Киришма атомлари нанокластерларига эга бўлган кремнийнинг магнит хоссаларини бошқариш

1

ФИЗИКА-ТЕХНИКА ИНСТИТУТИ, ИОН-ПЛАЗМА ВА ЛАЗЕР

ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ИНСТИТУТИ, САМАРҚАНД ДАВЛАТ

УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ

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

ИСЛОМ КАРИМОВ НОМИДАГИ

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ

МАВЛОНОВ ҒИЁСИДДИН ҲАЙДАРОВИЧ

КИРИШМА АТОМЛАРИ НАНОКЛАСТЕРЛАРИГА ЭГА БЎЛГАН

КРЕМНИЙНИНГ МАГНИТ ХОССАЛАРИНИ БОШҚАРИШ

01.04.10 – Яримўтказгичлар физикаси

ФИЗИКА-МАТЕМАТИКА ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ – 2018

2

УДК: 621.315.592

Докторлик (DSc) диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата докторской (DSc) диссертации

Contents of the Doctoral (DSc) Dissertation Abstract

Мавлонов Ғиёсиддин Ҳайдарович

Киришма атомлари нанокластерларига эга бўлган
кремнийнинг магнит хоссаларини бошқариш …………….…....…….... 3

Мавлонов Ғиёсиддин Ҳайдарович

Управление магнитными свойствами кремния с
нанокластерами примесных атомов …………………………..……..….. 27

Mavlonov Giyosiddin Khaydarovich

Control of the magnetic properties of silicon
with nanoclusters of impurity atoms ……………………………………….. 51

Эълон қилинган ишлар рўйхати

Список опубликованных работ
List of published works ………….………….……….………….………….. 55

3

ФИЗИКА-ТЕХНИКА ИНСТИТУТИ, ИОН-ПЛАЗМА ВА ЛАЗЕР

ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ИНСТИТУТИ, САМАРҚАНД ДАВЛАТ

УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ

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

ИСЛОМ КАРИМОВ НОМИДАГИ

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ

МАВЛОНОВ ҒИЁСИДДИН ҲАЙДАРОВИЧ

КИРИШМА АТОМЛАРИ НАНОКЛАСТЕРЛАРИГА ЭГА БЎЛГАН

КРЕМНИЙНИНГ МАГНИТ ХОССАЛАРИНИ БОШҚАРИШ

01.04.10 – Яримўтказгичлар физикаси

ФИЗИКА-МАТЕМАТИКА ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ – 2018

4

Физика-математика фанлари бўйича доктор (DSc) диссертацияси мавзуси Ўзбекистан

Республикаси Вазирлар Маҳкамаси ҳузуридаги Олий Аттестация комиссиясида
В2017.1.DSc/FM79.рақам билан рўйхатга олинган.

Диссертация Ислом Каримов номидаги Тошкент давлат техника университетида

бажарилган.

Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгашнинг веб-

саҳифасида info.fti@uzsci.net ҳамда «Ziyonet» Ахборот-таълим портали www.ziyonet.uz
манзилларида жойлаштирилган

.

Илмий маслаҳатчи:

Илиев Халмурат Маджидович

Физика-математика фанлари доктори, профессор

Расмий оппонентлар

:

Рембеза Станислав Иванович

Физика-математика фанлари доктори, профессор

Зайнобидинов Сирожиддин

Физика-математика фанлари доктори, академик, профессор

Камалов Амангелди Базарбаевич

Физика-математика фанлари доктори, доцент

Етакчи ташкилот:

Тошкент ахборот технологиялари 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 2018 йил «____»___________ соат____ даги мажлисида бўлиб ўтади.
(Манзил: 100084, Тошкент ш., Бодомзор йўликўчаси, 2б-уй. Физика-техника институти мажлислар
зали. Тел./факс: (99871) 235-42-91, e-mail: info.fti@uzsci.net).

Диссертация билан Физика-техника институтининг Ахборот-ресурс марказида танишиш

мумкин ( _5__ рақами билан рўйхатга олинган). Манзил: 100084, Тошкент ш., Бодомзор йўли
кўчаси, 2б-уй. Физика-техника институтининг маъмурий биноси, мажлислар зали.
Тел./факс: (99871) 235-30-41.

Диссертация автореферати 2018 йил «____» _______________ да тарқатилди.
(2018 йил «_5_» _______________ даги _______ рақамли реестр баённомаси).

C.А. Бахрамов

Илмий даражалар берувчи Илмий
кенгаш раиси, ф.-м.ф.д., профессор,
Ўз Фа академиги

А.В. Каримов

Илмий даражалар берувчи Илмий
кенгаш илмий котиби, ф.-м.ф.д.,
профессор

И.Г. Атабаев

Илмий даражалар берувчи Илмий
кенгаш қошидаги илмий семинар
раиси, ф.-м.ф.д., профессор

5

КИРИШ (докторлик (DSc) диссертациясининг аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

Жаҳон миқёсида

бугунги кунда жадаллик билан ривожланаётган яримўтказгичлар соҳасида
истиқболли йўналишлардан бири бўлган магнит наноструктурали
материалларни ва улар асосида катта интеграция даражасидаги ҳажмий
интеграл микросхемаларни олиш, магнит хотирали элементларни, магнит
қаршиликли сенсорларни, янги турдаги сезгир магнит датчикларни,
фотомагнит асбобларни яратиш ҳамда уларни такомиллаштириш бўйича
илмий изланишлар олиб борилмоқда. Бу борада наноэлектроника ва саноат
электроникасининг асосий хомашёси бўлган кремнийнинг кристалл
панжаралари ва фаза таркибини сезиларли даражада бузилишга олиб
келмаган ҳолда, магнит хусусиятга эга бўлган наноструктураларни ҳосил
қилиш ва уларнинг магнит хоссаларини бошқариш муҳим вазифалардан бири
бўлиб ҳисобланади.

Бугунги кунда жаҳонда ионли имплантация, радиациали нурлар,

эпитаксияли ўстириш ҳамда кимёвий усуллар ёрдамида турли қотишма ва
гетероструктураларда магнит хусусиятли нанокластерларни ҳосил қилишга
катта аҳамият берилмоқда. Бу борада, мақсадли илмий тадқиқотларни
жумладан, қуйидаги йўналишлардаги илмий изланишларни амалга ошириш
муҳим вазифалардан ҳисобланади: кремний панжарасида паст ҳароратли
босқичма-босқич диффузияли легирлаш ёрдамида марганец атомларининг
магнит хусусиятли нанокластерларини шакллантириш ҳисобига магнит
наноструктурали

материалларни

олиш

усулини

ишлаб

чиқиш;

нанокластерлар структурасини, ўлчамини ва магнит моментини ҳамда
нанокластерларга эга кремнийнинг магнит сингдирувчанлигини ва
магнитланишини аниқлаш; кремнийнинг магнит хоссаларини ундаги магнит
хусусиятли нанокластерларнинг концентрациясига ва электрофизик
параметрларига боғлиқ равишда ҳароратнинг кенг соҳасида турли ташқи
таъсирлар ёрдамида бошқариш; ҳароратнинг паст соҳасида кремнийни
ферромагнит ҳолатга ўтишини аниқлаш.

Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантиришнинг Ҳаракатлар

стратегиясида белгиланган вазифаларни амалга оширишда, илмий ва
инновация ютуқларини амалиётга жорий этишнинг самарали механизм-
ларини яратиш масалаларига алоҳида эътибор қаратилмоқда. Фаол
тадбиркорлик, инновацион ғоялар ва технологияларни қўллаб-қувватлаш
йили олинган илмий натижаларни ҳозирги замон талабларига жавоб
берадиган даражага олиб чиқиш алоҳида эътиборга сазовор. Бу борада
яримўтказгичли материалларни сиртида наноструктураларни ҳосил
қилишнинг янги усулларини яратиш ва тадқиқ қилиш асосида янги турдаги
яримўтказгичли асбоблар, ёруғлик, босим, намлик ва ҳарорат датчиклари,
юқори кучланишли ва частотали диодлар ишлаб чиқиш масалаларига
алохида эътибор қаратилган, кремнийда эрувчанлиги катта бўлган нодир ер
элементлари (гадолиний, европий, голмий, саммарий) билан легирлашнинг
оптимал усуллари аниқланган. Бу борада материалнинг бутун ҳажми бўйича

6

электрофизик

параметрлари

бошқариладиган

магнит

хусусиятли

нанокластерларни шакллантириш ва улар ҳисобига материалнинг магнит
хоссаларини бошқариш мухим ахамиятга эга.

Ушбу диссертация тадқиқоти маълум даражада Ўзбекистон Республика-

си Президентининг 2017 йил 7 февралдаги ПФ-4947-сонли «Ўзбекистон Рес-
публикасини янада ривожланиши бўйича ҳаракатлар стратегияси тўғриси-
да»ги Фармони, 2017 йил 13 февралдаги ПҚ-№2772-сонли «2017-2021 йил-
ларда электроника саноатини ривожлантиришнинг устувор йўналишлари тўғ-
рисида»ги ва 2017 йил 17 февралдаги ПҚ-№2789-сонли «Фанлар академия-
сининг фаолиятини, илмий тадқиқот ишларини ташкил этиш, бошқариш ва
молиялаштиришни янада такомиллаштириш чора-тадбирлари тўғрисида»ги
Қарорлари ҳамда мазкур фаолиятга тегишли бошқа меъёрий-ҳуқуқий ҳуж-
жатларда белгиланган вазифаларни амалга оширишга хизмат қилади

.

Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши-

нинг устувор йўналишларига мослиги.

Диссертация иши Ўзбекистон

Республикаси фан ва технологияларни устувор ривожлантиришни: III.
«Энергетика, энергия ресурс тежамкорлиги, транспорт, машина ва
асбобсозлик» йўналишига мос ҳолда бажарилиб, замонавий электроника,
микроэлектроника, фотоника, спинтроника ва электрон асбобсозликни
ривожланишида муҳим аҳамятга эга.

Диссертация мавзуси бўйича ҳорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи

1

.

Материалларнинг магнит хоссаларини тадқиқ қилиш соҳасидаги илмий
тадқиқотлар жаҳоннинг етакчи илмий марказлари ва олий таълим
муассасаларида, жумладан: Токио университети (Япония), Флорида давлат
университети (АҚШ), Небраска – Линколн университети (АҚШ), Юонси
университети (Ж.Кореа), Квант-функцияли тадқиқот маркази (Ж.Кореа),
Кюнпок миллий университети (Ж.Кореа), Лил фан ва технология
университети (Франция), Лондон нанотехнология маркази (Англия) , Мурсия
университети (Испания), Хитой технология университети (Хитой Халқ
Республикаси), Москва давлат университети (Россия), Физика - техника
институти (Санкт-Петербург, Россия), Воронеж давлат университети
(Россия), Физика - техника институти (Украина), Ўзбекистон миллий
университети (Ўзбекистон), Самарқант давлат университети (Ўзбекистон) да
олиб борилмоқда.

Квантфункциали тадқиқот марказида (Ж.Кореа) ҳароратнинг паст

соҳасида яримўтказгичли материалларни ферромагнит ҳолатига ўтишини
тадқиқ

қилинган,

Dalhousie

университети

(Канада)

Al-Pd-Mn-B

кристаллининг магнит хоссаларини тадқиқ қилиш натижасида бу материалда
магнит қаршилик кузатилган, Калифорния технология институти (АҚШ)
ҳамда Микроелектрон технология марказида (Калифорния, АҚШ)

1

MnZnFe nanoparticles for self-controlled magnetic hyperthermia //J. Magn. Mater. 2012. Vol. 324. P. 3620-3628.,

Negative magnetoresistance produced by hall fluctuations in a ferromagnetic domain structure // Applied. Physics.
Letters. – 2001.–V.79.– N.7.– P. 979- 981., Alexandr D., Michel D., at. a . Classical origin for a negative
magnetoresistance and for its anomalous behavior at low magnetic fields in two dimensions // Revista Mexicana De
F´Isica 2006. S 52 №3. С.185–189.

7

La

0,7

Ca

0,3

MnO

3

юпқа қатламининг магнит хусусиятга эга эканлигини,

Монтпеллер университети (Франция) AlAs-GaAs бирикмасини кремнийга
қўшиш натижасида манфий магнит қаршиликни ҳосил бўлиши тадқиқ
қилган. Париж-суд университети (Франция) ва Қаттиқ жисим физикаси
илмий тадқиқот институтида (Германия) темир ва хром элементларидан
ташкил топган мулти қатламда юқори магнит қаршиликни ҳосил қилиб,
қаттиқ дискларда маълумотларни ёзиш ва сақлаш имкониятлари очиб
берилган.

Ҳозирги

вақтда

жаҳонда

магнит

хусусиятли

яримўтказгич

материалларни ҳосил қилиш ва уларнинг магнит хуусиятларини тадқиқ
қилиш бўйича бир қатор устувор йўналишларда тадқиқотлар олиб
борилмоқда жумладан: спинтроника йўналишини ривожи учун магнит
структурали материалларнни яратиш; паст ҳароратларда кузатилаётган ўта
катта магнит қаршиликларни хона ҳароратига олиб чиқиш; магнит
қаршиликли сенсорларни яратиш ва уларнинг сезгирлигини ошириш;
кремний асосида сезгирлиги юқори бўлган магнит датчиклар ва магнит
сезгир яримўтказгич асбобларни яратиш ҳамда уларнинг ишлаш вақтини ва
ҳароратга барқарорлигини ошириш.

Муаммонинг

ўрганилганлик

даражаси.

Кейинги

вақтларда

яримўтказгичларда киришма атомларининг магнит нанокластерларини
шакллантириш ва уларни хоссаларидан фойдаланиш ҳам етарли даражада
ўрганилмоқда. Т.И. Воронина, Т.С.Лагунова, М.П.Михайлова, К.Д.
Моисеева,

А.Ф.

Липаева,

Ю.П.

Яковлеваларнинг

ишларида

GaInAsSb/InAs:Mn, гетероструктураларнинг хоссаларини тадқиқ қилишга
мўлжаллаб, ўстирилган юқори концентрацияли (

п

>5·10

18

см

−3

) Mn атомлари

билан легирланганда структураларда аномал Холл эффекти ва манфий
магнит қаршилик мавжудлиги аниқланган ва у Mn ионларининг InAs
гетероўтиш чегарасидаги юқори ҳаракатчан электронларни каналдаги ўзаро
алмашуви натижасида ҳосил бўлиши исботлаб берилган.

А.Д. Таланцев, О.В. Коплак, Р.Б. Моргунов муаллифларнинг ишларида

MnSb кластерларида GaMnSb юпқа қатламидаги ковакларни концентрацияси
таъсири натижасида ферромагнитизм кузатилган. Ковакларни юқори
концентрацияси Шоттки тўсиғи орқали кластер-кристалл панжара чегарасида
туннелланишига ва бу кластерлар магнитланишининг ўзгаришига олиб
келади. Юпқа қатламларни магнит қаршилиги, ташқи магнит майдонида
кластерларни магнитланганлиги ҳисобига бошқариладиган коваклар
спинининг қутбланишига боғлиқлиги билан кўрсатилган.

Профессор С.И. Рембезанинг ишларида электронли парамагнит ва

ядроли магнит резонанси усуллари орқали яримўтказгичларнинг кристалл
панжарасида киришмалар ва нуқсонларнинг физикавий хоссаларини тадқиқ
қилиш натижалари тизимлаштирилган ва умумлаштирилган.

Академик

М.К.

Бахадирханов

ишларида

яримўтказгичларда

атомларнинг янги ҳолати сифатида киришма атомлари кластерларининг
шаклланиши асослари таклиф қилинган ҳамда ҳар хил табиатли киришма

8

атомлари нанокластерларига эга бўлган кремнийнинг фотоэлектрик ва
магнит хоссалари ўрганилган.

G.W. Ludwig, H.H. Woodbury ва J.Kreissl, W.Gehlhoff муаллифларни

ишларида, шунингдек Ўзбекистон олимлариидан К.П. Абдурахманов, С.
Зайнабидинов, Т.C. Камилов, Ш.Б. Утамурадоваларнинг ишларида марганец
билан легирланган кремнийни диффузиядан кейин секин совутишда,
марганецни 4 та атомидан иборат нанокластерлари ҳосил бўлиши
аниқланган.

Аммо,

совутиш

тезлигини

бошқариш

асосида

электрофизик

параметрлари такрорланадиган намуналарини олиш имконини берадиган
технология яратилмади, ҳамда амалда киришма нанокластерларини таркиби,
структурасининг ўлчами, магнит моменти, наноструктурага эга бўлган
кремнийни магнит ва электрофизик ҳусусиятлари ўрганилмаган.

Диссертация мавзусини диссертация иши бажарилган олий таълим

муассасаси илмий-тадқиқот ишлари билан боғлиқлиги.

Диссертация иши

Тошкент давлат техника унивеситетини «Рақамли электроника ва
микроэлектроника» кафедрасида бажарилган: Ф2-47 рақамли

«

Магнит

кластерли кремнийнинг ферромагнит ҳолатлари шаклланишининг физикавий
асосларини тадқиқ қилиш» (2012-2016 йй.), Ф2-44

рақамли

«

Ярим

ўтказгичларда

киришма

атомларининг

ўз-ўзини

ташкиллаштириш

механизмини ва уларнинг параметрларини бошқаришни тадқиқ қилиш»
(2012-2016 йй.)

шунингдек, ҳозирги вақтдаги ОТ-Ф2-55 «Янги функционал

имкониятларга эга наноматериалларнинг янги синфи сифатидаги киришма
атомлари

нанокластерларини

шаклланиши

негизида

хажмий

структуралашган кремнийни олишнинг илмий асосларини ишлаб чиқиш»
(2017-2020 йй.) мавзусидаги фундаментал лойиҳалар доирасида бажарилган.

