бомбардирлаш ва
кейинги қиздиришнинг оптимал режимлари аниқланган.

5. Ar

+

ионлари билан бомбардирлаш натижасида турли табиатли ва

кимѐвий боғланишли (Pd

2

Ba металл қотишмаси, CoSi

2

, GaAs ярим

ўтказгичлари) пленкалар сиртида бир компонентли наноўлчамли
структуралар шаклланиш механизмлари ишлаб чиқилган.

6. Нурланишнинг паст дозасида (D≤10

15

см

-2

) нанокристалл фазалар,

катта дозасида (D≥2·10

16

см

-2

) эса Ga

0,5

Al

0,5

As турдаги нанопленка ҳосил

бўлиши ва имплантациядан кейин 850–1000 К оралиқда қиздириш ҳисобига

х

нинг қийматини 0,5 дан 0,2 гача ўзгартириш мумкинлиги таъкидланган.

18

7. Ионлар билан бомбардимон қилиш орқали яримўтказгичлар сиртида

ҳосил қилинган бир ва уч компонентли наноўлчамли структураларнинг
тақиқланган зона кенглиги ва валент электронларнинг зичлик ҳолати
баҳоланди, хусусан, нанокристаллар сирт ўлчамларининг ~50÷60 нм дан
10÷15 нм гача камайиши натижасида Si тақиқланган зонаси кенглиги 1,2 дан
1,5 эВ гача, CoSiO – 2,4 дан 2,8 эВ гача, Ga

1-x

Al

x

As – 2,4 дан 2,9 эВ гача

ортиши кўрсатилган.

8.

Тақиқланган

зона

кенглиги

бошқариладиган

Ga1-xAlxAs

наноструктураларни олишнинг оптимал шароитлари (ионли бомбардирлаш,
қиздириш) Si/CoSi2/Si намунасининг наноэпитаксиал гетероструктуралари
металл базали транзисторларни ишлаб чиқишга имкон берган.


background image

19

НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSc.27.06.2017. FM./T.34.01 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ

УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ ПРИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ,

ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ И ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,

САМАРКАНДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


background image

ДОНАЕВ САРДОР БУРХАНОВИЧ

ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И МИКРОСКОПИЯ ПОВЕРХНОСТИ

БИНАРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (Pd-Ba, CoSi

2

И GaAs), ИМПЛАНТИРОВАННЫХ

ИОНАМИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ

01.04.04 – Физика электроника

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ДОКТОРА ФИЛОСОФИИ (PhD)

ПО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИМ НАУКАМ

Ташкент-2017

20

Тема диссертации доктора философии (PhD) по физико-математическим наукам

зарегистрирована в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров
Республики Узбекистан за В2017.1.PhD/FM22

Диссертация выполнена в Ташкентском государственном техническом университете.


background image

Автореферат диссертации на двух языках (узбекский, русский, английский (резюме))

размещен на веб-странице по адресу fti-kengash.uz и на Информационно-образовательном
портале «ZiyoNet» по адресу www.ziyonet.uz.

Научный руководитель: Умирзаков Балтоходжа Ерматович,

доктор

физико-математических наук, профессор

Официальные оппоненты: Ашуров Хотам Бахронович

доктор технических наук

Расулов Акбарали Махамадиевич

доктор физико-математических наук, профессор

Ведущая организация:

Национальный Университет Узбекистана

льный

университет Узбекистана

Защита диссертации состоится «__» _________ 2017 года в ____ часов на заседании

Научного совета 27.06.2017. FM./T.34.01 при Физико-техническом институте, ионно
плазменных и лазерных технологий. Адрес: 100084, г. Ташкент, ул. Бодомзор йули, дом 2б.
Административное здание Физико-технического института, зал конференций. Тел./Факс:
(+99871) 235–30–41; e-mail: lutp@uzsci.net.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре Физико

технического института (зарегистрирована за № ___), по адресу: 100084, г. Ташкент, ул.
Бодомзор йули, дом 2б. Административное здание Физико-технического института, зал
конференций. Тел./Факс: (+99871) 235–30–41.

Автореферат диссертации разослан «__» _________ 2017 г.

(протокол рассылки №______ от «__» _________ 2017 г.)

С.Л. Лутпуллаев,

председатель Научного совета по присуждению

ученых степеней, док. ф.-м. н., профессор

А.В. Каримов,

ученый секретарь Научного совета по присуждению

ученых степеней, док. ф.-м. н., профессор

С.А. Бахрамов,

председатель научного семинара при Научном

совете по присуждению ученых степеней,

док. ф.-м. н., профессор

21

ВВЕДЕНИЕ (аннотация диссертации доктора философии (PhD))

Актуальность и востребованность темы диссертации.

В мире на


background image

сегодня в бурно развивающемся направлении области физической
электроники одним из перспективных направлений является исследование
физических процессов в наноразмерных многослойных структурах. Вмете с
тем, получение нанокластерных фаз и наноразмерных многослойных
структур, тонкие пленки и гетероструктуры полученные на основе Si и GaAs,
создание интегральных схем, вплоть до перехода на наноразмерные
структуры и улучшения эксплуатационных характеристик является одной из
важных проблем.

В годы независимости в республике развитию области физической

электроники особое внимание уделено получению новых наноразмерных
структур и многослойных квантово-размерных гетерокомпозиций методом
МЛЭ в сочетании с низкоэнергетической ионной бомбардировкой. В этом
аспекте по получению новых материалов в виде многослойных квантово
размерных гетероструктур и наноконтактов к ним, новых типов
полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности, планарных
интегральных детекторов коротковолновых и ионизирующих излучений,
детекторов УФ-излучений, баллистических транзисторов, интегральных схем
достигнуты существенные результаты. На основе Стратегии действий
дальнейшего развития Республики Узбекистан в области физической
электроники получение гетерозпитаксиальных структур и наноразмерных
пленок, а также их формирование и изучение в процессе преобразования
физических процессов имеет важное значение при решении вопросов
расширения их функциональных возможностей.

На сегодня в мире уовершентвование технологии получения бинарных

материалов ионной имплантацией, получение структур с новыми свойствами
позволит повыить эффективность их работы. В этом плане целевые
исследования, в том числе осуществление ниже приведенных научных
исследований:

определение

основных

механизмов

формирования

однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности бинарных
материалов различной природы (металлосплавов и полупроводников) и
различной химической связи (интерметаллической, ковалентной и ионной)
при бомбардировке ионами Ar+; изучение электронной и кристаллической
структуры наноразмерных фаз, созданных на поверхности GaAs
имплантацией ионов Al+; изучение электронной структуры (параметры
энергетических зон и плотность состояния валентных электронов)
наноразмерных структур, созданных на поверхности CoSi2 и GaAs ионной
бомбардировкой. Проводимые в этих направлених научные исследования
указывают на актуальность темы данной диссертации.

Данное диссертационное исследование в определенной степени служит

выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента
Республики Узбекистан ПП–1442 «О приоритетных направлениях развития
индус-трии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года

22

и №-ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности


background image

Академии наук, организаций, управления и финансирования научно
исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года а также в других

нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.

Связь

исследований с приоритетными направлениями развития науки и
технологий в республике

Диссертация выполнена в рамках приоритетных

направлений развития науки и технологий Республики Узбекистан III.
«Энергетика, энергоресурс сбережение, транспорт, машино- и
приборостроение; развитие современной электроники, микроэлектроники,
фотоники, электронного приборостроения».

Степень изученности проблемы.

На егодня внимание ученых и

разработчиков

направлены

изучению

свойств

микро-,

опто-

и

наноэлектроных приборов. Английские ученые Р.Дингл, В. Вигман и С.Х.
Генри показали, что пленки CoSi

2

полученные МЛЭ на поверхности Si (100)

до толщин 10÷15 нм имеют островковый характер, проявление эффекта
размерного квантования в виде характерной ступенчатой структуры
оптических спектров поглощения полупроводниковой гетероструктуры
GaAs–AlGaAs со сверхтонким слоем GaAs (квантовой ямой) впервые
наблюдали ученые Р.Дингл, В.Вигманн и С.Х. Генри. Академиком Ж.И.
Альферовом показано, что гетероструктуры, в особенности двойные,
включая квантовые ямы, проволоки (quantum wire) и точки (quantum dots),
позволяют

управлять

такими

фундаментальными

параметрами

полупроводниковых

кристаллов

как

ширина

запрещенной

зоны,

эффективные массы и подвижности носителей заряда, электронный
энергетический спектр.

Професором

Б.Е.

Умирзаковым и его учениками методом

низкоэнергетической ионной имплантации получены сверхтонкие (θ = 5 – 10
нм) пленки силицидов металлов на поверхности Si и пленки Ga

1-x

Ba

x

As на

поверхности GaAs. Исследованы элементный и химический составы,
кристаллическая и электронная структура, геометрические размеры
отдельной кластерной фазы и нанопленок, а также динамика их изменения
при отжиге.