Тадқиқотнинг мақсади

кремнийнинг магнит хоссаларини марганец

киришмалари

атомларининг

магнит

хусусиятли

нанокластерлари

концентрацияси ва электрофизик параметрларига боғлиқ равишда
ҳароратнинг кенг соҳасида турли ташқи таъсирлар ёрдамида бошқаришдан
иборат.

Тадқиқотнинг вазифалари

:

паст ҳароратли босқичма-босқич диффузияли легирлаш усули ёрдамида

кремний панжарасида марганец атомларининг магнит нанокластерларини
шакллантириш ҳисобига, магнит наноструктурали материалларни олиш
технологиясини ишлаб чиқиш;

ҳарорат, электр ва магнит майдонларининг кенг оралиғида магнит

нанокластерли

кремнийнинг

магнит

қаршилигини

бошқариш

имкониятларини тадқиқ қилиш;

магнит нанокластерли кремнийнинг таркибидаги нанокластерларнинг

концентрациясига боғлиқ равишда, магнит қаршилигини ўзгариш
қонуниятини аниқлаш;

магнит нанокластерли кремнийнинг фотомагнит хусусиятини, интеграл

(оқ) ҳамда инфрақизил спектр соҳасидаги нурлар билан ёритилганида тадқиқ
қилиш;

9

Турли ташқи таъсирларнинг (ҳарорат, электр майдони, ёритилганлик)

бир вақтдаги таъсирида манфий магнит қаршиликни тадқиқ этиш;

магнит кластерларни шакллантириш йўли билан ферромагнит

кремнийни олиш имкониятини кўрсатиш ва илмий асослаш;

тажриба

натижалари

асосида

марганец

атомларини

нанокластерларининг магнит моментини, ҳамда магнит нанокластерли
кремнийнинг магнит сингдирувчанлиги ва магнитланганлигини аниқлаш.

Тадқиқотнинг

объекти

сифатида

электроника

саноатида

фойдаланиладиган КДБ- 2; 3; 5; 10; 100 маркали кремний монокристали
танлаб олинди. Киришма сифатида парамагнит атом бўлиб ҳисобланган
марганец танланиб, у

2

/

5



S

спинли 3d

5

4s

2

электрон структуралардан

иборат.

Тадқиқотнинг предмети

кремний кристалл панжарасида марганец

атомларининг текис тақсимланган магнит хусусиятли нанокластерларини
шакллантириш жараёнидан иборат.

Тадқиқотнинг

усуллари.

Кремний

панжарасидаги

марганец

атомларининг ҳолатини замонавий электрон парамагнит резонанс ва атом
кучлари микроскопи ҳамда рентген структурали таҳлил замонавий
усуллардан фойдаланиб амалга оширилган.

Намуналарни фотомагнит хоссалари ИКС-21 (Инфрақизиил спектр) ва

электромагнит асосида яратилган махсус қурилма ёрдамида тадқиқ қилинди.
Бу қурилма электр ва магнит майдонини, ҳароратни, шунингдек инфрақизил
нурланишнинг тўлқин узунлиги ва қувватини кенг оралиқда ўзгартириш
имконини беради.

Намуналарни паст ҳарорат соҳасидаги ферромагнит ҳолати СКВИД (ўта

ўтказувчи квантли интерференцияли датчик - сверхпроводящий квантовый
интерференционный датчик) -магнитометр қурилмаси ёрдамида тадқиқ
қилинган. (Жанубий Кореянинг Сеул шаҳридаги Донгук университетининг
яримўтказгичларни квантофункционал тадқиқот марказида, ижодий
ҳамкорликда)

Тадқиқотнинг илмий янгилиги

қуйидагилардан иборат

:

кремний панжарасида ҳажм бўйича тенг тақсимланган ва параметрлари

бошқариладиган

марганец

атомларининг

магнит

хусусиятли

нанокластерларини шакллантириш имкониятини берадиган паст ҳароратли
босқичма-босқич амалга ошириладиган диффузия технологиясининг
режимлари оптималлаштирилган;

марганец атомлари нанокластерларининг ҳароратга барқарорлиги

ҳисобига, марганец атомлари билан легирланган кремнийнинг электрофизик
параметрларини юқори ҳароратларда турғунлигини ошириш усули ишлаб
чиқилган;

кремнийдаги марганец атомларининг магнит хусусиятга эга бўлган

нанокластерлари концентрациясини 10

15

cм

-3

гача

ошириш ҳисобига хона

ҳароратида ўта юқори қийматдаги манфий магнит қаршилиги кузатилиши
аниқланган;

марганец атомларининг магнит хусусиятли нанокластерларига эга

10

бўлган кремнийда, магнит майдон индукцияси ортиши билан, манфий магнит
қаршилигининг қиймати чизиқли ортиши аниқланган;

бир вақтнинг ўзида кучли магнит моментга ва зарядга эга бўлган

нанокластерларнинг зарядларини интеграл (оқ) ва инфрақизил ёруғлик
таъсирида камайиши ҳисобига манфий магнит қаршиликнинг қийматини 100
мартагача сўниш эффекти топилган;

кремнийда магнит моментига эга бўлган марганец атомлари

нанокластерларининг спинларини, ҳароратнинг 30 К дан паст соҳасида,
тартибли йўналиш ўрнатилиши ҳисобига, кремнийни ферромагнит ҳолатга
ўтиши аниқланган;

нанокластерли кремнийнинг 10 К ҳароратдаги, тажриба асосида

аниқланган магнитланганлик (

Mn



) қиймати ёрдамида марганец атомлари

нанокластерларининг магнит моменти ҳисобланган;

энергия (kT) ортиши билан нанокластерларнинг спинларини

тартибланган

йўналишининг

бузилиши

ҳисобига,

кремнийнинг

магнитланганлигини ҳарорат ошиши билан чизиқли камайиши аниқланган;

электр майдон кучланганлигини 0,1 ÷ 600 В/см ва магнит майдон

индуксияси 0,2 ÷ 2 Тл оралиғида, ҳамда 240 К ҳароратда, нанокластерли
кремнийнинг магнит қаршилигини 6 мартагача ошириш имконияти
кўрсатилган.

Тадқиқотнинг амалий натижалари

қуйидагилардан иборат:

кристални

бутун

ҳажми

бўйича

марганец

атомларининг

наноструктурасига эга бўлган кремнийни олиш технологияси ишлаб
чиқилган;

кремний

таркибидаги

нанокластерларнинг

концентрациясини

кўпайтириш ҳисобига, манфий магнит қаршилигининг қийматини ошириш
усули ишлаб чиқилган. Бу ўз навбатида, магнит хусусиятли нанокластерларга
эга бўлган кремний асосида сезгирлиги юқори бўлган магнит датчикларни
ишлаб чиқаришга имкон яратади;

марганец атомлари нанокластерларининг ҳароратга барқарорлиги

ҳисобига, марганец атомлари билан легирланган кремнийнинг электрофизик
параметрларини юқори ҳароратларга турғунлигини ошириш усули ишлаб
чиқилган. Бу ўз навбатида кремний асосида юқори ҳароратларга барқарор
наноструктураларни олиш, ҳамда юқори ҳароратларга ва кучланишларга
барқарор юқори частотали диодларни ишлаб чиқариш имконини берган

;

юқори ҳароратли манфий магнит қаршилик қийматини ташқи таъсирлар

ёрдамида (ҳарорат, ёритилганлик, электр майдон) бошқариш мумкинлиги
аниқланган ва олинган натижалар асосида физик катталикларни ўлчовчи
функционал датчикларни яратиш имкони борлиги кўрсатилган.

Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги

кремнийдаги марганец

атомлари

нанокластерларнинг

тузилишларини

аниқлашда

интеграл

сезгирлиги



5



10

10

спин/Гс ва уларни ўрнатиш аниқлиги 0,001% ни ташкил

қиладиган электрон парамагнитик резанатор, замонавий атом кучли
микроскопи, рентген структурали таҳлил усуллари ҳамда олинган

11

материалларнинг электрофизик хусусиятларини аниқлашда Холл усули ва
кремнийнинг ферромагнит ҳолатини аниқлашда СКВИД магнитометр
қурилмасини қўлланилганликлари билан изоҳланади.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.

Тадқиқот натижаларининг илмий аҳамяти монокристалл кремний

панжарасида

марганец

атомларининг

магнит

нанокластерларини

шаклланишининг физик механизмларини тушунтириш, юқори ҳароратларда
бундай материалларда аномал юқори манфий магнит қаршилик
кузатилишининг физик моҳиятини асослаб бериш ва унинг қийматини ташқи
таъсирлар ёрдамида бошқариш қонуниятларини ҳамда янги фотомагнит
материал сифатида магнит нанокластерли кремний хоссаларини бошқариш
имконини яратади.

Ишнинг амалий аҳамяти шундан иборатки, марганец атоми

нанокластерларига эга бўлган кремний асосида юқори сезгирликка эга бўлган
магнит ва фотомагнит асбоблар, физик катталикларни ўлчаш имконини
берадиган кўп функцияли датчикларни ишлаб чиқиш мумкинлиги,
шунингдек ферромагнитли кремнийни олиш имконини беради.

Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши:

Кремнийнинг магнит

хоссаларини унда шакллантирилган марганец атомларининг магнит
хусусиятли нанокластерларнинг концентрациясига ва электрофизик
параметрларига боғлиқ равишда ҳароратнинг кенг соҳасида турли ташқи
таъсирларнинг ёрдамида бошқаришни тадқиқ қилиш натижалари асосида:

кремнийни

«паст

ҳароратли

ва

босқичма-босқич

легирлаш»

технологияси «FOTON» акциядорлик жамияти томонидан наноструктурали
ферромагнит хусусиятига эга бўлган кремний кристалларини олишда
фойдаланилган («Ўзэлтехсаноат» акциядорлик компаниясининг 2017 йил
6 октябрдаги 02/2074-сон маълумотномаси). Илмий натижалардан
фойдаланиш юқори частотали диодларнинг ташқи таъсирга чидамлилигини
ошириш имконини берган;

нанокластерларнинг зарядларини интеграл (оқ) ва инфрақизил ёруғлик

таъсирида бошқариш натижалари Туркманистон Фанлар академияси Қуёш
энергияси институтида бажарилган «Наноўзгарувчан зонали кенг спектрал
сезгирликка эга (0.1-3 мкм) янги фотоэлементларни тайёрлаш ва ишлаб
чиқиш» (2012–2015) мавзусидаги лойиҳасида зоналари ўзгариб боручви
наноструктурали гетероўтишларда инфрақизил соҳадаги сезгирлигини
бошқаришда қўлланилган (Туркманистон Фанлар академияси Қуёш
энергияси институтининг 2017 йил 9 ноябрдаги 162/17-сон маълумотномаси).
Илмий натижалардан фойдаланиш металл-яримўтказгич структурали
спектрометрик элементларнинг спектрал сезгирлигини узун тўлқин томонига
кенгайтириш имконини берган;

киришмани диффузияда фаоллашиш энергияси кичик бўлган паст

ҳароратли кўп босқичли диффузия ўтказиш тартиби ПФИ Ф3-ФА-0-56434
рақамли «Қуёш элементлари ва яримўтказгич асбоблар учун юпқа қатламли
ва

наноқатламли

структураларни

шакллантиришнинг

физикавий

қонуниятлари» (2012–2016) мавзусидаги лойихани бажаришда карбид

12

кремний кристаллининг фаол соҳасида бор ва алюминий киришма атомлари
диффузиясини амалга оширишда қўлланилган (Фан ва технологиялар
агентлигининг 2017 йил 24 октябрдаги ФТА-02-11/940-сон маълумотномаси).
Илмий натижалардан фойдаланиш юпқа қатламли тажрибавий намуналар
олиш имконини берган.

Тадқиқот натижаларининг апробацияси.

Ишни асосий натижалари

8 та халқаро ва 10 та республика илмий-амалий анжуманларда маруза
қилинган ва муҳокамадан ўтказилган.

Тадқиқот натижаларининг эълон қилинганлиги.

Диссертация

материаллари бўйича 33 та илмий иш нашр қилинган, улардан 2 таси
монография, Ўзбекистон Республикаси Олий аттестация комиссиясининг
докторлик диссертациялари асосий илмий наширларини чоп этишга тавсия
этилган илмий наширларда 13 та мақола нашр этилган.

Диссертациянинг ҳажми ва тузилиши.

Диссертация кириш, 6 та боб,

хулоса ва фойдаланилган адабиётлар рўйхатидан иборат. Диссертациянинг
матни 200 бетда келтирилган.

13

ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш

қисмида

диссертация мавзусини долзарблиги ва замонавий

илмий тадқиқотлар талабига мослиги асосланган, фан ва теҳнологияни
асосий устувор ривожланиш йўналишлари билан тадқиқотнинг боғлиқлиги
аниқланган, халқаро илмий тадқиқотларни диссертация мавзуси бўйича
таҳлили ва муаммони ўрганилиш ҳолати келтирилган. Муаммо ҳолатини
таҳлили ва мавзунинг долзарблиги асосланган, танланган йўналишнинг
илмий янгилиги, ишнинг мақсади ва муаммонинг ечимини ҳал қилишдаги
асосий вазифалар ҳамда амалга ошириладиган тадқиқотларнинг илмий ва
амалий аҳамияти ёритилган.

Диссертациянинг

«Яримўтказгичли

материалларнинг

магнит

хоссалари»

деб номланган биринчи бобида

соҳа бўйича илмий адабиётлар

таҳлил қилинган. Турли яримўтказгичларда ва структураларда манфий
магнит қаршилик (МаМҚ) ва мусбат магнит қаршилик (МуМҚ) ни ўрганиш
бўйича тадқиқотларнинг энг сўнги маълумотлари ва уларнинг аҳамияти,
шунингдек физик механизмлари ҳамда ферромагнит материалларни олиш
технологиялари баён қилинган.

Диссертациянинг «

Магнит нанокластерларга эга бўлган кремний

намуналарини тайёрлаш технологиясини ишлаб чиқиш ва уларнинг
электрофизик хусусиятларини ўлчаш»

деб номланган иккинчи бобида

паст ҳароратли босқичма-босқич диффузияли легирлаш ёрдамида кремний
панжарасида

киришма

марганец

атомларининг

нанокластерларини

шаклланиши ҳисобига магнит наноструктурали материални олишнинг қулай
усули, шунингдек тажрибани ўтказиш усуллари ҳақида маълумотлар
келтирилган.

Танланган легирлаш усули, босқичма-босқич ҳароратни маълум бир

тезликда ошириш орқали диффузияни ўтказишга асосланган. Бу усул
нанокластерларни шакллантириш жараёнида марганец киришма атомларнинг
максимал иштирокини таъминлашга имкон беришидан ташқари, кремний
материалнинг бутун ҳажми бўйича магнит хусусиятли нанокластерларнинг
тенг тақсимланиш имкониятлари кўрсатилган. Диффузия жараёнида
киришма атомларининг фаоллашиш энергиясининг тажрибада аниқланган
қиймати ва унга мос равишда диффузияни ҳароратга боғлиқлиги















kT

E

D

D

a

exp

0

, юқори ҳароратли диффузия асосида киришмаларни

кремнийдаги эрувчанлик формуласидан паст ҳароратли диффузия шароитда
фойдаланиш мумкин эмаслиги тўлиқ асослаб берилди. Паст ҳароратли
диффузия жараёни юқори ҳароратли диффузиядан анча тез содир бўлади ва
тугунлараро киришма атомларининг диффузияси ҳақидаги фаразни тўлиқ
тасдиқлайди.

Янги технология билан кремний панжарасига киритилган марганец

атомларининг ҳолати замонавий электрон парамагнитли резонанс (ЭПР),
атом кучли микроскоп (АКМ) ҳамда рентген структурали таҳлил усулларда
тадқиқ қилинган.

14

Кремний панжарасидаги марганец атомлари ҳолатининг табиати ЭПР

спектри ёрдамида «Брокер» қурилмасида 77 К ҳароратда тадқиқ қилинди.
Унда ЭПР спектрларини қайт қилиш учун тўлқин узунлигини 3-х
сантиметрли диопазонида ишлайдиган спектрометрдан фойдаланилди.
Асбобни интеграл сезгирлиги



5



10

10

спин/Гс бўлиб, ўлчашни ўрнатиш

аниқлиги 0,001% ни ташкил қилди. Кузатилаётган спектрдаги g-факторни
аниқлаш g=2,0024 маркер чизиғи бўйича амалга оширилди.

Тадқиқот натижалари шуни кўрсатдики, Ферми сатҳи

F

=

E

V

+(0,38



0,45)

эВ оралиқдаги янги технология бўйича олингани

р

-Si<B,Mn> намуналарда 21

та чизиғидан иборат бўлган ўта юпқа ЭПР спектри аниқ кузатилди (1а-расм).
Бу нанокластерларнинг таркиби тўртта марганец атомидан ташкил топганини
тасдиқлайди. Ферми сатҳи

F

=

E

V

+(0,38



0,45) дан тақиқланган соҳани

ўртасигача

F

=

E

V

+(0,52



0,55) эВ силжиганда, Mn

++

ҳолатидаги атомлар

концентрациясини камайиши ва мос ҳолда Mn

+

ҳолатидаги атомлар

концентрациясини ошиши ҳисобига ЭПР спектрининг интенсивлигини
сусайиши кузатилди.

Жанубий Кореянинг Сеул шаҳридаги Донггук университетининг

яримўтказгичларни Квантофунксионал тадқиқот маркази жамоаси билан
ҳамкорликда олиб борилган изланишлар учун магнит нанокластерига эга
бўлган кремний намуналари тайёрланди. Рентген дифрактометрида Mn билан
легирланган Si намуналарининг структурасини таҳлили амалга оширилди.
1б -расмда Si (111) да марганец атомларининг нанокластерлари бўлган
намуналарида кузатилган дифракцион чўққилари келтирилган, бу (Mn

4

B)

марганец-бор комплексини ҳосил бўлишини кўрсатади.

2

Ɵ

(

градус)

И

нтен

сив

лик

(

н

ис

.

би

р)

1а- расм. Кремнийда 4 та марганец

атомидан иборат бўлган

нанокластерни ЭПР спектри

1б -расм. Магнит кластерларини

рентгенографик тасвири

Диффузия жараёнида аниқ термодинамик шароитларни билиш, кремний

панжарасида кластерларни ҳосил бўлишининг энг кичик потенциал
энергиясини аниқлаш имконини берди. Марганец атомларининг ўзаро кулон
таъсирлашиши ҳамда марганец атомлари билан бор атомларининг ўзаро
таъсирини ҳисобга олиб амалга оширилган назарий ҳисоблашлар асосида
нанокластерларнинг ўлчами аниқланди. Бу 0,7 дан 1,4 нм гача қийматни
ташкил этар экан.

15

Шундай қилиб, паст ҳароратли диффузия жараёнида нафақат сирти

эррозияга учрамаган ва сирт ости соҳасида силицидлар ҳосил бўлмаган
кремний намуналарини олиш, ҳамда кремний намуналарида белгиланган
чуқурликда ва концентрацияда марганец киришма атомларини бир текис
тақсимлаб легирлаш мумкинлиги кўрсатиб берилди.

Диссертациянинг «

Марганец атомларининг магнит нанокластери

бўлган ва нанокластерлар ҳосил бўлмаган марганец атомлари билан
легирланган кремнийнинг магнит қаршилиги»

деб номланган учинчи

бобида, марганец атомларининг магнит нанокластерларига эга

р-

турдаги

кремнийни ва ошириб компенсацияланган

n-

турдаги намуналарни ҳамда

р-

турдаги нанокластерсиз намуналарнинг магнит қаршилигини тадқиқ
қилишдаги аниқланган янги илмий натижалар келтирилган. Кремнийнинг
магнит хоссасини магнит майдонининг қийматига боғлиқлиги, МаМҚ ни
пайдо бўлишида магнит нанокластерларини ҳиссаси, ҳамда МаМҚ эффекти
кузатилишининг ҳарорат чегараларини аниқлашдаги натижалар берилди.

МаМҚ ҳосил бўлишида магнит нанокластерларнинг ҳиссасини билиш

учун турли концентрацияда нанокластерлари бўлган бир хил солиштирма
қаршиликли

намуналар

тайёрланди.

N

=10

15

см

-3

нанокластерлар

концентрациясига эга бўлган намуналарда хона ҳароратида ва электр майдон
кучланганлиги

Е

=100 В/см бўлганда қиймати жуда катта Δρ/ρ



300 % бўлган

МаМҚ кузатилди ва бунда магнит майдонининг сезгирлиги α=150 %/Тл ни
ташкил қилди (2а- расм). Тажриба натижалари шуни кўрсатдики, магнит
нанокластерларининг концентрацияси ортиши билан МаМҚ ни қиймати
сезиларли ошди.

Олинган натижалар кремний намуналарида МаМҚ ни пайдо бўлиши ва

унинг табиати бевосита панжарадаги марганец атомлари нанокластерини
мавжудлиги

билан

боғлиқ

эканлиги,

ҳамда

нанокластерларни

концентрациясини ўзгартириш йўли билан МаМҚ қийматини кенг оралиқда
бошқариш имкониятлари мавжудлигини тасдиқлади. Нанокластерларнинг
концентрациясини 2



10

13



10

15

см

-3

оралиқда ошириш билан, бир хил тажриба

шароитида МаМҚ ни қиймати 8



10 марта ошиши аниқланди ва бунда

намуналарнинг магнит майдонига сезгирлигини α=28 %/Тл дан α=150 %/Тл
гача ошириш

мумкинлиги

кўрсатиб берилди. Ишлаб

чиқилган

такомиллаштирилган диффузион технологиядан фойдаланилиб олинган
намуналарда нанокластернинг концентрациясини

N

=10

17

см

-3

гача етказиш

мумкинлиги аниқланди. Бунда намуналардаги МаМҚ нинг қийматини 1,5
даражагача катта бўлишини кутуш мумкин.

2.б - расмда Ферми сатҳининг ҳолати

F

=

E

V

+0,29÷

E

V

+0,48 эВ оралиқда

бўлган

p

-Si<B,Mn>

нанокластерли намуналарнинг ҳамда ошириб

компенсацияланган Ферми сатҳи

F

=

Е

С

-(0,35



0,54) эВ оралиқда бўлган

n

-

Si<B,Mn> намуналарни магнит қаршилигига магнит майдон қийматининг
таъсири натижалари тасвирланган.

р

-турдаги Ферми сатҳи F



Е

V

+0,28 эВ

бўлган намуналарда катта бўлмаган МуМҚ кузатилди ва унинг қийматини
ўзгариши магнит майдонига кучсиз боғланганлиги аниқланди. Ферми сатҳи

16

F

≥

E

V

+0,29 эВ га силжиганда магнит майдонини кичик қийматларда, қиймати

катта бўлмаган МуМҚ кузатилди ва унинг қиймати магнит майдонини
ошиши билан камайди.

Магнит майдон

индукцияси

B



1,8÷1,9 Тл бўлганда бу

намуналарнинг магнит қаршилигини ишораси ўзгарди, яъни МуМҚ дан
МаМҚ га ўтди (2б –расм, 1-эгри чизиқ). Кўп сонли тажрибалар шуни
кўрсатдики, нанокластерли кремнийда Ферми сатҳининг чегаравий қиймати

F



E

V

+0,29 эВ бўлганда МаМҚ эффекти намоён бўлар экан. Марганец

атомларининг магнит нанокластерларига эга бўлган кремний намуналарида
Ферми сатҳи

F



E

V

+0,29 эВ дан тақиқланган соҳани ўртасига силжиши

МаМҚ эффектини кучайишига олиб келар экан (2б- расмдаги 2, 3 чизиқ).

-60

0,6 0,8 1,0 1,2

22
22
22
22

1,4

6

1,6 1,8 2

В

, Тл

-100

-140

-180

-220

-260

-300

%

,







4

3

1

2

-20

В

, Тл

0,8 1 1,2

0,6

1,4

2

%

,







+4

+8

4

1,6 1,8

-60

-80

-40

-20

-100

2

3

1

-10

6

7

5

8

1-N

(Mn)4

=2



10

13

см

-3

, 2-N

(Mn)4

=2



10

14

см

-3

,

3- N

(Mn)4

=5



10

14

см

-3

, 4-N

(Mn)4

=10

15

см

-3

.

2а-расм. Турли концентрациядаги

нанокластерларга эга бўлган

намуналаридаги

МаМҚ ни

магнит

майдонига боғлиқлиги.

Т

=300 К,

Е

=100 В/см

p

-турдаги: 1-

F

=

E

V

+0,29 эВ, 2-

F

=

E

V

+0,32 эВ, 3-

F

=

E

V

+0,385 эВ, 4-

F

=

E

V

+0,434 эВ, 5-

F

=

E

V

+0,48 эВ.

n

-турдаги: 6-

F

=

E

С

-0,45 эВ, 7-

F

=

E

С

-0,384 эВ.,

p

-турдаги нанокластерсиз: 8-

F

=

E

V

+0,385 эВ

2б-расм. Ферми сатҳини турли

ҳолатларида

р

-Si<B,Mn>

и n-Si<B,Mn>

намуналаридаги МҚ ни магнит майдонига

боғлиқлиги.

Е

=100 В/cм,

Т

=300 К

МаМҚ нинг қиймати магнит майдонинг қиймати ортиши билан ошади

ва

Т

=300 К ҳароратда Ферми сатҳи қиймати

F



E

V

+0,375÷

E

V

+0,385 эВ бўлган

намуналарда МаМҚ ни максимал қиймати кузатилди. Ошириб
компенсацияланган намуналарда хона ҳароратида Ферми сатҳига боғлиқ
бўлмаган ҳолда унча катта бўлмаган МуМҚ кузатилди (2б- расм 6, 7 чизиқ).
Ўрганилган намуналарда Ферми сатҳи ўтказувчанлик соҳасини тагидан
тақиқланган соҳани ўртасига силжиганда МуМҚ қиймати чизиқли ошиб
борди ва ўзгариш 2,5 % дан 7 % гача бўлди. Ҳарорат пасайиши билан МуМҚ
қиймати секин камайди ва

Т



Т

пор

(

Т

пор

- МаМҚ ни пайдо бўлиш ҳарорати)

бўлганда МҚ ни ишораси МуМҚ дан МаМҚ га ўзгарди. Ферми сатҳи

17

тақиқланган соҳанинг ўртасидан ўтказувчанлик соҳаси томон силжиши
билан марганец атомлари икки карра зарядланган ҳолатидан бир карра
зарядланган ҳолатига ўтиши кузатилади ва шунга мос равишда Ферми сатҳи

F

=

E

C

-0,37 эВ ҳолатида бўлган намуналарда

Т

=150 К ҳароратда МаМҚ

нинг

максимал қиймати 35% ни ташкил қилди. Ошириб компенсацияланганган
намуналарда МаМҚ ни кузатилиши марганец атомларини

S=

5/2 спинга эга

эканлиги ва уларни заряд ҳолати билан тушунтирилди.

МаМҚ ни максимал қиймати Ферми сатҳи

F

=

Е

v

+(0,375



0,385) эВ бўлган

намуналарда кузатилиши аниқланди. Бундай намуналарда Ферми сатҳининг
ҳолатини бошқариш орқали манфий магнит қаршилик қийматини ўзгариш
қонунияти аниқланди

.

Ҳарорат пасайиши билан МаМҚ ни қийматининг ортиши кузатилиб,

магнит майдонни ортиши билан намуналарининг МаМҚ гини

)

(

В







чизиқли

боғлиқлиги сақланар экан (3а -расм).

Компенсацияланганган ва ошириб компенсацияланган намуналарда МҚ

ни тадқиқ қилишда олинган натижалар асосида, Ферми сатҳининг
тақиқланган соҳада жойлашиш ҳоатига боғлиқ МаМҚ ва МуМҚ ни
кузатилишини паст ва юқори ҳарорат чегаралари аниқланди (3б-расм).

0,6

1

1,8

1,4

2,2

В

, Тл

-50

-100

-150

-200

-250

-300

-350

%

,







1

2

3

4

5

0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95

120

170

220

270

320

370

T

, K

МаМ?

МуМ?

МуМ?

МуМ?

МуМ?

М

уМ

?

E

V

E

C

1-300 К, 2-283 К, 3-270 К,4-262 К, 235 К.

3а-расм. Ферми сатҳи ҳолати

F

=

E

V

+0,385 эВ

бўлган

p

-Si<B,Mn>

намунадаги МаМҚ ни турли

ҳароратларда магнит майдонга

боғлиқлиги.

Е

=100 В/cм

3б-расм. МаМҚ мавжудлигининг

ҳарорат соҳасини, марганец киришма

атомлари билан легирланган

кремнийдаги Ферми сатҳининг

ҳолатига боғлиқлиги.

В

=2

Тл

, Е

=100 В/cм

3б- расмда марганец билан легирланган кремнийда етарли даражада кенг

ҳарорат оралиғида катта МаМҚ кузатилар экан. Кремнийда Ферми сатҳининг
ҳолатини бошқариб МаМҚ нинг қийматини етарли даражада катта оралиқда

МуМҚ

МуМҚ

МуМҚ

МуМҚ

МуМҚ

МуМ

Қ

18

(

Т

=300 К ҳароратда 1÷100 %) ўзгартириш имкони борлиги аниқланди. Ферми

сатҳининг ҳолати

F

=

E

V

+0,29 эВ дан

F=E

C

-0,32 эВ гача чегараси оралиғида,

ҳароратнинг

Т

=120÷370 К соҳалари оралиғида МаМҚ кузатилди.

Диссертациянинг

«Марганец билан легирланган кремнийдаги

манфий магнит қаршиликга ташқи физик катталикларнинг таъсири»

деб номланган тўртинчи бобида, МаМҚ ни электр майдонига боғлиқлиги
ҳамда интеграл ва монохроматик ёритилганликнинг таъсирини тажрибада
ўрганишдаги натижалар келтирилган. Бунда асосий вазифа, нанокластерли
кремнийнинг магнит қаршилигини ташқи таъсирлар натижасида ўзгариш
қонуниятини ҳамда МаМҚ ни максимал қийматини олишда электр
майдонининг оптимал қийматини ва магнит қаршиликни ёруғликнинг
интенсивлигига боғлиқ ўзгаришини аниқлашдан иборат.

Олинган тажриба маълумотларининг таҳлили шуни кўрсатадики,

ёритилганлик МаМҚ ни камайишига ва сўнишига ҳамда МҚ нинг ишорасини
ўзгаришига олиб келар экан. Бу натижалар МҚ ни ўрганишдаги янги физик
ҳодиса ҳисобланади. МаМҚ ни қоронғиликдаги бошланғич қиймати қанча
катта бўлса, МҚ нинг ишорасини алмашишини қиймати ёритилганлик
интенсивлигининг катта қийматига тўғри келди (4а-расм).

Тажрибада аниқланган маълумотлар бир томондан ўрганилинаётган

материалларни магнит хоссалари марганец атомлари кластерларининг
энергетик сатҳларини қайта зарядланиши сабаб бўлса, иккинчи томондан
бошқа яримўтказгичли магнит материалларида кузатилмаган

фотомагнит

сезгирлиги мавжудлигини кўрсатди.

Пастроқ ҳароратларда намуналарнинг магнит қаршилиги хоссаларига

ёруғлик интенсивлиги таъсирини тадқиқ қилинишида аниқланган натижалар
ҳам қизиқиш уйғотади. 4б- расмда нанокластерга эга бўлган кремнийнинг
турли даражадаги фон ёруғлиги остида МҚ ни ҳароратга боғлиқлиги
кўрсатилган. Кўриниб турибдики, ёритилганлик бўлмаганда ҳарорат
пасайиши билан МаМҚ ни қиймати сезиларли даражада тез ортади ва
ҳарорат

Т

=235÷240 К бўлганда ўзини максимал қийматига етди. Бунда

МаМҚ ни қийматининг ўзгариши Δρ/ρ=300 % ни ташкил қилди. Бу

боғланишни

5

0

0























 













 



T

T









қонуният кўринишда (

Т

=240÷330 К,

Т

0

=300

К) ёзиш мумкин. Ҳароратни

Т

=215÷220 К гача камайиши МаМҚ нинг

қийматини

камайишга

олиб

келди.

Бу

боғлиқликни

қуйидаги

5

1

1



























 













 

T

T









(

Т

=170÷240 К) кўринишда ифода қилиш мумкин. Ҳарорат

Т



170÷175 К бўлганда МҚ ни ишораси ўзгаради яъни, МаМҚ дан МуМҚ га

ўтади.

Тадқиқотлар

I

=10 Лк; 40 Лк; 80 Лк ва 160 Лк ёритилганликда ўтказилди

(4б-расм 2, 3, 4, 5 эгри чизиқлар). Бунда қизиқарли физик ҳодисалар
кузатилди. Биринчидан, ёритилганлик МаМҚ нинг қийматини сезиларли
камайишига олиб келди. Масалан

Т

=240 К бўлганда МаМҚ ни қиймати

19







~300 % дан нолгача камайди. Иккинчидан, ёритилганда максимал МаМҚ

нинг кузатилиши ҳарорат қийматининг юқори томонга силжиши (2, 3, 4 эгри
чизиқлар).

4

0

-20

-40

-60

-80

-100

%

,







1

0

5

2

0

1

0

2

3

0

4

1

I

, Лк

8

0

%

,







1

,

1000





T

-50

-150

-200

-250

-300

1

2

3

2

4

5

6

3,5

4,5

5,5

3

-100

4

250

200

150

300

350

Т

, К

5

1-

F

=

E

V

+0,3 эВ, 2-

F

=

E

V

+0,38 эВ,

3-

F

=

E

V

+0,42 эВ, 4-

F

=

E

V

+0,44 эВ.

4а-расм. Ферми сатҳи турли

ҳолатларда бўлган

р

-турдаги Si<B,Mn>

намуналардаги МҚ ни ёритилганлик

интенсивлигига боғлиқлиги

.

Е

=100 В/см,

Т

=300 К

1- қоронғилатилгандаги;

2-

I

=10 Лк; 3-

I

=40 Лк;

4-

I

=80 Лк; 5-

I

=160 Лк.

4б-расм. Ферми сатҳини

F

=

E

V

+0,38 эВ

бўлган Si<B,Mn> намунадаги МҚ ни

ҳароратга боғлиқлиги.

Е=

100 В/см,

В=

2 Тл.

Учинчидан, ёритилганлик МаМҚ кузатиладиган ҳарорат соҳасини

сезиларли даражада кичиклаштирди. Ёритилганлик интенсивлигининг янада
ошиши билан МаМҚ ни кузатиладиган ҳарорат соҳаси янада торайиб

I

=160

Лк да МаМҚ амалда йўқолди (4б-расмдаги 5- эгри чизиқ). Бунда шуни
кўрсатиш мумкинки, ёритилганлик МҚ нинг ишорасини ўзгартириб фаза
ўтишига олиб келар экан.

5- расмда Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,385 эВ бўлган намунанинг МаМҚ гини

турли ҳароратларда электр майдонга боғлиқлигини ўрганиш натижалари
келтирилган.

Натижалар шуни кўрсатадики, электр майдони ортиши билан барча

ҳароратларда МаМҚ ни қийматлари чизиқли ортади. Электр майдони янада
ортиши билан МаМҚ нинг қийматини чизиқли ортиши кучсизланади ва у
ўзини максимал қийматига (

Е

m

) эришади. Электр майдон қийматини янада

ортиши МаМҚ ни камайишига олиб келди. 5-расмдан кўриниб турибдики,
ҳарорат пасайиши билан МаМҚ қийматининг чизиқли ортиш соҳаси
кенгайди ҳамда МаМҚ нинг максимал қиймати

Е

m

электр майдонинининг

катта қийматлари томонига силжиди.