Однако, практически не проводились исследования возможности

создания ионной бомбардировкой: - однокомпонентных наноразмерных фаз и
пленок на поверхности двухкомпонентных МЛЭ-пленок; - многослойных
наносистем типа Si/CoSi

2

/Si, и Ga

1-х

Al

х

As/GaAs/Ge, а также влияние внешних

воздействий

на

состав,

структуру

и

свойства

полученных

гетероэпитаксиальных структур.

Связь диссертационного исследования с планами научно

исследовательских работ высшего образовательного учреждения, где

выполнена диссертационная работа

. Работа выполнена в Ташкентском

государственном техническом университете в рамках Государственной

программы научно-исследовательских работ № 14-002 «Разработка

технологии получения наноматериалов с регулируемой шириной

запрещенной зоны для приборов микро- и оптоэлектроники на основе


background image

23

полупроводниковых пленок» (2009–2011); № 14-007 «Разработка и выбор

дешевой технологии получения наноструктур на основе элементарных и
бинарных полупроводников» (2009–2011); № К-4-001 «Разработка технологии
получения многослойных наноразмерных МДП и ПДП гетероструктур на
основе

кремния»

(2012–2014);

№

Ф2-41

«Теоретические

и

экспериментальные исследования процессов распыления, внедрения атомов,
образования наноразмерных структур и напряженных слоев при имплантации
ионов в материалы различной природы (металлы, полупроводники и
диэлектрики)» (2012–2016); а также проекта № ЁФ-2-12 «Влияние
образования наноразмерных структур на эмиссионные свойства и рабочие
характеристики W, Pd и PdBa» (2016–2017).

Целью исследования

является комплексное изучение механизмов

модификации и особенностей образования наноразмерных структур в
поверхностных слоях PdBa, CoSi

2

и GaAs при низкоэнергетической ионной

бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой.

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить

следующие

задачи:

изучить процессы формирования наноразмерных структур Pd-Ba и Pd

Ba-О на поверхности сплавов Pd-Ba при активировке различными способами
(ионная бомбардировка, температурная активировка в высоком вакууме и в
атмосфере различных газов, лазерная обработка);

изучить изменения состава, морфологии поверхности и эмиссионных

свойств Pd и Pd-Ba при бомбардировке ионами Ba с вариацией энергии и
дозы облучения. Разработка методики однородной имплантации ионов Ba в
поверхностные слои магнетронных катодов цилиндрической формы;

изучить процессы формирования (элементный и химический состав,

морфология, электронная и кристаллическая структура) наноразмерных
структур на поверхности CoSi

2

/Si при бомбардировке ионами Ar

+

и О

2

+

с

энергиями (Е

0

= 0,5 – 5 кэВ) и дозами облучения (D = 5·10

13

– 10

17

см

-2

),

разработать модель поверхности CoSi

2

/Si с нанокристаллами Si;

выявить основные механизмы формирования однокомпонентных

наноразмерных структур на поверхности бинарных материалов различной
природы (металлосплавов и полупроводников) и различной химической
связи (интерметаллической, ковалентной и ионной) при бомбардировке
ионами Ar

+

;

изучить электронную и кристаллическую структуру наноразмерных фаз,

созданных на поверхности GaAs имплантацией ионов Al

+

. Определить

оптимальные режимы ионной имплантации и отжига для получения
нанокристаллов и нанопленок типа Ga

1-х

Al

х

As;

изучить электронную структуру (параметры энергетических зон и

плотность состояния валентных электронов) наноразмерных структур,
созданные на поверхности CoSi

2

и GaAs ионной бомбардировкой;


background image

определить оптимальные условия ионной бомбардировки и отжига для

получения многослойных гетероструктур и разработать научно обоснованные

рекомендации по применению экспериментальных

24

результатов при создании различных приборов и устройств электронной
техники.

Объектами исследования

являются поликристаллические пленки

сплавов PdBa, (Ва – 1,5 ч 4 ат.%); монокристаллические МЛЭ пленки CoSi

2

/Si

и GaAs/Ge.

Предметом исследования

являются процессы формирования одно- и

многокомпонентных наноструктур на поверхности поликристаллических
образцов Pd, Pd-Ba и монокристаллических пленок CoSi

2

, GaAs.

Методы исследований.

Ультрафиолетовая фотоэлектронная

спектроскопия (УФЭС), дифракция быстрых электронов (ДБЭ), оже
электронная спектроскопия (ОЭС), растровая электронная микроскопия
(РЭМ), спектроскопия упруго отраженных электронов (СУОЭ),
спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ),
атомно-силовая микроскопия (АСМ).

Научная новизна исследования

заключаются в следующем:

предложена структурная модель поверхности Pd-Ba, активированного в
высоком вакууме и в атмосфере кислорода и разработана методика
равномерной активировки поверхности сплавов Pd-Ba цилиндрической
формы методами лазерной абляции и имплантации ионов Ba

+

; показано, что

форма и размеры нанокристаллических фаз образующихся на поверхности
Pd и Pd-Ba при дозах облучения D ≤ 10

15

см

-2

в основном зависит от

микрорельефа поверхности, а при высоких дозах D ≥ 5∙10

15

см

-2

не зависит;

наиболее вероятным механизмом образования участков с кристаллической
структурой под действием имплантации больших доз ионов является
разогрев мишени в области теплового пика, приводящий к расплавлению
материала;

методом ионной бомбардировки (Ar

+

и O

+

) в сочетании с отжигом

получены однородные регулярно расположенные наноразмерные фазы и
эпитаксиальные нанопленки Si и СоSiО на поверхности CoSi

2

/Si (111), а

также определены зависимости размеров нанокристаллических фаз от
энергии и дозы ионов;

разработаны

механизмы

формирования

однокомпонентных

наноразмерных структур на поверхности материалов различной природы
(металлосплав Pd

2

Ba, полупроводники CoSi

2

и GaAs) и типа химической

связи (интерметаллический, ковалентный и ионно-ковалентный) при
бомбардировке ионами Ar

+

;

определены оптимальные условия ионной бомбардировки и

последующего отжига получения многослойных структур Si-CoSi

2

-Si, CoSiO

CoSi

2

-Si, Ga-GaAs-Ge, GaAlAs-GaAs и построены их энергетические


background image

зонныедиаграммы.

Практические результаты исследования

заключается в следующем:

ионно- и лазерно-стимулированная активировка Pd-Ba позволяет исключить
из катодного узла магнетронов систему высокотемпературного отжига, что
обеспечивает их стабильную высокоэффективную работу и увеличивает
время эксплуатации на 100 и более часов;

25

определенные оптимальные условия (ионная бомбардировка, отжиг)

получения наноструктур типа Ga

1-x

Al

x

As с регулируемой шириной

запрещенной зоны, наноэпитаксиальных гетероструктур типа Si/CoSi

2

/Si

могут быть ипользованы при разработке транзисторов с металлической
базой.

Достоверность

результатов

исследований

подтверждается

применением современных научных и экспериментальных методов,
необходимой статистикой экспериментов, использованием комплекса
независимых методик измерения и обработки данных, а также соответствием
полученных результатов современным теоретическим представлением и
данными физики полупроводников и тонких пленок.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследования определяется тем, что
разработаны научно-практические основы создания тонкопленочных систем
с заданными физическими характеристиками.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том,

что разработанные многослойные гетероструктурные пленки типа МДП,
ПМП, необходимых для приборов микро- и СВЧ-электроники можно
ипользовать при разработке и производтве нового типа пленок многолойных
гетеротруктур.

Внедрение результатов исследования.

На основе результатов изучения

электронной спектроскопии и микроскопии поверхности бинарных
материалов, имплантированных ионами низких энергий:

получен патент на изобретение Агентства по Интеллектуальной

собственности Республики Узбекистан “Способ получения трехком
понентных наноструктур на основе арсенида галлия” (№ IAP 05370,
28.04.2017, Бюл. №4). Разработанный способ позволил проводит
имплантацию ионов Al в нанокристаллы GaAs и в последующем отжиге
получить нанопленки Ga

1-x

Al

x

As и за счет регулирования значения х в

пределах 0.1-0.5 управлять шириной запрещенной зоны трехкомпонентной
структуры от 1.4 – 1.9 эВ;

полученные результаты по регулируемому изменению электронных,

эмиссионных и оптических свойств использованы в научных проектах Ф2-
ФА-Ф161 «Механизмы формирования свободных тонких пленок (Al, Cu, Ag и
Me-Si) и наноразмерных гетероструктур, созданных на поверхности
кристаллов (W, WO

n

, TiN, CdTe, SiO

2

) методом ионной имплантации и

изучение их физико-химических свойств» и Ф-2-31 «Исследование


background image

структуры и физических свойств наноразмерных пленок силицидов металлов
и разработка термочувствительных структур» (Справка ФТК-0313/146
Комитета по координации развития науки и технологий Республики
Узбекистан от 2017 года 9 февраля). Созданные технологические разработки
позволили создать необходимые для микро- и наноэлектронных приборов
наноконтакты и нового типа многослойные гетероструктурные пленки
металл-диэлектрик-полупроводник.