Ҳарорат

Т

=235 К ва

Е

m

=240 В бўлганида МаМҚ максимал қийматга эга

20

бўлди (∆ρ/ρ=600 %).

Ҳароратни

Т

<235 К дан

кичик қийматларида МаМҚ
камайди,

аммо

электр

майдонининг

қйматини

ортириш

билан

унинг

камайишини

бошқариб

кўпайтириш мумкин бўлди.

Хона ҳарорати шароитида

марганец

атомларининг

кластерлари мавжуд бўлган
кремнийда МаМҚ ни сўниш
ҳодисаси

ҳамда

ёруғлик

интенсивлиги билан бошқариб
МҚ нинг ишорасини ўзгариш
мумкинлиги электроника ва
асбобсозлик соҳасида магнит
ва ёруғлик датчикларининг
томомила

янги

синфини

яратиш имкониятлари очиб
берилди.

Диссертациянинг «

Кремнийдаги манфий магнит қаршиликни

инфрақизил нурлар таъсирида сўниш эффекти»

деб номланган бешинчи

бобида, марганец атомларининг магнит нанокластерлари мавжуд

р

-Si<B,Mn>

намуналарида МаМҚ нинг қийматига инфрақизил (ИҚ) нурнинг спектрал
таъсири, магнит ва электр майдон, ҳароратни кенг соҳадаги боғлиқликлари
ҳамда ИҚ-нурланиш энергиясининг турли қийматларидаги таъсирини
ўрганишдаги аниқланган натижалар келтирилган.

Марганец атомлари нанокластерларига эга бўлган кремний

намуналаридаги МаМҚ нинг қийматига хона ҳароратида тушаётган ёруғлик
ИҚ-нурининг

λ

=1,2÷4 мкм бўлгандаги тўлқин узунлигига боғлиқлиги тадқиқ

қилинган, нурланиш қуввати 5∙10

-5

Вт/см

2

, магнит майдон қиймати

В

=0÷1,7

Тл қилиб танлаб олинди.

ИКС (ИҚН)-21 спектрометри асосида махсус қурилма яратилган бўлиб,

у электр ва магнит майдон қийматини ҳамда ҳароратнинг кенг оралиқда
ўзгартириш имконини берди.

Намуналардаги МаМҚ ни нисбий ўзгариши























 











 











h

тем

ифода

асосида ҳисобланган (бу ерда







h











 

-

hν

энергияли ИҚ-нурланиш

таъсиридаги МаМҚ;

тем











 





- ИҚ-нурланиш мавжуд бўлмагандаги МаМҚ).

МаМҚ ни тушаётган ИҚ нурланиш фотонларининг энергиясига боғлиқлиги

-100

%

,







200

300

-200

-300

-400

-500

-600

-700

Е

, В/см

100

1

2

3

4

5

6

400

300 К да α=0,75 %/В,
235 К да α=2,66 %/В.

1-300 К, 2-283 К, 3-270 К, 4-62 К, 5-235 К, 6-220 К

Расм. 5. Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,385 эВ бўлган

p

-

Si<B,Mn> намунанинг магнит қаршилигини,

турли ҳароратларда электр майдонга

боғлиқлиги.

В

=2 Тл.

21

6а-расмда келтирилган.

Тадқиқот натижалари шуни кўрсатадики, нурланишнинг

hν

=0,3 эВ (4

мкм) қийматидан бошлаб Ферми сатҳи

F

=

Е

V

+0,385 эВ бўлган намуналарда

МаМҚ нинг қийматини камайиши кузатилди. Тушаётган ёруғлик
фотонларининг энергиясини ортиши билан МаМҚ ни камайиши кучайди ва
ўзини максимал қийматига

hν

=1 эВ бўлганда эришди яъни, хона ҳарорати

шароитида МаМҚ нинг сўнишини ғайри оддий эффекти кузатилди ва унинг
қийматини 30 мартадан кўп камайиши аниқланди.

Бу натижалар ИҚ-нурланишнинг тўлқин узунлиги

λ

=1,2÷4 мкм гача

ўзгарганида МаМҚ қийматини етарлича катта оралиқда бошқариш
мумкинлигини кўрсатди.

Тадқиқот натижаларини таҳлили асосида, МаМҚ ни ИҚ ёруғлик

таъсирида сўниш эффекти марганец атомлари нанокластерига эга бўлган
барча

р

-турдаги кремний намуналарда кузатилиши аниқланди. Шуни қайт

этиш керакки, сўниш даражаси намуналардаги Ферми сатҳини ҳолатига яъни
намуналарнинг солиштирма қаршилигига кчли боғлиқ экан. МаМҚ ни
максимал сўниши Ферми сатҳи энергиясининг қиймати

F

=

E

V

+0,375 эВ

бўлган намуналарда кузатилди. Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,375 эВ дан тақиқланган

соҳани ўртаси томон силжиганида сўниш даражаси камайди. Ферми сатҳи

F>E

V

+0,48 эВ бўлган ҳамда ошириб компенсацияланган намуналарда МаМҚ

ни сўниш эффекти кузатилмади.

6б-расмда Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,37 эВ бўлган нанокластерли

р

-Si<B,Mn>

намунанинг МаМҚ гини электр майдонга боғлиқлигининг турли энергияли
фотонлар таъсиридаги ўзгаришлари келтирилган.

Тадқиқот натижалари шуни кўрсатдики, МаМҚ га ИҚ-нурланишнинг

таъсири намунага қўйилган электр майдон қийматига кучли боғлиқ бўлар
экан. Кичик электр майдон

Е

=1÷20 В/см қийматларида, электр майдони ИҚ-

нурланишни МаМҚ га таъсирини кучайтирди, яъни МаМҚ ни сўниш
эффекти кучайди ва ўзининг максимал қийматига

Е

=20÷25 В/см бўлганда

эришди. Айтиш мумкин, электр майдони МаМҚ ни ИҚ-нурланиш таъсирида
сўнишини кучайтирар экан. Электр майдонининг қиймати янада
орттирилганда тескари эффект кузатилди, яъни электр майдонини ошиши
билан ИҚ-нурланиш таъсири кучсизланиб сўниш эффекти секинлашди.
Электр майдонининг қиймати

Е

≥150 В/см бўлганида барча тадқиқ

қилинаётган спектр соҳаларда МаМҚ нинг сўниш эффектини йўқолишига
олиб келди.

Шундай қилиб, катта электр майдон кучланганлигининг

Е

>20 В/см

қийматларида таъсири ИҚ-нурланишни таъсирига қарама-қарши бўлиб,
уларни ўзаро тўлиқ компенсацияси

Е

=150 В/см бўлганида кузатилди. Бу

физик ҳодиса

р

-турдаги барча намуналарда кузатилди. Ферми сатҳи

кремнийнинг тақиқланган соҳасини ўртаси томонга силжиши билан
намуналарда электр майдон кучланганлиги ва ИҚ-нурланишни ўзаро таъсир
этиш тавсифи ўзгармайди, лекин стимулловчи электр майдон кучланганлиги
катталиги нисбатан кичик қийматлар томонга силжиди.

22

1

2

0,2 0,4 0,6

0,8

1 1,2

5

10

15

20

25

30

35

1,2

1

3

4

5

hν

, эВ











h

тем











 











 

1

2

3

4

5

10

5

15

20

25

30

35

4

0,2

0,4

0,6 0,8

1

1,2

hν

, эВ











h

тем











 











 

1-

F

=

E

V

+0,35 эВ, 2-

F

=

E

V

+0,37 эВ, 3-

F

=

E

V

+0,44 эВ,

4-

F

=

E

V

+0,48 эВ, 5-

F

=

E

С

-0,44 эВ.

6а-расм. Ферми сатҳлари турли

қийматларида бўлган Si<B,Mn>

намуналарда МаМҚ нинг сўниш

даражасини спектрга боғлиқлиги.

Е

=20

В/см,

В

=1,7 Тл,

Т

=300 К.

1-2 В/см, 2-20 В/см,

3-50 В/см, 4-80 В/см, 5-100 В/см.

6б-расм. Турли электр майдон

кучланганликлари таъсирида МаМҚ

сўниш даражасининг спектрга

боғлиқлиги.

Қоронғиликда ва ИҚ нурларни

hν

=0,45 эВ; 0,62 эВ; 0,85 эВ энергиялари

билан ёритилганликда МаМҚ ни ҳароратга боғлиқ ўзгариши 7-расмда
кўрсатилган. Кўриниб турибдики, ИҚ- нурнининг таъсирида







(

Т

)

боғланишни сезиларлича ўзгартириш мумкин экан. Бу ўзгаришлар асосан
қуйидаги моментлардан иборат бўлади. Тажриба маълумотларининг таҳлили
асосида қуйидагилар аниқланди:

1. МаМҚ нинг максимал қиймати кузатиладиган ҳарорат (

Т

мах

) электр

майдон таъсирида нисбатан юқорироқ ҳарорат томонга силжиши кузатилди.
Тушаётган ИҚ-нурланиш фотонларининг энергиясини қиймати қанча катта
бўлса, ҳароратни силжиши шунча катта бўлади;

2. ИҚ-нурланиш фотонларининг энергиясини қиймати ортиши билан

Т

мах

мос бўлган МаМҚ ни қиймати ҳам сезиларли камайди. Мисол учун

hν

=0,85 эВ

max











 





бўлганда, ўзгариш 300 % дан 25 % гача, яъни 12 мартага

камайди;

3. МаМҚ мавжуд бўладиган ҳарорат соҳаси тушаётган фотонларнинг

энергиясини ортиши билан сезиларли даражада кичиклашди. Кичиклашиш
асосан ҳароратни пастки чегарасини юқори томонга силжиши ҳисобига
содир бўлди. МҚ ишорасини ўзгариши эса, юқорироқ ҳароратларда рўй
берди ва ИҚ-нурланишга сезиларли боғлиқ бўлмади.

23

8-расмда ИҚ-нурларнинг турли тўлқин узунлиги (λ) таъсири остида

Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,37 эВ бўлган Si<B,Mn> намуналарда МаМҚ ни ИҚ-

нурланиш қувватига боғлиқлиги кўрсатилган. Расмдан кўриниб турибдики,
ИҚ-нурланиш интенсивлиги ошиши билан МаМҚ ни қиймати камайди.
Масалан,

hν

=1,08 эВ энергияли ИҚ-нурланишни сезиш

Р

=0,03 мВт дан

бошланди. ИҚ-нурланиш қуввати

Р

=1,4 мВт гача ошганда МаМҚ нинг

қиймати 7 мартага камайди. Натижалар шуни кўрсатдики, МаМҚ ни ИҚ-
нурланиш таъсирида ҳосил бўлиш чегараси тушаётган инфрақизил нурланиш
фотонларнинг энергиясини камайиши билан катта қувватли нурланиш
томонга силжир экан. Масалан фотонлар энергияси

hν

=0,5 эВ бўлганда ИҚ-

нурланишни сезиши

Р

=0,4 мВт дан бошланди.

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

1000/Т

?

?

/?

,

%

1) темновой
2) hv= 0,45 эВ
3) hv=0,62 эВ
4 ) hv= 0,85 эВ

-315

-270

-225

-180

-135

-90

-45

К

Т

1

,

1000

%

,







1

10

4

2

,%







0,5

1

1,5 Р, мВт

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

1

2

3

4

1- қоронғиликдаги, 2- 0,45 эВ,

3-

0,62 эВ, 4-0,85 эВ

7-расм. Турли энергияли ИҚ-нурланиш

фотонлари таъсирида Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,37 эВ бўлган

p-

Si<B,Mn>

намунанинг МҚ гини ҳароратга

боғлиқлиги, В=1,7 Тл.

1- 0,5 эВ;

2-0,62 эВ; 3- 0,85эВ; 4- 1,08 эВ

8-расм. Турли энергияли ИҚ-нурланиш

фотонлари таъсирида Ферми сатҳи

F

=

E

V

+0,37 эВ бўлган

p-

Si<B,Mn>

намунанинг МҚ гини монохроматик

нурланиш интенсивлигига боғлиқлиги.

Е

=100 В/см,

В

=1,7 Тл,

Т

=300 К.

Ушбу маълумотлар, марганец атомлари нанокластерларига эга бўлган

кремнийни функционал имкониятларидан яна бирини очади, яъни
инфрақизил нур қуввати ёрдамида материалнинг магнит хоссасини сезиларли
даражада бошқариш имконияти мавжудлигини кўрсатди.

ИҚ-нурланиш билан намуналарга таъсир этиб, тўлқин узунлигига

боғлиқ равишда МаМҚ нинг қийматини нафақат 30 мартадан кўпроқ
камайтириш, балки ИҚ-нурланишнинг каттароқ қувватларида МҚ нинг
ишорасини ўзгариши, яъни МҚ ни МаМҚ дан МуМҚ га ўзгартириш мумкин.

Тажриба натижалари асосида ИҚ-нурланишнинг тўлқин узунлигини ва

электр майдонини оптимал қийматини танлаб, марганец атомлари билан
легирланган кремний материалларнинг магнит хоссаларини мақсадли

24

бошқариш мумкинлиги аниқланди. Бу ўз навбатида марганец атомларининг
нанокластерлари мавжуд кремний асосида нафақат ИҚ-соҳада ишловчи
сезгир фотомагнит асбобларни яратиш имкониятларини очиб беради ҳамда
янги илмий йўналиш ИҚ- спинтроникани ривожланишида ҳам катта ҳисса
қўшади.

Диссертациянинг «

Кремнийни ферромагнит ҳолати ва тубдан янги

асбобларни

ишлаб

чиқишда

марганец

атомларининг

магнит

нанокластерлари бўлган кремнийнинг функционал имкониятларидан
фойдаланиш»

деб номланган олтинчи бобида, марганец атомлари билан

легирланган

р-

турдаги кремнийни ферромагнит ҳолатини тадқиқ қилиш

натижалари келтирилган. Ҳароратнинг

Т

=30 К гача бўлган соҳаларида,

максимал концентрациядаги (

N

~10

15

см

-3

) магнит кластерларга эга бўлган

кремний намуналарида ферромагнит ҳолат кузатилди.

Намуналарнинг магнит хусусияти паст ҳарорат соҳасида СКВИД

(сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик) –магнитометр
қурилмасида тадқиқ қилинди.

Т

=30 К ҳароратда, турли концентрациядаги

марганец

атомларининг

нанокластерларига

эга

бўлган

кремний

намуналарининг магнитланганлиги ва магнит майдонга боғлиқлиги
9 - расмда кўрсатилган.

Магнит майдон, Э

М

а

гни

тл

а

нг

а

нли

к,

э

.м.б.

/с

м

3

a) N

(Mn)4

=10

15

см

-3

Магнит майдон, Э

Магн

и

тл

а

н

ган

л

и

к,

э

.м

.б

./

с

м

3

б) N

(Mn)4

=2



10

14

см

-3

9-расм. Турли концентрациядаги марганец атомларининг нанокластерлари бўлган

кремнийнинг магнитланганлигини магнит майдонга боғлиқлиқлиги (гистерезис).

Т

=30

К

Расмдан кўриниб турибдики,

Т

=300 К да МаМҚ ни максимал

қийматлари кузатилган

намуналардаги магнитланишни паст (

Т



30 К)

ҳароратлар соҳасида магнит майдонга боғлиқлиги гистерезис ҳарактерига эга
бўлди. Бу нанокластерга эга бўлган кремнийда ферромагнит ҳолат
мавжудлигини тасдиқлайди (9а-расм). Нанокластерлар концентрацияси

25

камайиши билан магнитланганликни магнит майдонга боғлиқлигидаги
гестеризесни табиати кучсизланди (9б- расм).

n

-Si<B,Mn> намуналарда

бундай ҳодиса кузатилмади. Марганец атомларининг нанокластерларига эга
бўлган кремнийни ферромагнит ҳолати ҳарорат ошиши билан кучсизланди ва

Т

~40



50 К да йўқолди. Тажриба маълумотлари асосида нанокластерларни

магнит моменти ҳисобланди ва унинг қиймати

B





800



га тенг бўлиб

чиқди.

Тажриба натижаларидан кўриндики, ҳарорат ошиши билан, магнит

нанокластерга (Mn)

4

эга бўлган кремний намуналарининг магнитланишини

ҳароратга боғлиқлиги чизиқли камайди (расм 10.).

Олинган тажриба натижалари асосида шуни хулоса қилиш мумкинки,

марганец атомларининг магнит нанокластерларини шаклланиши кремнийни
магнит хоссаларига сезиларли таъсир кўрсатар экан.

Ҳароратнинг

Т

=230÷330 К

оралиғида, кремний намуналар-
даги

нанокластерларининг

концентрация-сини бошқариб,
ўта юқори МаМҚ ни олиш
имкотияти кўрсатилди. Ҳарорат-
нинг паст

Т

<40 К соҳасида,

магнит нанокластерли кремний
янги фаза ҳолатига ўтди ва
ферромагнит ҳодисаси куза-
тилди.

Ҳароратнинг

Т

<40

К

соҳасида

p

-Si<B,Mn> намуна-

ларидаги ферромагнитизм ҳоди-
саси, магнит нанокластерларни
сезиларли магнит моментига эга
бўлган



















10

2

5

4

S

4

Mn

спинлари-

нинг йўналтирилишини қайта ўзгариши билан тушунтириш мумкин. Биз
томонимиздан кремнийни марганец билан легирлашнинг технологиясини
янги усули ишлаб чиқилган бўлиб, уни асосида ва у

N

=10

16

÷10

17

cм

-3

гача

марганец атомларининг магнит нанокластерига эга бўлган кремний
намуналарини олиш имконини беради. Бундай намуналар хона ҳарорати
шароитида МаМҚ қийматини нафақат ошириш имконини шунингдек,
ферромагнит ҳолатни кузатилишининг ҳарорат соҳасини сезиларли
кенгайтириш имконини беради.