26

Апробация

результатов

исследования

.

Результаты

данного

исследования были представлены и обсуждены на 14 международных и 3
республиканских научно-практических конференциях.

Публикация результатов исследований.

По материалам диссертации

опубликованы 29 научных трудов, из них 1 монография, 1 патент, 10 статей,
рекомендованных

Высшей

аттестационной

комиссией

Республики

Узбекистан для публикации основных научных результатов докторских
диссертаций, в том числе, 5 статей в зарубежных международных
реферируемых журналах и 17 работ в сборниках трудов научных
конференций.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения,

четырех глав, заключения, списка литературы. Текст диссертации изложен на
120 страницах, включая 47 рисунков и 9 таблиц.


background image

27

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении

обоснованы актуальность и востребованность темы

диссертации, определена связь исследований с основными приоритетными
направлениями развития науки и технологий в республике, приведены обзор
международных научных исследований по теме диссертации, степень
изученности проблемы, сформулированы цели и задачи, выявлены объекты,
предметы и методы исследования, изложена научная новизна исследования,
обоснована достоверность полученных результатов, раскрыта их теоретичес
кая и практическая значимость, приведены краткие сведения о внедрении
результатов и апробации работы, а также об объеме и структуре диссертации.

В первой главе

«Краткий анализ литературных данных по


background image

модификации свойств и созданию наноразмерных структур на
поверхности материалов методом ионной бомбардировки»

приводится

обзор

литературных

данных,

посвященных

изучению

основных

закономерностей и эмиссионных свойств металло-сплавов при активировке,
формирования силицидов металлов, трехкомпонентных пленок на
поверхности GaAs, особенности кристаллической и электронной структуры и
их влияния на электрофизические и оптические свойства материалов.

Основным выводами для постановки исследований и проведения

настоящей работы являются: процессы образования наноразмерных структур
на поверхности бинарных материалов при бомбардировки ионами инертных
газов, их фазовые состояния, структура и свойства изучены недостаточно;
наноразмерные многослойные системы типа Si – CoSi

2

– Si, Ga

1-x

Al

x

As –

GaAs, созданные с использованием метода низкоэнергетической ионной
бомбардировки, до начала настоящей работы практический не изучены.

Исходя из проведенного анализа, сформулированы цель и задачи

диссертационной работы.

Вторая глава

«Техника и методика эксперимента»

посвящена

описанию созданных и использованных экспериментальных установок,
методики обработки и исследований поверхности твердых тел. В работе
использованы две высоковакуумные технологические установки. В первой
установке, которая являлась стандартной (типа LAS–2200) производилось
осаждение пленок металлов на поверхность кремния, термическая обработка,
а также исследование кристаллической структуры пленок методом ДБЭ,
измерение толщины пленок. Во второй экспериментальной установке
проводилось

исследование

физико-химических

свойств

пленок

с

использованием комплекса методов ВЭС и ФЭС. Для получения информации
о микрорельефе поверхности и более точного определения параметров
кристаллической решетки использованы стандартные установки: растровый
электронный микроскоп "Cameca", электронограф ЭМР–102, атомно-силовая
микроскопия XIA-200.

Третья

глава

«Формирование

наноразмерных

структур

в

поверхностной области сплавов Pd-Ba при термической активировке и
ионной бомбардировке»

посвящена исследованию изменения топографии,

28

состава и электронных свойств поверхности Pd-Ba (Ва–1,5%) при
активировке прогревом и бомбардировкой ионами Ва

+

и Ar

+

. Показано, что

при активировке Pd-Ba в атмосфере <Н

2

> при Т = 800 К достигается такое

состояние поверхности и приповерхностной области Pd-Ba, которая в
высоком вакууме устанавливается лишь после прогрева при Т = 1100 К.

При имплантации ионов Ва

+

с Е

0

= 1 кэВ при дозе D = 4·10

16

см

-2

значение

σ

m

увеличивается до 4,5÷5, а значение e

ϕ

составляет

~

2,2 эВ, что

существенно не отличается от e

ϕ

, полученного при активировке в водородной

среде. В этом случае резкое увеличение

σ

m

объясняется как распылением


background image

атомов C и S с поверхности, так и образованием в приповерхностной области
химической связи между атомами Pd и Ba.

Выдержка образцов в процессе активировки в атмосфере кислорода с

парциальным давлением 10

-4

Торр в течение 1 ÷ 3 мин приводила к заметному

уменьшению еφ и увеличению σ

m

. Опираясь на данные ОЭС можно

предполагать, что на начальном этапе напуска (t ≈ 1 мин) на поверхности
каждый атом кислорода располагается между четырьмя атомами Ва и при
этом образуются соединения типа Ва

2

О, а при увеличении времени напуска

до 3 мин атомы кислорода располагаются между атомами Ва и образуются
соединения типа ВаО.

На рис. 1 приведены РЭМ – изображения поверхности Pd и Pd-Ba,

имплантированных ионами Ва

+

с Е

0

= 0,5 кэВ разными дозами: при дозе D ≈

6·10

14

см

-2

на поверхности Pd появляются отдельные кластерные фазы с

диаметром 0,2÷0,5 мкм, а при D = 5·10

15

см

-2

– образовались кластерные фазы

различной формы и размеров. В случае имплантации ионов Ва

+

с такой же

энергией и дозой в Pd-Ва, наряду с кластерными фазами образовались
разветвленные линии с шириной 2 ÷ 3 мкм, обогащенные атомами бария. По
видимому, в случае Pd-Ba наличие следов механической обработки приводит
к перераспределению примесей в процессе ионной бомбардировки. При
увеличении дозы до 6·10

16

см

-2

как в случае Pd-Ba, так и Pd появляются

крупнозернистые участки с четкими гранями и размерами 5 ÷ 10 мкм,
характерные для кристаллических пленок. Поверхность зерен волнистая, что
говорит о достаточно больших внутренних напряжениях. Анализ спектров
ОЭС позволяет предположить, что этим участкам соответствуют скопления
атомов, включающие соединения типа Pd

2

Ba и РdBa. Образование этих

соединений приводит к возрастанию количества внутренних вторичных
электронов за счет появления интенсивного максимума плотности состояния
вблизи E

V

в валентной зоне. Этим и объясняется заметный рост

σ

m

(до 5) в

случае ионно-легированного Pd-Ва, относительно активированного сплава
Pd-Ва при одинаковых значениях e

ϕ

поверхности.

При бомбардировке нанопленок Pd

2

Ba ионами Ar

+

c E

0

= 1 ÷ 3 кэВ,

начиная с D = 5·10

14

см

-2

, происходит ее разложение на составляющие и

обогащение поверхности атомами Ва. При D = 5·10

16

см

-2

толщина пленки Ва

составляет 2÷3 монослоя. Дальнейшее увеличение D приводит к
интенсивному испарению Ва с поверхности. При электронной

29

бомбардировке испарение Ва наблюдалось начиная с j

e

= 5 ÷ 6 mA·см

-2

. Эти

пленки выдерживали температурные нагрузки до Т = 700 ÷ 800 К в течении
100 и более часа.


background image

а) 6·10

14

; б, в) 5·10

15

; г) 6·10

16

Рис. 1. РЭМ-изображения поверхности Pd (а, б) и Pd-Ba (в, г),

имплантированных ионами Ва

+

с Е = 1 кэВ и разными дозами D, см

-2

Выявлены основные механизмы отказа стандартных катодов Pd-Ba в

процессе их длительной (t

≥

500 час) эксплуатации. Показано, что на

поверхности этих катодов появляются отдельные дефектные участки в виде
пузырьков с размерами 15 ÷ 20 нм. Также на этих участках обнаружено
увеличение концентрации атомов С и S до 15 ат.% и появление атомов
подложки (Mo).

В

четвертой

главе

«Морфология,

состав,

электронная

и

кристаллическая структура поверхности одно- и трехкомпонентных
наноразмерных структур созданные на поверхности бинарных
материалов»

приводятся результаты экспериментальных исследований по

влиянию бомбардировки: ионов Ar

+

и

+

O

2

на состав и структуру нанопленок

CoSi

2

/Si; а также ионов Al

+

и Ar

+

на состав и структуру GaAs. Были

определены зонно-энергетические, эмиссионные и электрофизические
параметры МЛЭ нанопленок CoSi

2

/Si (111) разной толщины. Показано, что

до h = 10 ÷ 15 нм пленки CoSi

2

имеют островковый характер; глубины зоны

выхода ИВЭ кремния и силицида мало отличаются друг от друга и лежат в
пределах 80–100 Å, однако значение

ρ

– резко отличается.

Изменения электронных состояний поверхности CoSi

2

/Si (111) при

бомбардировке ионами Ar

+

хорошо отражались на форме спектров ХПЭЭ

(рис. 2). В спектре чистого CoSi

2

обнаруживаются пики ХПЭЭ при энергиях

6; 9; 13.8 и 17 эВ. Наличие пиков с энергиями Е = 9; 13.8; и 17 эВ объясняется
возбуждением поверхностного ħω

s

, объемного ħω

v

и двухкратного

поверхностного 2ħω

s

плазменных колебаний валентных электронов,

30


background image

соответственно. Валентная зона CoSi

2

сформирована из 3s и 3p орбиталей Si

и 3d орбиталей Со. Поэтому наличие пиков с энергией 3 и 6 эВ можно

объяснить возбуждением электронов из максимумов плотности состояний

валентных электронов. При D = 4·10

16

см

-2

на спектре устанавливаются

практически все пики ХПЭЭ, характерные для Si, в частности пики с Е = 11,

18 и 23 эВ, обусловленные возбуждением коллективных колебаний

валентных электронов (рис. 2,

3

2 1

ħω

v

(Si)

ħω

s

(Si) 2ħω

s

ħω

s

,

CoSi

2

ħω

v

,

CoSi

2

dN
dE

Si

кривая 3).

Можно полагать,
что при
больших дозах
ионов (D ≥ 10

16

см

-2

) вся

бомбардированн
ая поверхность
однородно
покрывается
атомами Si.
Это должно
приводить к
перераспределен
ию атомов Со в
приповерхностн
ой области
системы
CoSi

2

/Si. После

ионной
бомбардировки

концентрация
атомов Со в
поверхностных
слоях
уменьшается до
нуля, а на
границах
Si–CoSi

2

и

CoSi

2

–Si она

резко
увеличивается
(рис. 3). По
видимому, после
разложения
атомы Si
диффундируют к

∆Е, эВ 20 10 0

1) 0; 2) 8·10

14

; 3) 6·10

16

Рис. 2. Спектры ХПЭЭ, полученные

при Е

р

= 100 эВ для пленки CoSi

2

/Si

(111), бомбардированной ионами Ar

+

c Е

0

= 1 кэВ, и разными дозами D,

см

-2

поверхности, оставляя вакансии и
несвязанные атомы Со. Толщина
поверхностного

слоя

кремния

составляет 15÷20 Å. Большая
часть

атомов

Со

перераспределяется заполняя эти
вакансии, и на границе Si/CoSi

2

образуется тонкий переходной слой обогащенный кобальтом, а часть атомов

Со диффундирует к границе CoSi

2

/Si и переходит в область матрицы Si (111).

Все

эти

процессы

сопровождаются

сильным

разупорядочением

приповерхностных слоев системы (рис. 4, б). Постимплантационный отжиг в
течение 30 мин начиная с Т ≈ 550 ÷ 600 К приводил к изменению
концентрации атомов Со на границах раздела, образованию соединений
диффундирующих атомов Со с атомами Si и появлению упорядоченных
структур. При Т = 850 К происходит полная кристаллизация
аморфизированной

области

системы

(рис.

4,

в)

и

образуется


background image

гетероэпитаксиальная пленочная структура Si/CoSi

2

/Si (111).

31

1) до ионной бомбардировки;

2) после бомбардировки ионами Ar

+

c Е

0

= 1 кэВ при D = 6·10

16

см

-2

; 3) после прогрева

при Т = 900 К в течение t = 30 мин

Рис. 3. Профили распределения атомов Со по глубине пленки CoSi

2

/Si

Увеличивая энергию ионов Ar

+

до 3 ÷ 4 кэВ получена пленка Si толщиной 25-

30 Å. Дальнейший рост энергии ионов приводил к увеличению распыления
поверхности и диффузии Со не только вглубь мишени, но и к поверхности. В
случае бомбардировки CoSi

2

ионами О

2

+

с высокой дозой (D = D

нас

= 4·10

16

см

-2

) в приповерхностной области образовались соединения типа Co – Si, Co

– O, Si – O, Co – Si – O, а также несвязанные атомы Co, Si и О. Только после
прогрева

при

Т

≈

900

К

формировалась

трехкомпонентная

поликристаллическая пленка типа CoSiO, состоящая из отдельных блоков с
размерами 20–50 нм. Между блоками имеются нанопоры с диаметром 10–20
нм и глубиной 4–5 нм.

а) б) в)

а) чистая поверхность; б) после бомбардировки ионами Ar

+

с Е

0

= 1 кэВ при

D = 6·10

16

см

-2

; в) после прогрева при Т = 900 К ионно-облученной пленки

Рис. 4. Электронограммы поверхности CoSi

2

/Si (111)


background image

На рис. 5 приведена низкоэнергетическая часть зависимости R(E

p

) и

δ(Е

р

) для пленки CoSiO/CoSi

2

(111). Начальное резкое уменьшение R

обусловлено переходом электронов с потолка валентной зоны E

V

на зоны

проводимости E

C

, т.е. E

pR

= E

V

– E

C

= E

g

= 2,4 эВ. Значение Е

р

δ

соответствует

переходу электронов из E

V

в E

В

(т.е. в вакуум): Е

р

δ

= Ф = E

V

= 5,9 эВ. При этом

наблюдается резкий начальный рост

δ

. Значение сродства к электрону χ = Е

р

δ

– E

pR

= 3,5 эВ. Особенность, наблюдаемая при Е

р

= Е

n

, может быть

32

обусловлена возбуждением электронов из примесных уровней. При энергиях

Е

р

= 8,5 и 13,6 эВ обнаруживаются пологие участки, что объясняется

резонансным упругим рассеянием медленных электронов на плазмонах.
Действительно, с учетом сродство к электрону эти энергии соответствуют
возбуждению плазменных колебаний валентных электронов в пленке CoSiO:
ћ

ω

s

= 12 эВ и ћ

ω

v

= 17 эВ.

Изучены структура и электронные свойства нанокристаллов и

нанопленок Ga

1-x

Al

x

As, созданных в поверхностной области GaAs

имплантацией ионов Al

+

в сочетании с отжигом (лазерный + температурный).

При Е

0

=1кэВ и D = 6∙10

16

см

-2

после отжига при Т ≈ 900 К получены

эпитаксиальные пленки Ga

0,5

Al

0,5

As с относительной гладкой поверхностью

(рис. 6).

δ) коэффициент истинно-вторичных

электронов;R) коэффициент упруго

отраженных электронов

Рис. 5. Зависимости R(E

p

) и δ(Е

р

) для

пленки CoSiO/CoSi

2

(111) с толщиной

35–40 Å

а) GaAs(111), б) Ga

0,5

Al

0,5

As полученный

прогревом GaAs, имплантацией ионов

Al

+

c E

0

= 1 кэВ при D = 4·10

16

см

-2

Рис. 6. РЭМ и ДБЭ – изображения

поверхности

Толщина пленки Ga

0,5

Al

0,5

As составляет

~

35–40Å, а толщина


background image

переходного слоя, где концентрация Al монотонно уменьшается от 25 ат.% до
0, составляет 50–60 Å.

На рис. 7 приведены фотоэлектронные спектры чистого GaAs, и GaAs с

нанопленкой и с нанокристаллами Ga

0,5

Al

0,5

As. Образование нанопленки

трехкомпонентного соединения приводило к следующим изменениям:

ширина спектра уменьшается на 0,3–0,4 эВ, т.е. положение Е

V

относительно Е

В

увеличивается на 0,3–0,4 эВ;

положение пика Е

1

смещается в сторону больших энергий и его ширина

существенно (~ 1,5 раза) увеличивается, в формировании этого пика
участвуют 4р–электроны Ga и 3р–электроны Al;

положение пика Е

2

, обусловленного расщеплением р–состояний Ga, Al и

As, смещается на 0,1 ÷ 0,2 эВ и увеличивается его интенсивность;

33

положения пиков мышьяка Е

3

и Е

4

практически не изменяются,

происходит некоторое изменение их интенсивностей.