Тадқиқотлар натижаларининг таҳлили куни кўрсатдики, нанокластерлар

мавжуд бўлган кремний материаллари асосида спинтроника соҳасида тубдан
янги юқори сезгирликга эга бўлган магнитодатчиклар ва фотомагнит
асбобларни яратиш мумкин экан.

Диссертация ишида натижаларни олишда, мухокама қилишда ҳамда

тайёрлашда амалий ёрдам берган устозимиз физика-математика фанлари

М

аг

н

и

тл

ан

ган

ли

к, э

.м

.е

./с

м

3

харорат, К

10-расм.

Магнит нанокластерли (Mn)

4

кремнийни магнитланганлигини хароратга

богликлиги

26

доктори, ЎзР Фа академиги Бахадирханов Мухаммед Кабир Саидхановичга
катта рахмат айтмоқчиман.

ХУЛОСА

Кремнийнинг магнит хоссаларини унда шакллантирилган марганец

атомларининг магнит хусусиятли нанокластерларининг концентрациясига ва
электрофизик параметрларига боғлиқ равишда ҳароратнинг кенг соҳасида
турли ташқи таъсирлар ёрдамида бошқаришни тадқиқ қилиш натижаси
асосида қуйидаги хулосаларга келинди:

1.

Наноэлектроника ва спинтроника материали сифатида янги физик

хоссаларга эга бўлган магнит нанокластерли кремний олишнинг оптимал
диффузион технология усули ишлаб чиқилди.

2.

Кремний кристалл панжарасидаги марганец атомларини магнит

нанокластерларининг ўлчамлари аниқланган ва уларни ўлчамларини 0,7 нм
дан 1,4 нм гача бошқариш имконияти кўрсатилган.

3.

Хона

ҳароратида

кремнийда

марганец

атомлари

магнит

нанокластерларининг концентрацияси 10

15

cм

-3

бўлганда, манфий магнит

қаршиликнинг қийматини 300 % гача ортиши аниқланган.

4.

Манфий магнит қаршиликнинг қийматини, тушаётган интеграл (оқ)

ёруғлик интенсивлигини 0-20 Лк оралиғида 100 мартагача ошириши
кўрсатилган.

5.

Манфий магнит қаршилик қийматини инфрақизил ёруғликни тўлқин

узунлигига, ҳароратга ва электр майдон кучланганлиги билан боғлиқ
ўзгариш қонуниятлари аниқланган.

6.

Ҳароратнинг 30 К дан паст соҳасида, марганец атомлари магнит

нанокластерларининг концентрацияси 2∙10

14

см

-3

дан ортиқ бўлган кремнийда

ферромагнит хусусият намоён бўлиши аниқланган.

7.

Ферми сатҳини ҳолатига боғлиқ равишда манфий магнит қаршиликни

120-370 К ҳарорат оралиғи чегарасида кузатиш мумкинлиги аниқланган.

8.

Магнит нонокластерли кремнийда юқори ҳароратли катта манфий

магнит қаршилик кузатилишига локализацияланган заряд ташувчиларнинг
ташқи электр ва магнит майдон таъсирида ўтказувчанликда иштирок этиши
билан боғлиқ бўлган физик механизм таклиф қилинган.

9.

Марганец атомлари билан легирланган Si<B,Mn> n-турдаги

кремнийда ҳам ҳароратнинг 120-190 К интервал оралиғида, максимал
қиймати 35 % гача бўлган манфий магнит қаршилик кузатилган.

10.

Марганец атомларининг магнит нанокластерларига эга кремний

асосида, ҳароратни 200÷360 К гача бўлган оралиғида ишловчи сезгирлиги
юқори бўлган фотомагнит, магнит, ҳароратни ўлчовчи ва куп функцияли
датчикларни яратиш имкониятлари кўрсатилган.

27

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

УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ ПРИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ,

ИНСТИТУТЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ И ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,

САМАРКАНДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени ИСЛАМА КАРИМОВА

МАВЛОНОВ ГИЁСИДДИН ХАЙДАРОВИЧ

УПРАВЛЕНИЕ МАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ КРЕМНИЯ

С НАНОКЛАСТЕРАМИ ПРИМЕСНЫХ АТОМОВ

01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ (DSc) ДИССЕРТАЦИИ

ПО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИМ НАУКАМ

Ташкент – 2018

28

Тема диссертации доктора (DSc) по физико-математическим наукам зарегистрирована

в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за
В2017.1.DSc/FM79.

Диссертация выполнена в Ташкентском государственном техническом университете имени

Ислама Каримова.

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

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

Научный консультант:

Илиев Халмурат Миджитович

доктор физико-математических наук, профессор

Официальные оппоненты

:

Рембеза Станислав Иванович

доктор физико-математических наук, профессор

Зайнобиддинов Сирожиддин

доктор физико-математических наук, профессор

Камалов Амангелди Базарбаевич

доктор физико-математических наук, доцент

Ведущая организация:

Ташкентский университет информационных технологий

Защита диссертации состоится «____»_____________2018 года в ____часов на заседании

Научного совета DSc.27.06.2017.FM/T.34.01

при Физико-техническом институте, Институте

Ионно-плазменных и лазерных технологий, Самаркандском государственном университете по
адресу:

100084,

г.Ташкент,

ул.

Бодомзор

йули,

2б.

Административное

здание

Физико-технического

института,

зал

конференций.

Тел./Факс:

(+99871)

235-42-91,

e-mail: info.fti@uzsci.net.

С диссертацией можно ознакомится в Информационно-ресурсном центре Физико-

технического института (зарегистрирована за № _5_). Адрес: 100084, г.Ташкент, ул. Бодомзор
йули, дом 2б. Административное здание Физико-технического института, зал конференций
Тел./Факс: (+99871) 235-30-41.

Автореферат диссертации разослан «___»______________2018 г.
(протокол рассылки № _5_от «___»______________2018 г.)

C.А. Бахрамов

Председатель Научного совета по
присуждению

ученых

степеней,

д.ф.-м.н., академик Ан УзР

А.В. Каримов

Ученый секретарь Научного совета по
присуждению

ученых

степеней,

д.ф.-м.н., профессор

И.Г. Атабаев

Председатель научного семинара при
Научном совете по присуждению
ученых степеней, д.ф.-м.н., профессор

29

ВВЕДЕНИЕ (аннотация докторской (DSc) диссертации)

Актуальность и востребованность темы диссертации

. В настоящее

время в области физики полупроводников одними из перспективных
направлений является исследование и разработка способов управления
магнитными свойствами полупроводниковых материалов и получение на их
основе больших интегральных схем, элементов с магнитными свойствами,
сенсоров с магнитными сопротивлениями, магнитных датчиков нового типа,
фотомагнитных приборов, а также их совершенствованию. В этом аспекте
создание и исследование магнитных нанокластеров в кристаллической
решетке кремния, без существенного нарушения его кристаллической
решетки и фазового состава, управление их магнитными свойствами является
одним из важных задач наноэлектроники и промышленной электроники.

На сегодняшний день в мире уделяется большое внимание созданию

нанокластеров с магнитными свойствами в сплавах и гетероструктурах с
помощью ионной имплантации, радиационного излучения эпитаксиального
наращивания, а также химическими способами. В сфере реализации целевых
научных исследований, в том числе научных изысканий, одним из
важнейших задач являются: разработка способа получения магнитного
наноструктурного

материала

за

счет

формирования

магнитных

нанокластеров атомов марганца в решетке кремния с помощью
низкотемпературного поэтапного диффузионного легирования; определение
структуры, размера и магнитного момента нанокластера, а также магнитной
восприимчивости и намагниченности кремния, содержащего такие
нанокластеры; управление магнитными свойствами кремния с магнитными
нанокластерами в зависимости от их концентрации и электрофизических
параметров в широким интервале температур при различных внешних
воздействиях; определение ферромагнитного перехода кремния в
низкотемпературной области.

В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию

Республики

Узбекистан

особое

внимание

уделяется

вопросам

стимулирования научно-исследовательской и инновационной деятельности,
созданию эффективных механизмов прикладного применения достижений
научно-инновационной деятельности. В годы поддержки активного
предпринимательства, инновационных идей и технологий, нацеленых на
получение научных результатов, отвечающих современным требованиям, на
научное развитие обращается особое внимание. В этом аспекте были созданы
новые виды полупроводниковых приборов, датчиков освещения, давления и
влажности, высоковольтные и частотные диоды, детекторы на основе новых
методов образования наноструктур на поверхности полупроводниковых
материалов, новые методы легирования кремния редкоземельными
элементами (гадолиний, европий, гольмий и самарий), имеющими большую
растворимость. Одной из актуальных проблем сегодняшнего дня является
формирование нанокластеров с магнитными особенностями с управляемыми

30

электрофизическими параметрами по всему объему материала и за счет их
управление магнитными свойствами материалов.

Данное диссертационное исследование в определенной степени служит

выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента: № УП-4947
«О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан»
от 7 февраля 2017 года и в Постановлениях Президента № ПП-2772 «О мерах
по дальнейшему совершенствованию управления, ускоренному развитию и
диверсификации электротехнической промышленности на 2017 – 2021 гг.» от
13 февраля 2017 года и № ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенст-
вованию деятельности Академии наук, организации, управления и финанси-
рования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а
также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.

Соответствие исследования приоритетным направлениям развития

науки и технологий республики.

Настоящая работа выполнена в

соответствии с приоритетными направлениями развития науки и технологий
Республики Узбекистан III. «Энергетика, энерго- и ресурсосбережение,
транспорт, машино - и приборостроение» и имеет важную значимость для
развития

современной

электроники,

микроэлектроники,

фотоники,

спинтроники, электронного приборостроения.

Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации

1

.

Научные исследования в области магнитных свойств материалов

проводятся в ведущих научных центрах, в высших образовательных
учреждениях в том числе: в Токийском университете (Япония), Флоринском
университете (США), Небраска - Линкольнском университете (США),
Юонсиском

университете

(Ю.

Корея),

Квантофункциональном

исследовательском центре (Ю. Корея), Куюнпокском национальном
университете (Ю. Корея), Лильском научном и технологическом
университете (Франция), Лондонском нанотехнологическом центре (Англия),
Мурсинском

университете

(Испания),

Китайском

технологическом

университете (КНР), Московском государственном университете (Россия),
Физико-техническом институте (Санкт-Петербург, Россия), Воронежском
государственном университете (Россия), Физико-техническом институте
(Украина),

Национальном

университете

Узбекистана

(Узбекистан),

Самаркандском государственном университете (Узбекистан).

В Кванто-функциональном исследовательском центре (Ю. Корея) был

исследован переход полупроводниковых материалов в ферромагнитное
состояние в области низких температур, в университете Dalhousie в
результате

исследования

кристалла

Al-Pd-Mn-B

наблюдали

магнитосопротивление, в Калифорнийском технологическом институте

1

Negative magnetoresistance in Mn-doped p-CdSb under pressure // Journal of Alloys and Compounds. 2017. 699.

p.1104-1107., Negative magnetoresistance of heavily doped silicon p-n junction// Semiconductor Physics, Quantum
Electronics & Optoelectronics, 2011.V.14,N1.p. 88-90. Negative magnetoresistance in ultrananocrystalline
diamond: strong or weak localization // Appl. Phys. Let. 2008. 92. рp 012120., Classical origin for a negative
magnetoresistance and for its anomalous behavior at low magnetic fields in two dimensions//Revista Mexicana De
F´Isica 2006. S 52 №3. С.185-189.

31

(США) и в микроэлектронном технологическом центре Jet Propulsion
(Калифорния, США) исследованы тонкие слои La

0.7

Ca

0.3

MnO

3,

имеющие

магнитные особенности, а также в Монтпеллерском университете (Франция)
исследовано

образование

отрицательного

магнитосопротивления

с

добавлением AlAs-GaAs в кремний. В Парижском судебном университете
(Франция) и Научно-исследовательском Институте физики твердого тела
(Германия), раскрыты возможности записи и хранения информации на
жестких

дисках

с

использованием

эффекта

«гигантского»

магнитосопротивления в мультислоях, состоящих из железа и хрома.

В настоящее время в мире ведутся ряд исследований для создания

технологий получения полупроводников с магнитными особенностями и
изучению их магнитных свойств по следующим направлениям: создание
магнитоструктурных материалов для развития спинтроники; возможности
наблюдения сверхвысокого магнитосопротивления при комнатной
температуре; создание сенсоров с магнитосопротивлением и повышение их
чувствительности; создание высокочувствительных магнитодатчиков и
других магниточувствительных полупроводниковых приборов на основе
кремния, а также повышение их стабильности по отношению к температуре.

Степень изученности проблемы.

В последнее время достаточно

интенсивно

изучаются

возможности

формирования

магнитных

нанокластеров примесных атомов в полупроводниках и использования их
свойств для создания датчиков. В работах авторов Т.И. Воронина, Т.С.
Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д.Моисеева, А.Ф. Липаева, Ю.П. Яковлева
посвящена

исследованию

транспортных

свойств

гетероструктур

GaInAsSb/InAs:Mn, выращенных на подложках, легированных магнитной
примесью Mn с высокой концентрацией (

p

>5·10

18

см

−3

), при этом

обнаружены

аномальный

эффект

Холла

и

отрицательное

магнитосопротивление, обусловленные обменным взаимодействием ионов
Mn в InAs с высокоподвижными электронами в канале на гетерогранице.

В работе авторов А.Д. Таланцева, О.В.Коплака, Р.Б. Моргунова

обнаружено влияние концентрации дырок на ферромагнетизм кластеров
MnSb в пленках GaMnSb. Высокая концентрация дырок приводит к их
туннелированию сквозь барьер Шоттки на границе кластер−кристаллическая
решетка и изменению намагниченности кластеров. Микроволновое
сопротивление пленок зависит от спиновой поляризации дырок, управляемой
намагниченностью кластеров и внешним магнитным полем. В работах
российского профессора С.И. Рембезы систематизированы и обобщены
результаты исследований физических свойств примесей и дефектов в
кристаллической решетке полупроводников, проведенных методами
электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов.

В работах академика М.К. Бахадирханова предложены основы

формирования кластеров примесных атомов, как нового состояния атомов в
полупроводниках, изучены электрофизические, фотоэлектрические и

32

магнитные свойства кремния с нанокластерами примесных атомов с
различной природой.

В работах авторов G.W. Ludwig, H.H. Woodbury и в работах авторов

J.Kreissl, W.Gehlhoff, а также Узбекистанских ученых К.П. Абдурахманова,
С. Зайнабидинова, T.C. Камилова, Ш.Б. Утамурадова было показано, что в
кремнии, легированном марганцем, при медленном охлаждении после
диффузии обнаружены нанокластеры, состоящие из 4-х атомов марганца.

Однако управление скоростью охлаждения не позволило получить

образцы с воспроизводимыми параметрами, в месте с тем практически не
изучены состав, структура, размер, магнитный момент нанокластеров и
электрофизические свойства Si с такими же наноструктурами.

Связь диссертационного исследования с планами научно-

исследовательских работ высшего образовательного учреждения, где
выполнена диссертация.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре

«Цифровая электроника и микроэлектроника» ТашГТУ согласно программе
государственных грантов: Ф2-47 «Исследование физических основ
формирования ферромагнитного состояния кремния с магнитными
кластерами» (2012-2016), Ф2-44 «Исследование механизма самоорганизации
примесных атомов в полупроводниках и управление их параметрами»
(2012-2016), а также текущего гранта Ф2-55 «Разработка научных основ
получения объемнонаноструктурированого кремния на основе формирования
нанокластеров примесных атомов как нового класса наноматериалов с
уникальными функциональными возможностями» (2017-2020 гг.).

Целью исследования

является

управление магнитными свойствами

кремния с магнитными нанокластерами в зависимости от их концентрации и
электрических параметров в широким интервале температур при различных
внешних воздействиях.

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить

следующие

задачи

:

разработать способ получения магнитного наноструктурного материала

за счет формирования магнитных нанокластеров атомов марганца в решетке
кремния с помощью низкотемпературного поэтапного диффузионного
легирования;

исследовать возможности управления магнитосопротивлением кремния

с магнитными нанокластерами в широком интервале температуры,
электрического и магнитного полей;

определить закономерности изменения магнитосопротивления кремния

с магнитными нанокластерами в зависимости от концентрации
нанокластеров;

исследовать особенности фотомагнитных свойств кремния с

магнитными нанокластерами как при фоновом, так и при ИК области спектра
освещения;

исследовать отрицательное магнитосопротивление при одновременном

приложении различных внешних воздействий (температура, электрическое

33

поле и освещение);

научно обосновать и показать возможность получения ферромагнитного

кремния путем формирования в нем магнитных кластеров.

определить на основе экспериментальных результатов магнитный

момент

нанокластера,

а

также

магнитную

восприимчивость

и

намагниченность материала, содержащего такие нанокластеры;

Объектом исследования

является монокристаллический кремний

марки КДБ - 2, 3, 5, 10, 100. В качестве примеси был выбран марганец,
являющийся парарамагнитным атомом, который обладает электронной
структурой 3d

5

4S

2

со спином

2

5



S

.

Предметом исследования

является процесс формирования магнитных

нанокластеров

атомов

марганца,

равномерно

распределенных

в

кристаллической решетке кремния.

Методы исследований

.

Современными методами электронного

парамагнитного резонанса и атомной силовой микроскопии, а также
рентгеноструктурного анализа исследовано состояние атомов марганца в
решетке кремния.

Фотомагнитные свойства образцов исследовались на специально

созданной установке на основе инфракрасного спектрометра ИКС-21
(Инфракрасный спектрометр) и электромагнита, позволяющего варьировать
электрическое и магнитное поля, температуру, а также длину волны ИК
излучения и его мощность.

Ферромагнитное состояние таких образцов в области низких температур

исследовалось на установке СКВИД (сверхпроводящий квантовый
интерференционный датчик) – магнитометр. (Результат творческого
сотрудничества с коллективом Кванто-функционального исследовательского
центра полупроводников, университета Dongguk, Сеул, Южная Корея).

Научная новизна исследования

заключается в следующем:

оптимитизирован

низкотемпературный

поэтапный

способ

диффузионной техологии, позволяющий формировать нанокластеры атомов
марганца с магнитными свойствами по всему объему решетки кремния с
управляемыми распределением и параметрами;

предложен способ повышения термостабильности параметров кремния,

легированного атомами марганца при высоких температурах за счет
формирования нанокластеров атомов марганца;

установлено высокое отрицательное магнитосопротивление в кремнии

при комнатной температуре за счет увеличения концентрации магнитных
нанокластеров атомов марганца до 10

15

cм

-3

;

определено

линейное

увеличение

отрицательного

магнито-

сопротивления в кремнии с магнитными нанокластерами атомов марганца с
ростом индукции магнитного поля;

определен эффект погашения отрицательного магнитосопротивления до

100- кратного значения за счет уменьшения кратности зарядового состояния

34

нанокластеров, имеющей мощный магнитный момент и заряд при
воздействии интегрального и инфракрасного освещения.

определен переход в ферромагнитное состояние кремния при низких

температурах 30 К за счет упорядочения ориентации спинов магнитных
нанокластеров (Mn)

4

, обладающих магнитным моментом;

произведен расчет магнитного момента нанокластеров атомов марганца

с использованием значения намагниченности кремния (

Mn



), определенного

из экспериментальных результатов в области низких температур (

T

=10 К);

определено линейное уменьшение намагниченности кремния с

повышением температуры за счет разупорядочения спинов нанокластеров с
повышением (

kT

) энергии;

показана

возможность

управления

величиной

отрицательного

магнитосопротивления до 6 раз при 240 К в широкой области напряженного
электрического 0,1 ÷ 600 В/см и магнитного 0,2 - 2 Тл полей.

Практические результаты исследования

заключаются в следующем:

Разработана технология получения кремния с наноструктурами атомов

марганца по всему объему кристалла.

Разработан

способ

повышения

значения

отрицательного

магнитосопротивления за счет увеличения концентрации нанокластеров в
составе кремния. Это, в свою очередь, даёт возможность производить
высокочувствительные магнитодатчики на основе кремния с магнитными
нанокластерами.

Разработан способ повышения устойчивости к высоким температурам

электрофизических параметров кремния, легированного атомами марганца за
счет стабильности к температуре нанокластеров атомов марганца. Это также
предоставляет возможность получать наноструктуры, стабильные к высоким
температурам в кремнии, а также производить высокочастотные диоды,
стабильные к высоким температурам и напряжениям.

Определены возможности управления величиной высокотемпературного

отрицательного магнитосопротивления с помощью внешнего воздействия
(температуры, освещенности, электрического поля) и показана реальность
создания функциональных датчиков, измеряющих физические величины на
основе полученных результатов.

Достоверность результатов исследований

определения строения

нанокластеров атомов марганца в решетке кремния основывается на
применении электронного парамагнитного резонатора с интегральной
чувствительностью прибора, составляющая



5



10

10

спин/Гс, с точностью

установления до 0,001%, современного атомного силового микроскопа и
методов рентгеноструктурного анализа, а также использовании эффекта
Холла для определения электрофизических свойств полученных материалов
и СКВИД магнитомерной установки для определения ферромагнитного
состояния кремния.

35

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследования заключается в

объяснении

физических

механизмов

формирования

магнитных

нанокластеров атомов марганца в решетке кремния, физическом обосновании
обнаруженного эффекта высокотемпературного аномально высокого ОМС,
доказательстве возможности управления его величиной с помощью внешних
воздействий, а также в изучении свойств кремния с магнитными
нанокластерами, как нового класса фотомагнитных материалов.

Практическая значимость результатов исследований заключается в том,

что на основе кремния с нанокластерами атомов марганца можно разработать
высокочувствительные

магнитные

и

фотомагнитные

приборы,

многофункциональные датчики физических величин, а также получить
ферромагнитный кремний.

Внедрение результатов исследований

.

На основе результатов исследования управления магнитными

свойствами кремния с магнитными нанокластерами в зависимости от их
концентрации и электрических параметров в широком интервале температур
при различных внешних воздействий:

технология «низкотемпературного и поэтапного легирования» кремния

была использована открытым акционерном обществом «FOTON» при
получении кристаллов кремния с ферромагнитным свойством (Справка
№02/2074 акционерной компании «Узэлтехсаноат» от 6 октября 2017 года).
Использование научных результатов позволило повысить стабильность
высокочастотных диодов к внешним воздействиям;

результаты по управлению нанокластерных зарядов под воздействием

интегрального и инфракрасного освещения были использованы в Институте
солнечной энергии Академии наук Туркменистана в рамках международного
гранта «Разработка и изготовление принципиально новых фотоэлементов с
широкой спектральной чувствительностью (0,1÷3 мкм) на основе кремния с
нановаризонными структурами» (Справка № 162/17 Института солнечной
энергии АНТ от 9 ноября 2017 года). Использование научных результатов
позволило расширить спектральную чувствительность металло –
полупроводниковых структур спектрометрических элементов в длинно -
волновую сторону;

порядок проведения низкотемпературной и поэтапной диффузии

примесей с низкими активационными энергиями включал диффузию
примесных атомов бора и алюминия на активном участке кристаллов
карбида кремния. Работа выполнена (2012-2016 гг) в проекте № ПФИ Ф3-
ФА-0-56434 на тему «Физические закономерности формирования
тонкопленочных структур и структур с нановключениями для солнечных
элементов и полупроводниковых приборов» (справка ФТА-02-11/940 от
агентства по науке и технологиям Республики Узбекистан от 24 октября
2017 года). Использование научных результатов позволило получить
тонкослойные экспериментальные образцы.

36

Апробация результатов исследования.

Основные результаты работы

докладывались и обсуждались на 8 международных и республиканских
научно-практических конференциях.

Публикации результатов исследований.

По материалам диссертации

опубликовано 33 научные работы, из них - 2 монографии, 13 статей в
журналах, рекомендованных Высшей аттестационный комиссией Республики
Узбекистан

для

публикации

основных

научных

результатов

диссертационных работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения,

шести глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации
200 страниц.

37

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении

обоснованы актуальность и востребованность темы

диссертации, определена связь исследований с основными приоритетными
направлениями

развития

науки

и

технологии,

приведен

обзор

международных научных исследований по теме диссертации и степень
изученности проблемы. Проведен анализ состояния проблемы и обоснована
актуальность темы исследования, научная новизна направления, изложены
цель работы и основные задачи

для решения данной проблемы, научная и

практическая ценность проведённого исследования.

В первой главе «

Магнитные свойства полупроводниковых

материалов

» сделан литературный обзор. Представлены самые последние

данные по исследованию отрицательного магнитосопротивления (ОМС) и
положительного

магнитосопротивления

(ПМС)

в

различных

полупроводниковых материалах и структурах, их значимость, а также
представлены

их

физический

механизм

и

условия

получения

ферромагнитных материалов.

Во второй главе

«Разработка технологии изготовления образцов

кремния

с

магнитными

нанокластерами

и

определение

их

электрофизических свойств»

приводится оптимальный способ получения

магнитного наноструктурированного материала за счет формирования
магнитных нанокластеров атомов марганца в решетке кремния с помощью
низкотемпературного поэтапного диффузионного легирования, а также
методика проведения экспериментов.

Сущность данного способа легирования заключается в проведении

диффузии поэтапно, с определенной скоростью повышения температуры.
Показано, что этот способ не только позволяет осуществить максимальное
участие введенных атомов в формировании нанокластеров, но также
обеспечивает равномерное распределение магнитных нанокластеров по
всему объему материала. Это дает полное основание считать, что
экспериментальные значения энергии активации диффузии и соответственно
температурная

зависимость

диффузии















kT

E

D

D

a

exp

0

,

а

также

растворимость примесей, полученных на основе высокотемпературной
диффузии, нельзя использовать в условиях низкотемпературной диффузии,
процесс диффузии при этом существенно ускоряется, что полностью
подтверждает предположение о вынужденной диффузии примесных атомов
по междоузлиям.

Исследовано состояние атомов марганца, введенных по новой

технологии в решетку кремния современными методами электронного
парамагнитного резонанса (ЭПР) и атомной силовой микроскопии (АСМ), а
также рентгеноструктурным анализом.

Природа состояния атомов марганца в решетке кремния исследовалась с

помощью спектров ЭПР на установке «Broker» при

Т

=77 К. Для регистрации

спектров ЭПР использовался спектрометр, работающий в 3-х сантиметровом

38

диапазоне длин волн. Интегральная чувствительность прибора составляла



5



10

10

спин/Гс, а точность установления - до 0,001%. Точное определение g-

фактора наблюдаемого спектра осуществлялось по линии маркера с
g=2,0024.

Как показали результаты полученных по новой технологии

исследований в образцах

p

-Si<B,Mn>, в которых уровни Ферми находились в

пределах

E

F

=

E

V

+(0,38



0,45) эВ, четко наблюдаются сверхтонкие спектры

ЭПР, состоящие из 21 линии (рис. 1а), характерные для нанокластеров,
содержащих в своем составе четыре атома марганца. Эти результаты
являются прямым доказательством образования магнитных нанокластеров
примесных атомов в решетке кремния. Со смещением уровня Ферми от

E

F

=

E

V

+(0,38



0,45) к середине запрещенной зоны F=E

V

+(0,52



0,55) эВ

наблюдаются спектры ЭПР, интенсивность которых ослабляется за счет
уменьшения концентрации атомов в состоянии Mn

++

и, соответственно,

увеличения концентрации атомов в состоянии Mn

+

.

В

результате

творческого

сотрудничества

с

коллективом

исследовательского центра полупроводников Кванто-функционального
исследовательского центра полупроводников, университета Dongguk, Сеул,
из Южной Кореи, нами были подготовлены образцы кремния с магнитными
нанокластерами. Нашими коллегами был проведен структурный анализ
образцов Si, легированного Mn с использованием рентгеновского
дифрактометра (РД). На рис. 2 приведены дифракционные пики Si (111),
показывающие комплексы бор- марганца (Mn

4

B).

2

Ɵ

(градус)

И

нтен

сив

но

ст

ь (

отно

с.

ед.

)

Рис. 1 а. Спектр ЭПР

нанокластера, состоящего из 4-х

атомов марганца в кремнии

Рис. 1 б. Рентгенографическое

изображение магнитных кластеров

Оптимальные термодинамические условия позволяют получить

минимальную потенциальную энергию нахождения кластера в решетке
кремния. На основе расчета, с учетом кулоновского взаимодействия атомов
марганца между собой и взаимодействия между атомами марганца и бора
был определен оптимальный размер нанокластров, который составляет от
0,7 нм до 1,4 нм.

39

Таким образом, экспериментально доказано, что в условиях

низкотемпературной диффузии не только возможно получение образцов
кремния без эрозии поверхности, без образования силицидов в
приповерхностной области, но и возможно равномерное легирование образца
с необходимой концентрацией и заданной глубиной.

В третьей главе

«Магнитосопротивление в кремнии с магнитными

нанокластерами атомов марганца и кремния, легированного марганцем
без

нанокластеров»

приводится

ряд

оригинальных

результатов

исследования магнитосопротивления в образцах

p-

типа кремния с

магнитными нанокластерами атомов марганца и перекомпенсированных
образцов

n-

типов, а также в образцах

p-

типа без нанокластеров. При этом

особое внимание было уделено зависимости магнитных свойств кремния от
величины магнитного поля и вкладу магнитных нанокластеров в появление
ОМС, а также определению температурной области существования эффекта
отрицательного магнитосопротивления (ОМС).

Для исследования вклада магнитных нанокластеров в ОМС были

изготовлены образцы с одинаковым удельным сопротивлением, но с
различной концентрацией нанокластеров. Результаты показывают, что с
ростом концентрации магнитных нанокластеров, значение ОМС существенно
увеличивается (рис. 2а). В образцах с концентрацией нанокластеров

N

=10

15

см

-3

при комнатной температуре и при

Е

=100 В/см получается большое ОМС,

которое достигает Δρ/ρ



300 %, а чувствительность магнитного поля

составляет α=150 %/Тл.

Эти результаты не только доказывают, что появление ОМС и его

природа в таких образцах непосредственно связана с наличием
нанокластеров атомов марганца в решетке кремния, но и с возможностью
управления значением ОМС в широком интервале путем изменения
концентрации нанокластеров. Установлено, что с ростом концентрации
нанокластеров в интервале 2



10

13



10

15

см

-3

при одинаковых условиях

эксперимента значение ОМС увеличивается в 8



10 раз, а чувствительность к

магнитному полю повышается от α=28 %/Тл до α=150 %/Тл. Разработанная
усовершенствования технология позволяет получать нанокластеры с
концентрацией до

N

=10

17

см

-3

. При этом можно ожидать, что в таких

образцах значение ОМС будет на 1,5 порядка больше, чем в имеющехся
образцах.

На рис. 2б представлено исследование влияния магнитного поля на МС

в образцах с нанокластерами

p

-Si<B,Mn> с положением уровня Ферми

F

=

E

V

+0,29÷

E

V

+0,48 эВ и перекомпенсированных образцах

n

-Si<B,Mn> с

F

=Е

С

-(0,35



0,54) эВ. В образцах

p

-типа с положением уровня Ферми

F



E

V

+0,28 эВ всегда имеет место незначительное положительное

магнитосопротивление (ПМС), величина которого слабо зависит от
магнитного поля. Со смещением уровня Ферми к

F

≥

E

V

+0,29 эВ в

использованных образцах при низких значениях магнитного поля
наблюдается незначительное ПМС, значение которого с ростом магнитного

40

поля уменьшается, а при

B



1,8÷1,9 Тл знак магнитосопротивления меняется,

т.е. ПМС переходит в ОМС (рис. 2б, крив.1). Многочисленные эксперименты
показали, что если пороговое значение уровня Ферми будет равно

F



E

V

+0,29

эВ, то проявляется эффект ОМС. Смещение уровня Ферми в образцах
кремния с магнитными нанокластерами атомов марганца от

F



E

V

+0,29 эВ в

сторону середины ширины запрещенной зоны приводит к усилению эффекта
ОМС (рис. 2б кривые 2, 3), а значение ОМС растет с увеличением
магнитного поля.

-60

0,6 0,8 1,0 1,2

22
22
22
22

1,4

6

1,6 1,8 2

В

, Тл

-100

-140

-180

-220

-260

-300

%

,







4

3

1

2

-20

В

, Тл

0,8 1 1,2

0,6

1,4

2

%

,







+4

+8

4

1,6 1,8

-60

-80

-40

-20

-100

2

3

1

-10

6

7

5

8

1-N

(Mn)4

=2



10

13

см

-3

, 2-N

(Mn)4

=2



10

14

см

-3

,

3- N

(Mn)4

=5



10

14

см

-3

, 4-N

(Mn)4

=10

15

см

-3

.

Рис. 2а.

Зависимость ОМС от

магнитного поля в образцах с

различной концентрацией магнитных

нанокластеров при

Т

=300 К,

Е

=100

В/см

Образцы

p

-типа:, 1-

F

=

E

V

+0,28 эВ,

2-

F

=

E

V

+0,32 эВ, 3-

F

=

E

V

+0,385 эВ, 4-

F

=

E

V

+0,434

эВ, 5-

F

=

E

V

+0,48 эВ. Образцы n-типа: 6-

F

=

E

С

-0,45

эВ, 7-

F

=

E

С

-0,384 эВ. Образцы

p

-типа, без

нанокластеров: 8-

F

=

E

V

+0,385 эВ

Рис. 2б. Зависимость МС от магнитного поля в

образцах

p

-Si<B,Mn>и

n

-Si<B,Mn> при

различных положениях уровня Ферми при

Е

=100 В/см,

Т

=300 K

Максимальное значение ОМС наблюдается в образцах с положением

уровня Ферми

F



E

V

+0,375÷

E

V

+0,385 при

T

=300 K. В перекомпенсированых

образцах при комнатной температуре, независимо от положения уровня
Ферми, всегда наблюдается небольшое ПМС (рис. 2б кривые 6, 7). Со
смещением уровня Ферми от зоны проводимости к середине запрещенной
зоны значение ПМС увеличивается практически линейно и составляет от
2,5 % до 7 %. При понижении температуры значение ПМС медленно
уменьшается, а при

Т



Т

порог

(

Т

порог

–

температура появления ОМС

)

происходит инверсия знака МС, т.е. ПМС переходит к ОМС. Со смещением
уровня Ферми от средины запрещенной зоны к зоне проводимости

41

наблюдается переход от двукратно заряженных состояний атомов марганца к
однократно заряженным состояниям с максимальным значением ОМС 35 % в
образцах

F

=

E

C

-0,37 эВ при

Т

=150 К. В перекомпенсированых образцах

наличие ОМС должно определяться спином атомов марганца

S=

5/2 и их

зарядовым состоянием.

Установлено, что максимальное ОМС наблюдается в образцах с

положением

уровня

Ферми

F

=

Е

V

+(0,375



0,385)

эВ.

Определены

закономерности изменения отрицательного магнитосопротивления от
положения уровня Ферми.

Как видно из рис. 3а, с уменьшением температуры значение ОМС

увеличивается, но при этом сохраняется его линейная зависимость

)

(

В







от

роста магнитного поля.

На основе полученных данных по исследованию МС, как в

компенсированных, так и в перекомпенсированных образцах, была
определена температурная область существования как ОМС, так и ПМС (рис.
3б) в зависимости от положения уровня Ферми.