1) пленки чистого GaAs/Ge (111);

2) нанопленки Ga

0,5

Al

0,5

As/GaAs c θ = 40Å;

3) – пленки GaAs с нанокристаллами Ga

0,5

Al

0,5

As с d = 15-20 нм, hν = 10,8 эВ

Рис. 7. Фотоэлектронные спектры

Электронно-зонные

параметры

нанопленок

и

нанокристаллов

Ga

0,5

Al

0,5

As зависят от их толщины (Таблица 1). Значение E

g

для нанопленок

Ga

0,5

Al

0,5

As с θ ≥ 35–40 Å составляет

~

2,1 эВ, что очень близко к E

g

для

массивных пленок. При θ = 20 – 25 Å значение E

g

увеличивается до 2,3 эВ.

Можно полагать, что размерные эффекты для этих пленок начинают
проявляться с θ = 20 – 25 Å. Более существенное проявление квантовых
эффектов наблюдается в нанокристаллических фазах Ga

0,5

Al

0,5

As, при этом

значение E

g

увеличивается до 2,9 эВ.


background image

Таблица 1.

Оценочные значения Е

V

, E

g

, χ для GaAs (111) и Ga

0,5

Al

0,5

As

Исследуемы

й объект

Толщина θ, Å

Е

V

, эВ

E

g

, эВ

χ, эВ

n – тип

GaAs (111)

пленка

500

5,1

1,4

3,7

Ga

0,5

Al

0,5

As

нанопленка

20 – 25

35 – 40

50 – 60

5,4
5,3
5,3

2,3
2,1
2,1

3,1
3,2
3,2

Ga

0,5

Al

0,5

As

нанокристалл

ы d = 15 – 20

нм

35 – 40

5,6

2,9

2,7


Даны теоретические оценки и анализ экспериментальных результатов

формирования наноразмерных структур в бинарных соединениях при ионной

34

бомбардировке. Известно, что при ионной бомбардировке бинарных
материалов атомы А и В кристалла выбиваются из узлов решетки и
образуются междоузельные атомы и вакансии. Последние мигрируют по
кристаллу, рекомбинируют или захватываются стоками (дислокациями или
поверхностью кристалла).

При ионном облучении создаются вакансии и междоузельные атомы.

Одновременно происходит частичная их рекомбинация. При этом атом сорта
А рекомбинирует как с вакансиями атома А, что приводит к уничтожению
дефектов, так и с вакансиями атома В, что приводит к возникновению
антиструктурного дефекта А

b

.

Анализ полученных экспериментальных результатов показывает, что

независимо от типа подложки и ионов низкоэнергетическая (Е

0

= 0,5 – 5 кэВ)

ионная бомбардировка бинарных соединений приводит: к разрыву связи
между атомами и разложению их отдельных компонентов. Вследствие
преимущественной диффузии (к поверхности или объему) и десорбции один
из компонентов поверхности материала обогащается атомами другого
компонента. При низких дозах (D ≤ 5·10

14

см

-2

) появляются отдельные

точечные участки (кластерные фазы) на поверхности подложек с диаметром
2–5 нм, причем с ростом дозы поверхностные размеры фаз увеличились и
при D ≈ (5–10)·10

14

см

-2

составляли 20–30 нм. При высоких дозах (D ˃

4·10

16

см

-2

) происходит перекрывание границ отдельных кластерных фаз, и

образуется сплошная пленка. Относительные изменения состава и свойств


background image

поверхности при бомбардировке в одинаковых условиях зависят от
материала подложки (типа и энергии связи между атомами, от соотношения
масс атомов бинарного соединения).

Изучены возможные механизмы изменения состояния поверхности

исследуемых материалов. Показано, что диаметр атомов бария в сплаве
Pd

2

Ba больше, чем расстояние между атомами Pd-Ba, поэтому диффузия Ba в

процессе ионной бомбардировки, в основном, направлена к поверхности,
однако при этом не происходит заметное испарение их с поверхности
следовательно, поверхность обогащается атомами Ba. Энергия связи Ba – Ba
немного ниже, чем энергия связи Pd-Ba. С ростом толщины пленки энергия
связи Ba – Ba уменьшается. Поэтому толщина пленки Ba не может быть
больше, чем 2–3 монослоя (при Е

0

= 0,5 ÷ 1 кэВ) и одного монослоя (Е

0

= 3 ÷

5 кэВ).

Бомбардировка GaAs ионами Ar

+

приводит: при низких дозах (D ≤ 10

15

см

-2

) к формированию участков обогащенных атомами As, а при высоких

дозах (D ≥ 5

⋅

10

15

см

-2

) – островков или нанопленок, обогащенных атомами

Ga. Однако, в обоих случаях, вследствие малого различия масс Ga и As не
имело место полное испарение одного из компонентов.

В конце главы даны рекомендации по применению полученных

результатов для создания перспективных приборов микро-, нано- и
оптоэлектроники: структура Si/CoSi

2

/Si может использоваться при разработке

быстродействующих транзисторов с проницаемой базой и транзисторов с
металлической базой; гетероструктуры типа GaAlAs/GaAs –

35

для создания квантовых диодов и транзисторов; структуры Ba–PdBa – в

приборах СВЧ-электроники.


background image

36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


background image

На основе комплексного изучения механизмов модификации и

особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях
PdBa, CoSi

2

и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с

последующей термической и лазерной обработкой сделаны следующие
выводы:

1. Установлено, что имплантация ионов Ва

+

с Е

0

= 0,5÷5 кэВ при D = 10

15

см

-2

в Pd и Pd–Ba в зависимости от микрорельефа поверхности образцов

приводит к формированию нанокластерных фаз различной формы и
размеров, в частности, в случае Pd–Ba наличие следов механической
обработки приводит к образованию разветвленных линий с шириной 2–3
мкм, обогащенных атомами Ва. При D = D

нас.

= 6·10

16

см

-2

поверхность Pd–Ba

и Pd состоит из крупнозернистых блоков соединений типа PdBa и Pd

2

Ba с

четкими гранями и размерами 5–10 мкм, характерные для кристаллических
пленок.

2. Показано, что при лазерной активировке можно достигнуть

наибольшей степени чистоты поверхности, следовательно, максимального
увеличения коэффициента вторичных электронов Pd-Ba без напуска
водорода, разработана модель расположения атомов Ba, O и Pd на
поверхности и по профилю Pd–Ba, активированного в высоком вакууме и в
атмосфере кислорода.

3. Выявлены основные механизмы отказа стандартных катодов Pd-Ba в

процессе их длительной (t

≥

500 час) эксплуатации и появление на

поверхности этих катодов отдельных дефектных участков в виде пузырьков с
размерами 15–20 нм и обнаружено увеличение концентрации атомов С и S до
10–15 ат.% и появление атомов подложки (Mo).

4. Определены значения E

g

,

λ

,

σ

m

и ρ нанопленок CoSi

2

/Si (111) разной

толщины (

θ

= 10 – 100 нм), в которых глубина зоны выхода истинно

вторичных электронов

λ

пленок CoSi

2

составляет

~

80–100 Å и определены

оптимальные режимы ионной бомбардировки и последующего отжига для
формирования нанопленочной системы Si – CoSi

2

– Si.

5. Выявлены основные механизмы формирования однокомпонентных

наноразмерных структур на поверхности пленок различной природы и типа
химической связи (металлосплав Pd

2

Ba, полупроводники CoSi

2

, GaAs) при

бомбардировке их ионами Ar

+

.

6. Получены наноструктуры трехкомпонентных соединений Ga

1-х

Al

х

As с

толщиной θ = 20 – 70 Å в поверхностной области GaAs имплантацией ионов
Al

+

с энергиями от 0,5 до 5 кэВ в сочетании с отжигом. При низких дозах

облучения (D ≤ 10

15

см

-2

) формировались нанокристаллические фазы, а при

больших дозах (D ≥ 2·10

16

см

-2

) – нанопленки типа Ga

0,5

Al

0,5

As. Изменяя

температуру постимплантационного отжига в интервале 850–1000 К
значение х можно регулировать в пределах от 0,5 до 0,2. При этом ширина
запрещенной зоны трехкомпонентной пленки уменьшается от 2,4 эВ до 1,6


background image

37

эВ. Показано, что ширина запрещенной зоны Е

g

нанокристаллической фазы

Ga

0,5

Al

0,5

As с поверхностными размерами 25–30 нм составляет 2,8–2,9 эВ, а

для нанопленки с толщиной 20–25 нм ~ 2,3 эВ.

7. Проведена оценка ширины запрещенной зоны и плотности состояния

валентных электронов одно- и трехкомпонентных наноразмерных структур,
созданных на поверхности полупроводников ионной бомбардировкой, в
частности,

в

результате

уменьшения

поверхностных

размеров

нанокристаллов с ~ 50 - 60 нм до ~ 10 нм ширина запрещенной зоны Si
увеличивается от 1,2 до 1,5 эВ, CoSiO – от 2,4 до 2,8 эВ, Ga

0,5

Al

0,5

As – от 2,4

до 2,9 эВ.