0,6

1

1,8

1,4

2,2

В

, Тл

-50

-100

-150

-200

-250

-300

-350

%

,







1

2

3

4

5

0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95

120

170

220

270

320

370

T

, K

ОМС

ПМС

ПМС

ПМС

ПМС

ПМ

С

E

V

E

C

1-300 К, 2-283 К, 3-270 К,4-262 К, 235 К

Рис. 3a. Зависимость ОМС от

величины магнитного поля в образцах

p

-Si<B,Mn> с положением уровня

Ферми

F

=

E

V

+0,385 эВ,

Е

=100 В/cм, при

различных температурах

Рис. 3б. Температурная область

существования ОМС в зависимости от

положения уровня Ферми.

В

=2

Тл

, Е

=100 В/cм

Как видно из рис. 3б, кремний легированный марганцем, обладает

большим ОМС в достаточно широком интервале температур. Управляя
положением уровня Ферми, в материале можно изменять значение ОМС в
достаточном широком интервале (1÷100 % при

Т

=300 К). За границей

42

положения уровня Ферми в педелах от

F

=

E

V

+0,29 до

F=E

C

-0,32 эВ, а также в

области температур

Т

=120÷370 К наблюдается ОМС.

В четвертой главе «

Влияние внешних физических воздействий на

ОМС

в

кремнии,

легированном

марганцем

»

приводятся

экспериментальные результаты исследования зависимости ОМС от
электрического

поля,

а

также

влияние

интегрального

и

монохроматического освещения. При этом основной задачей было
выявить

закономерности

изменения

магнитосопротивления

в

компенсированном материале, установить оптимальные значения
электрического поля, определить зависимость магнитосопротивления от
интенсивности освещения с целью получения максимального ОМС.

Полученные экспериментальные данные однозначно показывают, что

освещение приводит к уменьшению ОМС, т.е. эффекту гашения ОМС и
инверсии знака МС. При этом установлено, что чем больше начальное
значение ОМС в темноте, тем больше значений интенсивности освещения,
при которых оно происходит (рис.4а).

Эти данные, с одной стороны, показывают, насколько существенную

роль играет перезарядка энергетических уровней кластеров атомов марганца
в магнитных свойствах полученного материала, а с другой стороны, выявляет
еще одну уникальную функциональную возможность кремния с
нанокластерами - фотомагнитную чувствительность такого материала,
которая практически отсутствует в других магнитных полупроводниковых
материалах.

Представляет интерес исследование влияния интенсивности освещения

на свойства МС образцов при более низких температурах. На рис. 4б
представлена температурная зависимость МС образцов кремния с
нанокластерами при различных уровнях освещения фоновым светом. Как
видно, при отсутствии освещения с понижением температуры значение ОМС
достаточно быстро увеличивается и достигает своего максимального
значения при

Т

=235÷240 К, где изменение значения ОМС составляет

Δρ/ρ=300 %. Эту зависимость можно описать в виде

5

0

0























 













 



T

T









(где:

Т

=240÷330 К,

T

0

=300 K). Дальнейшее понижение температуры до

Т

=215÷220

К приводит к уменьшению ОМС. При этом зависимость описывается

следующим законом

5

1

1



























 













 

T

T









(

Т

=170÷240 К). При температуре

Т



170÷175 К меняется знак МС, оно переходит от ОМС к ПМС.

Аналогичные исследования проводились при освещении светом

I

=10

Лк; 40 Лк; 80 Лк; и 160 Лк (рис. 4б крив. 2, 3, 4, 5). При этом наблюдаются
следующие интересные эффекты. Во-первых, освещение приводит к
существенному уменьшению значения ОМС при данной температуре.
Например, при Т=240 К значение ОМС уменьшается от







~300 % до нуля.

43

Во-вторых, при освещении температура, при которой наблюдается мак-
симальное ОМС, смещается в сторону более высоких значений (крив. 2, 3, 4).

4

0

-20

-40

-60

-80

-100

%

,







1

0

5

2

0

1

0

2

3

0

4

1

I

, Лк

8

0

%

,







1

,

1000





T

-50

-150

-200

-250

-300

1

2

3

2

4

5

6

3,5

4,5

5,5

3

-100

4

250

200

150

300

350

Т

, К

5

1-

F

=

E

V

+0,3 эВ, 2-

F

=

E

V

+0,38 эВ,

3-

F

=

E

V

+0,42 эВ, 4-

F

=

E

V

+0,44 эВ.

Рис. 4а. Зависимость МС от

интенсивности освещения в образцах р-

типа Si<B,Mn> с различным положением

уровня Ферми при

Е

=100 В/см и

Т

=300 К

1-темновая; 2-

I

=10 Лк; 3-40 Лк;

4-80 Лк; 5-160 Лк

Рис. 4б. Зависимость МС от

температуры в образцах S<B,Mn>

с

F

=

E

V

+0,38 эВ при

Е=

100 В/см,

В=

2 Тл

В-третьих, освещение существенно сужает температурную область

существования ОМС. С ростом интенсивности освещения температурная
область существования ОМС сужается еще больше, а при

I

=160 Лк ОМС

практически исчезает, т.е. наблюдается только ПМС (рис. 4б, крив. 5). Здесь
также следует выделить очень интересный эффект - возможность инверсии
знака МС при освещении, т.е. освещение приводит к фазовому переходу.

В образцах кремния с положением уровня Ферми

F

=

Е

V

+0,385 эВ было

исследовано ОМС в зависимости от электрического поля при различных
температурах (рис.5). Результаты показывают, что с ростом электрического
поля при всех температурах значение ОМС линейно увеличивается, при
дальнейшем увеличении электрического поля линейное увеличение значения
ОМС ослабляется и достигает своего максимального значения при (

Е

m

),

затем оно медленно уменьшается. Как видно из рис.5, при понижении
температуры область линейного увеличения значения ОМС расширяется и
(

Е

m

), наблюдаемые максимальные значения ОМС, смещаются в сторону

больших значений электрического поля, а при температуре

T

=235 К,

Е

m

=240

В, имеется максимальное значение ОМС











 

%

600

~





.

44

При дальнейшем понижении температуры

T

<235 К значение ОМС

уменьшается, но при этом сохраняется внешний вид зависимости ОМС с
ростом электрического поля.

Таким

образом,

полученные

результаты

исследования

показывают

еще один способ управления
значением ОМС, а также

тепло-электромагнитный

эффект, который практически
отсутствует

в

других

магнитных полупроводниках.
Эти

эффекты

также

подтверждают, что кремний с
нанокластерами

атомов

марганца обладает много-
функциональными

воз-

можностями.

Обнаруженные крайне

значительное

эффекты

гашения ОМС и инверсии
знака

МС,

управляемые

интенсивностью освещения
при комнатной температуре,

в образцах кремния с нанокластерами,

открывают новое и перспективное

направление в приборостроении - разработку и создание принципиально
новых классов датчиков освещения и магнитных датчиков с управляемыми
параметрами при помощи освещения

.

В

пятой

главе

«Эффект

ИК-

гашения

отрицательного

магнитосопротивления в кремнии»

приводятся результаты исследования

спектральной зависимости ОМС в образцах

р

-Si<B,Mn> с магнитными

нанокластерами атомов марганца при воздействии ИК-излучения в
различных магнитных и электрических полях, температуры, а также от
энергии и мощности ИК- излучения.

Исследовалось ОМС в образцах кремния с нанокластерами атомов

марганца в зависимости от длины волны падающего света

λ

=1,2÷4 мкм, при

мощности излучения 5∙10

-5

Вт/см

-2

, комнатной температуры и наличии

магнитного поля

В

=0÷1,7 Тл.

Для этого исследования была создана специальная установка на основе

ИКС-21, позволяющая варьировать электрические и магнитные поля,
температуру, а также длину волны ИК излучения и его мощность.

Относительное изменение ОМС образцов, вычисленное на основе

выражения























 











 











h

тем

(где







h











 

- ОМС при освещении образцов ИК

-100

%

,







200

300

-200

-300

-400

-500

-600

-700

Е

, В/см

100

1

2

3

4

5

6

400

При 300 К α=0,75 %/В,
При 235 К α=2,66 %/В.

1-300 К, 2-283 К, 3-270 К, 4-62 К, 5-235 К, 6-220 К

Рис. 5. Зависимость МС от электрического поля

в образцах

p

-Si<B,Mn> с положением уровня

Ферми

F

=

E

V

+0,385 эВ,

В

=2 Тл, при различных

температурах:

45

светом с энергией

hν

, а

тем











 





- ОМС образцов, когда ИК излучение

отсутствует) в зависимости от энергии падающих фотонов ИК излучения
представлено на рис.6a.

Как показали результаты исследования, начиная с

hν

=0,3 эВ (4 мкм), в

образцах с положением уровня Ферми

F

=

Е

V

+0,385 эВ имеет место

уменьшение значения ОМС. С ростом энергии фотонов падающего света
уменьшение ОМС усиливается и достигает своего максимального значения
при

hν

=1 эВ. Установлено, что при воздействии ИК- излучения при

комнатной температуре с энергией падающих фотонов

hν

=1 эВ значение

ОМС уменьшается более чем в 30 раз.

Таким образом, эти результаты исследования показывают возможность

управления значением ОМС в достаточно широком интервале в зависимости
от длины волны ИК- света

λ

=1,2÷4



m.

В результате исследования установлено, что эффект гашения ОМС ИК

светом наблюдается во всех образцах кремния

р

- типа с нанокластерами

атомов марганца. Но при этом следует отметить, что степень гашения
существенно зависит от положения уровня Ферми в образцах, т.е. от
удельного сопротивления образцов. Как видно, максимальное гашение ОМС
имеет место в образцах с

F

=

E

V

+0,375 эВ. Со смещением уровня Ферми от

F

=

E

V

+0,375 эВ в сторону середины запрещенной зоны кратность гашения

уменьшается. В образцах с уровнем Ферми

F>E

V

+0,48 эВ, а также в

перекомпенсированных образцах эффект гашения ОМС не наблюдается.

На рис.6 б. представлена зависимость ОМС от электрического поля при

различных значениях энергии фотонов, для образцов

р

-Si<B, Mn>, с

положением уровня Ферми

F

=

E

V

+0,37 эВ.

Результаты исследования показали, что влияние ИК- излучения на ОМС

в исследуемых образцах существенно зависит от значения приложенного
электрического поля. При этом установлено, что в области низких
электрических полей Е=1÷20 В/см усиливает влияние ИК- света на ОМС, т.е.
при этом эффект гашения усиливается и достигает своего максимального
значения при Е=20÷25 В/см. Можно сказать, что электрическое поле
стимулирует ИК- гашение ОМС. При дальнейшем росте величины
электрического поля наблюдается обратный эффект, т.е. с ростом
электрического поля влияние ИК- света на ОМС ослабляется, т.е. эффект
гашения замедляется, а при Е≥150 В/см эффект гашения во всех исследуемых
областях спектра исчезает.

Таким образом, в области высоких электрических полей Е>20 В/см

действие электрического поля направлено против действия ИК-излучения и
происходит их взаимная полная компенсация при Е=150 В/см. Установлено,
что аналогичный эффект имеет место во всех образцах

р

-типа, но при этом

следует отметить, что со смещением уровня Ферми в образцах в сторону
середины запрещенной зоны, характер наблюдаемого взаимного воздействия
электрического поля и ИК- света сохраняется, остается, но при этом

46

величина стимулирующего значения электрического поля смещается в
сторону более низких значений.

1

2

0,2 0,4 0,6

0,8

1 1,2

5

10

15

20

25

30

35

1,2

1

3

4

5

hν

, эВ











h

тем











 











 

1

2

3

4

5

10

5

15

20

25

30

35

4

0,2

0,4

0,6 0,8

1

1,2

hν

, эВ











h

тем











 











 

1-

F

=

E

V

+0,35 эВ, 2-

F

=

E

V

+0,37 эВ,

3-

F

=

E

V

+0,44 эВ, 4-

F

=

E

V

+0,48 эВ,

5-

F

=

E

С

- 0,44 эВ.

Рис.6a. Спектральная зависимость

кратности уменьшения ОМС под

действием ИК-света в образцах Si<B,Mn> с

различным положением уровня Ферми при

Е=20 В/см, В=1,7 Тл, Т=300 К.

1- 2 В/см, 2-20 В/см,

3- 50 В/см, 4- 80 В/см, 5-100 В/см

.

Рис.6 б. Спектральная зависимость

кратности уменьшения ОМС под

действием ИК-света при различных

напряженностях электрического

поля

при

Т

=300 К,

В

=1,7 Тл

,

Результаты исследования температурной зависимости ОМС в темноте и

при ИК-излучении с

hν

=0,45 эВ; 0,62 эВ; 0,85 эВ энергии фотонов

представлены на рис. 7. Как видно из рис. 7, наличие ИК- излучения
приводит к существенному изменению







(

Т

). Эти изменения в основном

состоят из следующих моментов:

1.

Значение

температуры

(

Т

max

),

при

которой

наблюдается

максимальное ОМС, сдвигается в сторону более высоких температур. Чем
больше энергия фотонов падающего ИК-света, тем больше температурный
сдвиг.

2.

Значение ОМС при (

Т

max

) также существенно уменьшается.

Например: при

hν

=0,85 эВ

max











 





уменьшается от 300 % до 25 % т.е. в 12 раз.

3.

Отмечен интересный физический процесс, который приводит к

существенному сужению температурной области существования ОМС, с
увеличением энергии падающих фотонов. При этом следует отметить, что
эти сужения происходят в основном за счет смещения нижней границы

47

температуры. А инверсия знака при более высоких температурах
существенно не зависит от энергии ИК- излучения.

На рис 8. представлена зависимость ОМС от мощности ИК излучения в

образцах

р

-Si<B,Mn>, в которых положение уровня Ферми было равно

F

=

E

V

+0,37 эВ при различных длинах волн (λ).

Как видно из рис.8, с увеличением интенсивности ИК- излучения

значение ОМС уменьшается. Например, при энергии фотонов

hν

=1,08 эВ,

ответ на ИК- излучение начинается при

Р

=0,03 мВт. Значение ОМС

уменьшается в 7 раз с увеличением мощности ИК- излучения до

Р

=1,4 мВт.

Результаты показывают, что ответ ОМС на ИК- излучение смещается в
сторону большей мощности излучения с уменьшением энергии фотонов
падающего ИК- излучения. Например, при

hν

=0,5 эВ ответ на ИК- излучение

начинается с 0,4 мВт.

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

1000/Т

?

?

/?

,

%

1) темновой
2) hv= 0,45 эВ
3) hv=0,62 эВ
4 ) hv= 0,85 эВ

-315

-270

-225

-180

-135

-90

-45

К

Т

1

,

1000

%

,







1

10

4

2

,%







0,5

1

1,5 Р, мВт

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

1

2

3

4

1- темновая, 2- 0,45 эВ,

3- 0,62 эВ, 4- 0,85 эВ

Рис. 7. Зависимость магнито-

сопротивления от температуры в образцах

p-

Si<B,Mn> с

F

=

E

V

+0,37 эВ при различных

энергиях фотонов ИК- света,

В=1,7 Тл.

1-

hv=

0,5 эВ;

2-

hv=

0,62 эВ;

3-

hv=

0,85эВ; 4-

hv

=1,08 эВ

Рис.8. Зависимости МС от

интенсивности монохроматического

излучения в бразцах кремния при

различных энергиях фотонов в Е=100

В/см при В=1,7 Тл , Т=300 К.

Эти данные открывают ещё одну функциональную возможность

кремния с нанокластерами атомов марганца, т.е. возможность существенного
управления магнитными свойствами материала с помощью мощности ИК
света.

Воздействуя ИК излучением на образцы, можно не только уменьшить

значение ОМС более чем в 30 раз, в зависимости от длины волны, но и при
более высоких мощностях ИК излучения наблюдать инверсию знака МС, т.е.
переход МС от ОМС к ПМС.

Таким образом, выбирая оптимальные значения длины волны ИК-

излучения и величины электрического поля, можно целенаправленно

48

управлять магнитными свойствами таких материалов. В этом плане кремний
с нанокластерами атомов марганца является уникальным объектом для
создания не только нового класса более чувствительных фотомагнитных
приборов, работающих в ИК- области, но также позволяет развивать новое
научное направление - ИК- спинтронику.

В шестой главе

«Ферромагнитное состояние кремния и

использование функциональных возможностей кремния с магнитными
нанокластерами атомов марганца при разработке принципиально
новых приборов»

рассмотрено исследование ферромагнитного состояния

кремния

p

-типа, легированного марганцем. Ферромагнитное состояние

наблюдается в образцах кремния с максимальной концентрацией магнитных
кластеров (

N

~10

15

см

-3

) в области низких температур до

Т

=30 К.

Намагниченность таких образцов в области низких температур

исследовалась на установке СКВИД - магнетометре. Результаты
исследования зависимости намагниченности от магнитного поля в образцах
кремния с различной концентрацией нанокластеров атомов марганца
представлены на рис.9. при температуре

T

=30 К. Как видно из рисунка, в

области низких температур (

T



30 К) в образцах, где наблюдается

максимальное значение ОМС при

Т

=300 К, зависимость намагниченности от

магнитного поля имеет гистерезисный характер, что свидетельствует о
ферромагнитном состоянии кремния с нанокластерами (рис.9 а).

Магнитного поля, Э

Нама

гни

ч

е

нн

о

с

т

ь

,

э.м.

е

./

с

м

3

a) N

(Mn)4

=10

15

см

-3

Магнитного поля, Э

н

а

м

а

гн

и

чен

н

ость

,

э.

м

.б

./

с

м

3

б) N

(Mn)4

=2



10

14

см

-3

9-расм. Турли концентрациядаги марганец атомларининг нанокластерлари бўлган

кремнийнинг магнитланганлигини магнит майдонга боғлиқлиқлиги (гистерезис).

Т

=30

К

49

С уменьшением концентрации нанокластеров гистерезисный характер
зависимости намагниченности от магнитного поля

H

ослабляется (рис.9 б).

В образцах

n

-Si<B,Mn> не было обнаружено такого явления.