8. Оптимальные условия получения наноструктур Ga

1-х

Al

х

As с

управляемой шириной запрещенной зоны представляют интерес для
создания наноэпитаксиальной структуры Si/CoSi

2

/Si для СВЧ транзисторов с

проницаемой и металлической базой.


background image

38

SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING SCIENTIFIC DEGREES

DSC.27.06.2017.FM/T.34.01 PHYSICAL-TECHNICAL INSTITUTE,

INSTITUTE OF ION-PLASMA AND LASER TECHNOLOGIES,

SAMARKAND STATE UNIVERSITY

TASHKENT STATE TECHNICAL UNIVERSITY


background image

DONAEV SARDOR BURKHANOVICH

ELECTRONIC SPECTROSCOPY AND MICROSCOPY OF THE

SURFACE OF BINARY MATERIALS (Pd–Ba, CoSi

2

AND GaAs)

IMPLANTED WITH LOW-ENERGY IONS

01.04.04- Physical electronics

ABSTRACT OF DISSERTATION OF THE DOCTOR OF PHILOSOPHY

(PhD) ON PHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCES

TASHKENT-2017

39

The theme of dissertation of doctor of philosophy (PhD) on physical and mathematical

sciences was registered at the Supreme Attestation Commission at the Cabinet of Ministers of the
Republic of Uzbekistan under number

В2017.1.PhD/FM22

.

Dissertation has been prepared at Tashkent state technical university.


background image

The abstract of the dissertation is posted in three languages (uzbek, russian, english

(resume)) on the website (

fti-kengash.uz

) and the “Ziyonet” Information and educational portal

(

www.ziyonet.uz

).

Scientific supervisor: Umirzakov Baltokhodja Ermatovich

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor

Official opponents: Ashurov Hotam Bakhronovich

Doctor of Technical Sciences

Rasulov Akbarali Mahamadiyevich

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor

Leading organization: National University of Uzbekistan

Defense will take place «____» _____________2017 at _____ at the meeting of Scientific

Council number DSc.27.06.2017.FM/T.34.01 Physical-technical institute, institute of ion-plasma
and laser technologies, Samarkand state university. (Address: 100084, Uzbekistan, Tashkent, 2B
Bodomzor yuli street. Phone/fax: (+99871) 235-42-91, e-mail:

lutp@uzsci.net

.).

Dissertation is possible to review in Information-resource centre at Physical-technical

institute (is registered №____) (Address: 100084, Uzbekistan, Tashkent, 2B Bodomzor yuli
street. Phone/fax: (+99871) 235-42-91, e-mail:

lutp@uzsci.net

).

Abstract of dissertation sent out on «____» _______________2017 year

(Mailing report № ___________on «____» _______________2017 year)

S.L. Lutpullayev

Chairman of scientific council

on award of scientific degrees,

D.F.-M.S., professor

A.V. Karimov

Scientific secretary of scientific council

on award of scientific degrees,

D.F.-M.S., professor

S.A. Bakhramov

Chairman of scientific Seminar under Scientific

Council on award of scientific degrees,

D.F.-M.S., professor

40

INTRODUCTION (abstract of PhD thesis).

The aim of the research work.

Comprehensive study modification


background image

mechanisms and features forming nano-dimensional structures in the surface layers
PdBa, CoSi

2

and GaAs at low energy ion bombardment, followed by heat and laser

treatment.

The object of the research work.

Polycrystalline films of PdBa alloys, (Ba

- 1.5 h 4 at.%); - single crystal MBE films CoSi

2

/Si and GaAs/Ge.

Scientific

novelty of the research work.

A structural model of the surface of Pd-Ba

activated in high vacuum and in an oxygen atmosphere was proposed and a
technique for uniformly activating the surface of Pd-Ba alloys of a cylindrical
shape by laser ablation and implantation of Ba

+

ions was developed; It was shown

that the shape and size of the nanocrystalline phases formed on the surface of Pd
and Pd-Ba at irradiation densities D ≤ 10

15

cm

-2

depends mainly on the surface

microrelief, and does not depend on D ≥ 5 ∙ 10

15

cm

-2

at high doses; The most likely

mechanism for the formation of areas with a crystalline structure under the effect
of implantation of large doses of ions is the heating of the target in the region of the
thermal peak, leading to melting of the material; homogeneous regularly located
nanoscale phases and epitaxial nanofilms of Si and CoSiO on the surface of
CoSi

2

/Si (111) were obtained by the ion bombardment method (Ar

+

and O

+

) in

combination with annealing, and also the dependences of nanocrystalline phase
dimensions on energy and ion dose were determined;

mechanisms for the formation of one-component nanoscale structures on the

surface of materials of various types (metal alloy Pd

2

Ba, semiconductors CoSi

2

and

GaAs) and the type of chemical bond (intermetallic, covalent and ionic-covalent)
in the bombardment with Ar

+

ions;

Optimal conditions for ion bombardment and subsequent annealing of the Si

CoSi

2

-Si, CoSiO-CoSi

2

-Si, Ga-GaAs-Ge, GaAlAs-GaAs multilayer structures were

determined and their energy band diagrams were constructed.

Implementation of the research results.

Based on the results of the study

of electron spectroscopy and microscopy of the surface of binary materials
implanted by low-energy ions:

patent for the invention of the Agency for Intellectual Property of the

Republic of Uzbekistan "Method for obtaining three-component nanostructures
based on gallium arsenide" (No. IAP 05370, April 28, 2017, Bulletin No.4). The
developed method made it possible to implant Al ions in GaAs nanocrystals and in
subsequent annealing to obtain Ga

1-x

Al

x

As nanofilms and by controlling the value

of x within 0.1-0.5 to control the width of the band gap of the three-component
structure from 1.4 to 1.9 eV;

The results obtained for the controlled change in the electronic, emission and

optical properties were used in the F2-FA-F161 scientific projects "Mechanisms
for the formation of free thin films (Al, Cu, Ag and Me-Si) and nanoscale
heterostructures created on the surface of crystals (W, WOn, TiN, CdTe, SiO2) by
ion implantation and the study of their physic-chemical properties" and F-2-31

41

"Investigation of the structure and physical properties of nanoscale metal silicide


background image

films and the development of heat-sensitive structures" (Reference FTK-0313/146
of the Development Coordination Committee of science and technologies of the
Republic of Uzbekistan from 2017 on February 9). The created technological
developments made it possible to create nanocontacts and a new type of multilayer
heterostructural metal-insulator-semiconductor films necessary for micro- and
nanoelectronic devices.

The structure and the volume of the thesis.

The thesis consists of an

introduction, four chapters, conclusion, a list of references. The text of the thesis is
presented on 120 pages of typewritten text, including 47 figures and 9 tables.

42


background image

ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙИҲАТИ

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

LIST OF PUBLISHED WORKS

I бўлим (I часть, part I)

1. Монография: С.Б. Донаев, Б.Е. Умирзаков, Д.А. Ташмухамедова.

Наноразмерные структуры в ионно-имплантированных пленках Si и GaAs.
LAP Lambert Academic Publishing. 2016, - 193 с.

2. С.Б. Донаев, Б.Е. Умирзаков, Д.А. Ташмухамедова. Способ получения

трехкомпонентных наноструктур на основе арсенида галлия. №IAP 05370,
28.04.2017, Бюл. №4.

3. S.B. Donaev, B.E. Umirzakov, D.A. Tashmukhamedova. Electronic Structure of

Ga

1 –

x

Al

x

As Nanostructures Grown on the GaAs Surface by Ion Implantation.

Technical Physics, 2015, Vol. 60, No. 10, pp. 1563–1566. (№11. Springer, IF:
0,632).

4. S.B. Donaev, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov. Effect of Ar

+

_Ion Bombardment

on the Composition and Structure of the Surface of CoSi

2

/Si(111) Nanofilms.

Journal of Surface Investigation. X_ray, Synchrotron and Neutron Techniques,
2015, Vol. 9, No. 2, pp. 406–409. (№11. Springer, IF: 0,359).

5. S.B. Donaev, F. Djurabekova, B.E. Umirzakov, D.A. Tashmukhamedova.

Formation of nanodimensional structures on surface of GaAs and Si by means of
ion implantation. Physica status solidi (c) (2015), No.1-2, р.89-93. (№3. Scopus,
IF: 0,82).

6. Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, С.Т. Гулямова. Исследование наноразмерных

структур, созданных в поверхностной области пленок Si и GaAs. Вестник
ТГТУ, 2015, №3, С. 18-22. (05.00.00. №16).

7. С.Б. Донаев. Оптимальные режимы ионной имплантации и отжига для

получения наноструктур на основе Si и GaAs. Узбекский физический
журнал. № 4, 2015, С. 229-233. (01.00.00. №5).

8. С.Б. Донаев, Б.Е. Умирзаков, С.Ж. Тураходжаев. Основные характеристики

пленок CoSi

2

/Si (111), выращенных методами молекулярно-лучевой и

твердофазной эпитаксии. Вестник ТГТУ, 2015, №2, С. 46-50. (05.00.00.
№16)

9. D.A. Tashmukhamedova, M.K. Ruzibaeva, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov, S.B.

Donaev, B.B. Mavlyanov. Analysis of the Structure and Properties of
Heterostructured Nanofilms Prepared by Epitaxy and Ion Implantation Methods.
Journal of Technical Physics, 2013, Vol. 58, No. 9., p. 1383–1386. (№11.
Springer, IF: 0,632).

10. Б.Е. Умирзаков, С.Ж. Ниматов, С.Б. Донаев. Модификация

электрофизических параметров кремниевых пленок, применяемых в
солнечных элементах и диодных структурах при низкоэнергетическом
ионном облучении. Вестник ТГТУ, 2013, №4, с. 38-42. (05.00.00. №16).

11. Б.Е. Умирзаков., Д.А. Ташмухамедова., С.Б. Донаев, Д.М. Мурадкабилов.


background image

Эмиссионные свойства и глубина зоны выхода истинно-вторичных

43

электронов нанопленок силицидов. Доклады Академии наук Республики
Узбекистан (ISSN 1019-8954) 4-2011 г., с. 22-25. (01.00.00. №7).

II бўлим (II часть, part II)

12. Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев. Модификация поверхности Pd и Pd-Ba

ионной бомбардировкой. Электронная техника, сер. 1, СВЧ-техника. 2014.
вып. 2 (521), с.65–72.

13. B.E. Umirzakov, S.B. Donaev. Electronic properties of nanofilms CoSiO

received on surface CoSi

2

by the method implantation of ions O

2

+

.

Nanopatterning 2017: 9th International Workshop on Nanoscale Pattern
Formation at Surfaces. FOR3NANO: Formation of 3D Nanostructures by Ion
Beams. Helsinki, Finland, June 26-30, 2017. p.104-105.

14. Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, Ш.Ш. Содикова. Изучение эмиссионных

свойств сплава Pd–Ba при активировки лазерным облучением. “Замонавий
физиканинг долзарб муаммолари” VII – илмий-назарий анжуман
материаллари, 19 – 20 май 2017 йил Термиз, с.41-42.

15. Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, А.К. Ташатов. Образование наноразмерных

пленок CoSiO на поверхности CoSi2 методом ионной имплантации.
Фундаментальные и прикладные вопросы физики. Труды международной
конференции. Секция-II: Физика полупроводников и твердого тела, их
прикладные аспекты. Ташкент – 2017 г., 13 - 14 июня, с.71-74.

16. Д.А. Ташмухамедова, С.Б. Донаев, М.Б. Юсупжанова, А.К. Ташатов, Б.Е.

Умирзаков. Изучение влияния отжига на состав и кристаллическую
структуру поверхности CoSi2 с нанокристаллами Si. Актуальные
проблемы молекулярной спектроскопии конденсированных сред. V
международная конференция. 22-24 сентябр, Самарканд, 2016. С.79-80.

17. Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, Х.Х. Болтаев, Л.Х. Рузиева. Влияние ионной

бомбардировки на эмиссионные и оптические свойства GaAs. Тезисы
докладов ХLVI международной Тулиновской конференции по физике
взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 31 мая – 2
июня, 2016, с.160.

18. С.Б. Донаев, Д.А. Ташмухамедова, А. Ташатов, Д. Мурадкобилов. Влияние

имплантации ионов кислорода на состав и электронную структуру пленок
CoSi2/Si(111). Сборник тезисов докладов международной конференции.
Фундаментальные и прикладные вопросы физики. 5 - 6 ноября, 2015,
Ташкент, С.298-300.

19. С.Б. Донаев, Э. Раббимов, А.К. Ташатов, Д.А. Ташмухамедова.

Формирования трехкомпонентных нанопленок на поверхности GaAs при
бомбардировке

низкоэнергетическими

ионами

Na

+

и

Al

+

.

XXII

Международная конференция “Взаимодействие ионов с поверхностью”,


background image

том. 3, 20-24 августа 2015 г., Москва, Россия. с.80-82.

20. С.Б. Донаев, А.К. Ташатов. Определение оптимального режима ионной

имплантации для получения наноструктур на основе GaAs. Материалы III

44

Республиканской

научно-практической

конференции.

Актуальные

проблемы современной физики и астрофизики. Карши, 23 май. 2015 г.
с.102-103.

21.

Б.Е.Умирзаков,

Д.А.Ташмухамедова,

С.Турахаджаев,

С.Б.Донаев.

Электронная

структура

наноразмерных

структур

созданных

на

поверхности GaAs методом ионной имплантации. III Международная
конференция по «Оптическим и фотоэлектрическим явлениям в
полупроводниковых микро- и наноструктурах», 14-15 ноябрь 2014,
Фергана, с. 178-180.

22. X.X.Boltaev, D.A.Tashmuhamedova, S.B. Donaev, B.E.Umirzakov. Influence of

bombardment of ions Ar+ on property and structure of surface nanofilms
CoSi2/Si (111). SIMS-2014, Munster, Germany, p. 125.

23. B.E. Umirzakov, S.B. Donaev. Investigation of the processes of

nanodimensional structure formation in the surface area Pd and PdBa under
ionic bombing. EMRS 2014 Spring Meeting, May 26th-30th - Lille 2014,
р.ЕР2-12.

24. S.B. Donaev, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov. Formation of nanodimensional

structures on the surface of GaAs by ion implantation. EMRS 2014 Spring
Meeting, May 26th-30th - Lille 2014, р.ЕР2-17.

25. Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев. Влияние ионной бомбардировки на состав и

структуру пленок CoSi2/Si(111). “Физика фанининг ривожида истеъдодли
ѐшларнинг ўрни” Республика илмий-амалий конференцияси, 16-17 май,
2014 й. Тошкент, с.89-91.

26. Умирзаков Б.Е., Донаев С.Б., Миржалилова М.А., Тулаганова Г.К.

Образование наноразмерных структур в поверхностной области Pd и Pd-Ba
при ионной имплантации. 44-й международной Тулиновской конференции
по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, 27-29 май,
2014, Москва, с.151.

27. Д.А. Ташмухамедова, А.К. Ташатов, Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев. Влияние

имплантации ионов Ba на состав и физические свойства Mo, Pd и PdBa.
Девятая международная конференция “Ядерная и радиационная физика”,
Алматы, Казахстан. 24-27 сентября 2013г., с.91-92.

28. Б.Е. Умирзаков, А.К. Ташатов, С.Б. Донаев, В.Х. Холмухамедова.

Структура поверхности эпитаксиальных пленок CoSi2/Si, полученных
методами МЛЭ и ионной имплантации. Тезисы докладов ХLIII
международной Тулиновской конференции по физике взаимодействия
заряженных частиц с кристаллами, Москва. 28 мая – 30 мая 2013. с. 143.

29. Б.Е. Умирзаков, С.Ж. Ниматов, С.Б. Донаев. Исследование примесей в

поверхностных и приповерхностных слоях полупроводниковых диодных


background image

структур.

Тезисы

докладов

ХLIII

международной

Тулиновской

конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с
кристаллами, Москва. 28 мая – 30 мая 2013. с. 146.

45

Авторефератнинг ўзбек, рус ва инглиз тилларидаги нусхалари «

Тил ва адабиѐт таълими » таҳририятида таҳрирдан ўтказилди.

(29.06.2017 йил)

Босишга рухсат этилди: 06.07.2017 йил

Бичими 60х84 1/8 , «Times New Roman» гарнитураси.

Офсет усулида босилди.

Шартли босма табоғи 2.75 нашр босма табоғи 2.5 Тиражи: 100.

Буюртма: № 8.

«Aloqachi» босмахонасида чоп этилди.

Тошкент шаҳри, А. Темур кучаси 108


background image

46

Библиографические ссылки

Монография: С.Б. Донаев, Б.Е. Умирзаков, Д.А. Ташмухамедова. Наноразмерные структуры в ионно-имплантированных пленках Si и GaAs. LAP Lambert Academic Publishing. 2016, - 193 c.

С.Б. Донаев, Б.Е. Умирзаков, Д.А. Ташмухамедова. Способ получения трехкомпонентных наноструктур на основе арсенида галлия. №1АР 05370, 28.04.2017, Бюл. №4.

S.B. Donaev, В.Е. Umirzakov, D.A. Tashmukhamcdova. Electronic Structure of Gai -xAlxAs Nanostructures Grown on the GaAs Surface by Ion Implantation. Technical Physics, 2015, Vol. 60, No. 10, pp. 1563-1566. (№11. Springer, IF: 0,632).

S.B. Donaev, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov. Effect of Ar+_Ion Bombardment on the Composition and Structure of the Surface of CoSi2/Si(l 11) Nanofilms. Journal of Surface Investigation. X ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2015, Vol. 9, No. 2, pp. 406-409. (№11. Springer, IF: 0,359).

S.B. Donaev, F. Djurabekova, B.E. Umirzakov, D.A. Tashmukhamcdova. Formation of nanodimcnsional structures on surface of GaAs and Si by means of ion implantation. Physica status solidi (c) (2015), No. 1-2, p.89-93. (№3. Scopus, IF: 0,82).

Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, С.Т. Гулямова. Исследование наноразмерных структур, созданных в поверхностной области пленок Si и GaAs. Вестник ТГТУ, 2015, №3, С. 18-22. (05.00.00. №16).

С.Б. Донаев. Оптимальные режимы ионной имплантации и отжига для получения наноструктур на основе Si и GaAs. Узбекский физический журнал. № 4, 2015, С. 229-233. (01.00.00. №5).

С.Б. Донаев, Б.Е. Умирзаков, С.Ж. Тураходжаев. Основные характеристики пленок CoSi2/Si (111), выращенных методами молекулярно-лучевой и твердофазной эпитаксии. Вестник ТГТУ, 2015, №2, С. 46-50. (05.00.00. №16)

D.A. Tashmukhamcdova, М.К. Ruzibaeva, А.К. Tashatov, B.E. Umirzakov, S.B. Donaev, В.В. Mavlyanov. Analysis of the Structure and Properties of Hctcrostructurcd Nanofilms Prepared by Epitaxy and Ion Implantation Methods. Journal of Technical Physics, 2013, Vol. 58, No. 9., p. 1383-1386. (№11. Springer, IF: 0,632).

Б.Е. Умирзаков, С.Ж. Ниматов, С.Б. Донаев. Модификация электрофизических параметров кремниевых пленок, применяемых в солнечных элементах и диодных структурах при низкоэнергетическом ионном облучении. Вестник ТГТУ, 2013, №4, с. 38-42. (05.00.00. №16).

Б.Е. Умирзаков., Д.А. Ташмухамедова., С.Б. Донаев, Д.М. Мурадкабилов. Эмиссионные свойства и глубина зоны выхода истинно-вторичных электронов нанопленок силицидов. Доклады Академии наук Республики Узбекистан (ISSN 1019-8954) 4-2011 г., с. 22-25. (01.00.00. №7).

Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев. Модификация поверхности Pd и Pd-Ba ионной бомбардировкой. Электронная техника, сер. 1, СВЧ-техника. 2014. вып. 2 (521), с.65-72.

В.Е. Umirzakov, S.B. Donacv. Electronic properties of nanofilms CoSiO received on surface CoSi2 by the method implantation of ions O2*. Nanopattcming 2017: 9th International Workshop on Nanoscale Pattern Formation at Surfaces. FOR3NANO: Formation of 3D Nanostructures by Ion Beams. Helsinki, Finland, June 26-30,2017. p. 104-105.

Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, 11I.LLI. Содикова. Изучение эмиссионных свойств сплава Pd-Ba при активировки лазерным облучением. “Замонавий физиканинг долзарб муаммолари” VII - илмий-назарий анжуман материаллари, 19-20 май 2017 йил Термиз, с.41-42.

Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, А.К. Ташатов. Образование наноразмерных пленок CoSiO на поверхности CoSi2 методом ионной имплантации. Фундаментальные и прикладные вопросы физики. Труды международной конференции. Секция-П: Физика полупроводников и твердого тела, их прикладные аспекты. Ташкент - 2017 г., 13 - 14 июня, с.71-74.

Д.А. Ташмухамедова, С.Б. Донаев, М.Б. Юсупжанова, А.К. Ташатов, Б.Е. Умирзаков. Изучение влияния отжига на состав и кристаллическую структуру поверхности CoSi2 с нанокристаллами Si. Актуальные проблемы молекулярной спектроскопии конденсированных сред. V международная конференция. 22-24 сентябр, Самарканд, 2016. С.79-80.

Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев, Х.Х. Болтаев, Л.Х. Рузиева. Влияние ионной бомбардировки на эмиссионные и оптические свойства GaAs. Тезисы докладов XLVI международной Тулиновской конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 31 мая - 2 июня, 2016, с. 160.

С.Б. Донаев, Д.А. Ташмухамедова, А. Ташатов, Д. Мурадкобилов. Влияние имплантации ионов кислорода на состав и электронную структуру пленок CoSi2/Si(l 11). Сборник тезисов докладов международной конференции. Фундаментальные и прикладные вопросы физики. 5-6 ноября, 2015, Ташкент, С.298-300.

С.Б. Донаев, Э. Раббимов, А.К. Ташатов, Д.А. Ташмухамедова. Формирования трехкомпонентных нанопленок на поверхности GaAs при бомбардировке низкоэнергетическими ионами Na+ и АГ. XXII Международная конференция “Взаимодействие ионов с поверхностью”, том. 3, 20-24 августа 2015 г., Москва, Россия, с.80-82.

С.Б. Донаев, А.К. Ташатов. Определение оптимального режима ионной имплантации для получения наноструктур на основе GaAs. Материалы III Республиканской научно-практической конференции. Актуальные проблемы современной физики и астрофизики. Карши, 23 май. 2015 г. с.102-103.

Б.Е.Умирзаков, Д.А.Ташмухамедова, С.Турахаджаев, С.Б.Донаев. Электронная структура наноразмерных структур созданных на поверхности GaAs методом ионной имплантации. III Международная конференция по «Оптическим и фотоэлектрическим явлениям в полупроводниковых микро- и наноструктурах», 14-15 ноябрь 2014, Фергана, с. 178-180.

X.X.Boltaev, D.A.Tashmuhamcdova, S.B. Donacv, B.E.Umirzakov. Influence of bombardment of ions Ar+ on property and structure of surface nanofilms CoSi2/Si (111). SIMS-2014, Munster, Germany, p. 125.

B.E. Umirzakov, S.B. Donacv. Investigation of the processes of nanodimcnsional structure formation in the surface area Pd and PdBa under ionic bombing. EMRS 2014 Spring Meeting, May 26th-30th - Lille 2014, p.EP2-12.

S.B. Donacv, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov. Formation of nanodimcnsional structures on the surface of GaAs by ion implantation. EMRS 2014 Spring Meeting, May 26th-30th - Lille 2014, p.EP2-17.

Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев. Влияние ионной бомбардировки на состав и структуру пленок CoSi2/Si( 111). “Физика фанининг ривожида истеъдодли ёшларнинг ўрни” Республика илмий-амалий конференцияси, 16-17 май, 2014 й. Тошкент, с.89-91.

Умирзаков Б.Е., Донаев С.Б., Миржалилова М.А., Тулаганова Г.К. Образование наноразмерных структур в поверхностной области Pd и Pd-Ba при ионной имплантации. 44-й международной Тулиновской конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, 27-29 май, 2014, Москва, с. 151.

Д.А. Ташмухамедова, А.К. Ташатов, Б.Е. Умирзаков, С.Б. Донаев. Влияние имплантации ионов Ва на состав и физические свойства Mo, Pd и PdBa. Девятая международная конференция “Ядерная и радиационная физика”, Алматы, Казахстан. 24-27 сентября 2013г., с.91-92.

Б.Е. Умирзаков, А.К. Ташатов, С.Б. Донаев, В.Х. Холмухамедова. Структура поверхности эпитаксиальных пленок CoSi2/Si, полученных методами МЛЭ и ионной имплантации. Тезисы докладов XLIII международной Тулиновской конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва. 28 мая - 30 мая 2013. с. 143.

Б.Е. Умирзаков, С.Ж. Ниматов, С.Б. Донаев. Исследование примесей в поверхностных и приповерхностных слоях полупроводниковых диодных структур. Тезисы докладов XLIII международной Тулиновской конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва. 28 мая - 30 мая 2013. с. 146.

inLibrary — это научная электронная библиотека, построенная на парадигме открытой науки (Open Science), основными задачами которой является популяризация науки и научной деятельности, общественный контроль качества научных публикаций, развитие междисциплинарных исследований, современного института научной рецензии, повышение цитируемости узбекской науки и построение инфраструктуры знаний.

КОНТАКТЫ:

Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул.Паркент 51, этаж 2

(+998) 99-006-61-10

info@inscience.uz

НАВИГАЦИЯ:

Журналы
Конференции
Организации
Авторы
Блог
Контакты
© Copyright 2025 in Science All Rights Reserved | Developed by in Science | Site create by in Designer