Установлено, что ферромагнитное состояние кремния с нанокластерами
атомов марганца с ростом температуры ослабляется, а при

T

~40



50 К

практически исчезает. На основе экспериментальных данных нами был
рассчитан магнитный момент нанокластера, значение которого равно

B





800



.

Экспериментально показано, что с ростом температуры температурная

зависимость

намагниченности

образцов

кремния

с

магнитными

нанокластерами (Mn)

4

линейно практически уменьшается (рис.10).

Полученные

экспериментальные

результаты

показывают,

что

формирование магнитных нанокластеров атомов марганца существенно
влияет на магнитные свойства кремния.

Управляя концентрацией таких кластеров в области

T

=230÷330 K,

можно обнаружить аномально
высокое ОМС. В области
низких температур

Т

<40 K

кремний

с

магнитными

нанокластерами переходит в
новое фазовое состояние, т.е. в
ферромагнитное.

Обнаруженный эффект

ферромагнетизма

в

p-

Si<B,Mn>

в

области

температур

T

<40 может быть

объяснен

переориентацией

спинов



















10

2

5

4

S

Mn4

магнит-

ных нанокластеров, обладаю-
щих существенным магнит-
ным моментом.

В настоящее время нами

разработана технология легирования кремния марганцем, позволяющая
получить кремний с концентрацией магнитных нанокластеров до

N

=10

16

÷10

17

cм

-3

, что позволяет не только увеличить значение ОМС при комнатной

температуре, но и также расширяет температурную область существования
ферромагнитного состояния.

Результаты исследования показывают, что на основе таких материалов

можно создать принципиально новый класс высокочувствительных
магнитодатчиков, фотомагнитных приборов, а также приборов спинтроники.

Приношу глубокую и искреннюю благодарность своему руководителю

академику

АН РУз, доктору физико-математических наук, профессору

Н

амаг

н

ич

ен

н

ос

ть

, э

.м.е

./с

м

3

Температура, К

Рис.10. Температурная зависимость

намагниченности кремния с магнитными

нанокластерами (Mn)

4

50

Бахадирханову Мухамедкабиру Саидхановичу внимание и ценные советы,
данные при обсуждении полученных результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведенных исследований управления магнитными

свойствами кремния с магнитными нанокластерами в зависимости от их
концентрации и электрических параметров в широком интервале температур,
при различных внешних воздействиях сделаны следующие выводы:

1.

Определен оптимальный способ получения кремния с магнитными

нанокластерами, как материала наноэлектроники и спинтроники с
наноразмерными

структурами,

обладающего

новыми

уникальными

физическими свойствами.

2.

Установлены размеры магнитных нанокластеров атомов марганца в

кристаллической решетке кремния и показана возможность изменения этих
размеров от 0,7 нм до 1,4 нм.

3.

В кремнии с магнитными нанокластерами атомов марганца, при

концентрации нанокластеров 10

15

cм

-3

и при комнатной температуре

обнаружено высокое отрицательное магнитосопротивление 300 %.

4.

Показана возможность управления величиной отрицательного

магнитосопротивления до 100 раз с изменением интенсивности
интегрального света (0÷20 Лк).

5.

Установлена зависимость отрицательного магнитосопротивления от

длины волны инфракрасного света, температуры и напряжённости
электрического поля.

6.

Обнаружено ферромагнитное состояние в кремнии с концентрацией

нанокластеров марганца более 2∙10

14

см

-3

в области низких температур

(

T



30 К).

7.

Определены

области

существования

отрицательного

магнитосопротивления в зависимости от положения уровня Ферми в
пределах 120÷370 К температур.

8.

Предложен физический механизм эффекта высокотемпературного

отрицательного

магнитосопротивления

в кремнии

с

магнитными

нанокластерами, обусловленный участием в проводимости локализованных
носителей заряда при воздействии внешнего электрического и магнитного
полей.

9.

Обнаружено

максимальное

значение

отрицательного

магнитосопротивления 35 % в перекомпенсированном кремнии n- типа,
легированного марганцем Si<B,Mn> в области 120÷190 К температур.

10.

На основе кремния с магнитными нанокластерами атомов марганца

Показана возможность создания высокочувствительных магнитных,
фотомагнитных, температурных и многофункциональных датчиков,
работающих в интервале температур от 200 до 360 К.

51

SCIENTIFIC COUNCIL DSс.27.06.2017.FM/T.34.01 ON AWARD OF

SCIENTIFIC DEGREE OF DOCTOR OF SCIENCES AT THE PHYSICAL

AND TECHNICAL INSTITUTE, INSTITUTE OF ION-PLASMA AND

LASER TECHNOLOGIES, SAMARKAND STATE UNIVERSITY

TASHKENT STATE TECHNICAL UNIVERSITY NAMED AFTER

ISLАM KARIMOV

MAVLONOV GIYOSIDDIN KHAYDAROVICH

CONTROL OF THE MAGNETIC PROPERTIES OF SILICON

WITH NANOCLUSTERS OF IMPURITY ATOMS

01.04.10 – Physics of Semiconductors

ABSTRACT OF DISSERTATION OF DOCTOR OF SCIENCE (DSc)

ON THE PHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCES

TASHKENT – 2018

52

The theme of dissertation of doctor of sciens (DSc) on physical and mathematics Sciences

registered at the Supreme Attestation Commission of the Cabinet of Ministers of the Republic of
Uzbekistan under number. В2017.1.DSc/FM79.

The dissertation has been prepared in Tashkent state technical university named after

Islаm Karimov.

Abstract of the dissertation in posted in three languages (Uzbek, Russian, English (resume)) on the

website of the info.fti@uzsci.net and information and educational portal «ZiyoNet» at www.ziyonet.uz.

Scientific consultant:

Iliyev Xolmurat Midjidovich

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor

Official opponents

:

Rembeza Stanislav Ivanovich

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor

Zaynobiddinov Sirojiddin

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor

Kasimov Abdugappor Kokharovich

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Dosent

Leading organization:

Tashkent University information Technolojiy

The defence of the dissertation will be held on «___» __________ 2018, at ___ at the meeting of

the Scientific Council number Dsc.27.06.2017.FM/T.34.01

at the Physical and Technical Institute,

Institute of Ion-Plasma and Laser Technologies, Samarkand State University (Address: 2B Bodomzor
yuli str., 100084 Tashkent. Tel./Fax: (+99871) 235-42-91, e-mail: lutp@uzsci.net).

The dissertation can be looked through in the Information Resource Centre of the Physical and

Technical Institute (registered under No _5_). Address: 2B Bodomzor yuli str., 100084 Tashkent.
Tel.: (+99871) 235-42-91.

The abstract of dissertation was distributed on «___» ________ 2018
(Registry record No _5_ dated «___» ___________ 2018)

S. A. Bakhramov

Chairman of scientific council on award
of

scientific

degrees,

D.F.-M.S.,

academician AS UzR

A. V. Karimov

Scientific secretary of scientific council
on

award

of

scientific

degrees,

D.F.-M.S., professor

I. G. Atabaev

Chairman of scientific Seminar under
Scientific Council on award of scientific
degrees, D.F.-M.S., professor

53

INTRODUCTION (abstract of DSc thesis)

The aim of the study

is controlling magnetic properties of silicon with

magnetic nanoclusters depending on their concentration and electrical parameters
in a wide range of temperatures under different external effects.

The object of the study

is single crystalline silicon type- KDB - 2, 3, 5, 10,

100. Manganese was the impurity with paramagnetic atoms characterized by

electronic structure 3d

5

4S

2

with spin

2

5



S

.

Scientific novelty of research

consists of the following:

optimal low-temperature step-by-step technique of diffusion doping was

developed that allows the formation of nanoclusters of manganese atoms with
magnetic properties in the entire bulk of silicon sample with a controlled
distribution and parameters.

the technique of boosting thermal stability of the parameters of silicon doped

with atoms of manganese at high temperatures was proposed which is due to the
formation of nanoclusters of manganese atoms;

a high negative magnetoresistance in silicon at room temperature was

revealed due to the increase in the concentration of magnetic nanoclusters of
manganese atoms up to 10

15

cм

-3

;

a linear increase of the negative magnetoresistance in silicon with magnetic

nanoclusters of manganese atoms was determined by the increase in the value of
the magnetic field;

the effect of quenching of the negative magnetoresistance under the

influence of the integral and infrared light due to reduction of the negative
magnetoresistance down to 100 times that have strong magnetic moment and the
charge state;

a transition to the ferromagnetic state of silicon at low temperatures 30 К,

due to the streamlining of the orientation of the magnetic spins of the cluster
(Mn)

4

, having a magnetic moment was detected;

the calculation of the magnetic moment of nanoclusters of manganese atoms

by using the expression using the values of magnetization of silicon (

Mn



)

determined from experimental results at low temperatures 10 К was carried out;

a linear decrease in the magnetization of silicon with increasing temperature

due to the disordering of the spins of nanoclusters with an increase in (kT) of
energy was detected.

a possibility of controlling the magnitude of the negative magnetoresistance

of 6-fold at 240 K in a wide range of electrical (0,1÷600 V/cm) and magnetic
(0,2÷2 T) fields.

Implementation of research results.

Based on the results of study of

controlling the magnetic properties of silicon with magnetic nanoclusters
depending on their concentration and electrical parameters in a wide range of
temperatures under different external effects:

used the results obtained in this research work will significantly improve the

technology of manufacturing high-voltage high frequency diodes (high frequency

54

and high voltage diodes) and stability to external influences (temperature
and γ - irradiation), JSC «Foton» (certificate number 02. 2074., 06.10. 2017 AK
Uzeltehsanoat);

the theoretical results of the thesis were used in processing the experimental

data in the work performed at the Institute of solar energy of the Academy of
Sciences of Turkmenistan in the framework of the international grant
«Development and production of fundamentally new solar cells with broad spectral
sensitivity (0.1-3 µm) based on silicon with nedovarennye structures» (reference
No. 162/17 from the Institute of solar energy of the Academy of Sciences of
Turkmenistan from 09 Nov 2017).

the results were used to obtain nanostructures of silicon with a low

activation energies of impurities with low temperature and gradual diffusion
models. As a result, in the active phase of silicon carbide was conducted by
diffusion of impurity atoms of boron and aluminum in the framework of the grant
No. derivatives F3-FA-0-56434 on «Physical regularities of formation of thin-film
structures and structures with nanoinclusions for solar cells and semiconductor
devices» (reference FTA-02-11/940 from the Agency for science and technology
of the Republic of Uzbekistan from October 24, 2017).

Publication of research results.

Within the thesis 33 scientific works,

including 2 monographs, 13 articles in journals recommended by the Higher
attestation Commission of the Republic of Uzbekistan for the publication of basic
scientific results of dissertations were published.

Structure and scope of the thesis.

The thesis consists of introduction, six

chapters, conclusion and list of references. The work contains 200 pages of
typescript.

55

ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙҲАТИ

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

LIST OF PUBLISHED WORKS

I бўлим (I часть; part I)

1.

Бахадирханов М.К., Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х., Аюпов К.С.,

Тачилин

С.А.

Управление

магнитными

свойствами

кремния

с

нанокластерами примесных атомов // Монография. «ТашГТУ» 2017, с.188.

2.

Бахадирханов М.К., Илиев Х.М., Аюпов К.С., Тачилин С.А. Саттаров

О.Э., Мавлонов Г.Х. Кремний с магнитными кластерами // Монография.
«ТашГТУ» 2014, с.160.

3.

Bakhadyrkhanov M.K., Mavlonov G.Kh., Iliev Kh.M. Influence of

Infrared Radiation on the Magnetic Properties of Silicon with Nanoclusters of
Manganese Atoms // Nanoscience and Nanotechnology 2017, Volume 7, Number
1, Р. 1-3. (№12 Index Copernicus, №35 cross ref, Impact Factor 0,4).

4.

Илиев Х.М., Сатаров О.Э. Мавлонов Г.Х. О термостабильности

кластеров атомов марганца в кремнии // Доклады АН РУз. Ташкент, 2017.
№ 1.– С. 13-16. (01.00.00., № 7)

5.

Аюпов К.С., Бахадырханов М.К., Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х.,

Тачилин С.А. Многофункциональный датчик физических величин на основе
кремния с наноструктурами атомов марганца // Приборы, 2017. №4, С.7-10.
(05.00.00., № 63).

6.

Мавлонов Г.Х. Управление магнитосопротивлением в кремнии с

магнитными нанокластерами атомов марганца под действием инфракрасного
освещения // Узбекистон физика журнали 2017 г. Т.19, №5. С. - 65.
(01.00.00., № 6).

7.

Мавлонов Г.Х. Магнитный момент нанокластеров атомов марганца в

решетке кремния // Узбекистон физика журнали 2016 г. Т.18, №2. С. 298-301.
(01.00.00., № 6).

8.

Мавлонов Г.Х. Особенности ферромагнитного состояния кремния с

магнитными нанокластерами атомов марганца // Доклады АН РУз. –
Ташкент, 2015. № 5. С. 26-29. (01.00.00., № 7).

9.

Мавлонов Г.Х. Исследование аномального эффекта холла в кремнии с

магнитными кластерами атомов марганца // ТДТУ хабарлари. Тошкент
2015г. №3, С. 85-89. (05.00.00., № 15).

10.

Bakhadyrkhanov M.K., Mavlonov G.H., Iliyev X.M., Ayupov K.S.

Specific Features of Magnetoresistance in Overcompensated Manganese-Doped
Silicon // Semiconductors, 2014, Vol. 48, No. 8, pp. 986-988. (№11 Springer,
Impact Factor 0,602).

11.

Bakhadyrkhanov M.K., Mavlonov G.Kh., and Iliyev Kh.M. Control of the

Magnetic Properties of Silicon with Manganese Atom Nanoclusters // Technical
Physics, 2014, Vol. 59, No. 10, pp. 1556-1558. (№11 Springer, Impact Factor 0,6).

12.

Бахадырханов М.К., Мавлонов Г.Х., Илиев Х.М. Угловая

зависимость магнетосопротивления в кремния при наличии нанокластеров

56

атомов марганца // Узбекистон физика журнали т.16, №1. 2014 г. С. 46-50.
(01.00.00., № 6)

13.

Бахадырханов М.К., Мавлонов Г.Х., Илиев Х.М. Особенности

магнитных свойств кремния с магнитными нанокластерами // ТДТУ
хабарлари. Тошкент 2013 №4, С. 56-60

.

(05.00.00., № 15).

14.

M.K. Bakhadyrkhanov, G.Kh. Mavlonov, S.B. Isamov, Kh.M. Iliev, K.S.

Ayupov, Z.M. Saparniyazova, and S.A. Tachilin. Transport Properties of Silicon
Doped with Manganese via Low Temperature Diffusion // Inorganic Materials,
2011, Vol. 47, No. 5, pp. 479-483. (№11 Springer, Impact Factor 0,62)

15.

Bakhadyrkhanov M.K., Ayupov K.S., Mavlyanov G.Kh., Iliyev Kh.M.,

and Isamov S.B. Photoconductivity of Silicon with Nanoclusters of Manganese
Atoms // Russian Microelectronics, 2010, Vol. 39, No. 6. pp. 401-404.
(№11 Springer, Impact Factor 0,29)

II бўлим (II часть; part II)

16.

Бахадирханов М.К., Мавлонов Г.Х.,Аюпов К.С., Илиев Х.М.

Кластеры примесных атомов новое уникальное состояние примесных атомов
в полупроводниках // Научно-методические проблемы инженерной физики»
Республика илмий техник анжуманлар туплами. Ташкент 2017 г.,
8-9 сентября, С.58-61.

17.

Бахадирханов М.К., Мавлонов Г.Х. Сатаров О.Э., Аюпов К.С.,

Зикриллаев Х.Ф.Магнитные свойства кремния, легированного марганцем
«Научно-методические проблемы инженерной физики» Республика илмий -
техник анжуманлар туплами. Ташкент 2017 г., 8-9 сентября, С.61-63.

18.

Бахадирханов М.К., Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х. Функциональные

возможности кремния с магнитными нанокластерами атомов марганца для
разработки // Научно-методические проблемы инженерной физики»
Республика илмий -техник анжуманлар туплами. Ташкент 2017 г.,
8-9 сентября, С.63-65.

19.

Бахадирханов М.К., Мавлонов Г.Х., Исаиов С.Б., Аюпов К.С.,

Мелибаев Д.Новые фотомагнитные материалы на основе кремния с
магнитными нанокластерами атомов марганца // «Наука, техника и
инновационные технологии в эпоху могущества и счастья» Материалы
Международной научной конференции Ашхабад. 12-13 июня, 2017 г. С. 77-79.

20.

Бахадирханов М.К., Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х., Азизов М.К

Многофункциональный датчик на основе кремния с нанокластерами
марганца

//

Материалы

республиканской

научной

конференции

«неравновесные процессы в полупроводниках и полупроводниковых
структур» Ташкент. 1-2 февраля 2017 г. С.64-65.

21.

Мавлонов Г.Х., Хайитбоев И.А. Использование кремния с

магнитными нанокластерами в качестве датчиков магнитного поля //
Материалы республиканской научной конференции «неравновесные
процессы в полупроводниках и полупроводниковых структур» Ташкент.
1-2 февраля 2017 г. С.64-65.

57

22.

Бахадирханов М.К., Илиев Х.М., Аюпов К.С., Мавлонов Г.Г.,

Хайитбоев И.А Фотомагнитные свойства кремния с магнитными
нанокластерами атомов марганца «Замонавий физиканинг долзарб
муаммолари» VII- Илмий-назарий анжуман материаллари. 2017 й. Термиз.,
19-20 май.С.12-14.

23.

Илиев Х.М., Аюпов К.С., Мавлонов Г.Х., Саттаров О.Э. Курбонова

У.Х.Управления магнитными свойствами кремния с магнитными
нанокластерами инфракрасном излучением // Современное проблемы физики
конденсированного состояния – СПФКС -2016. Тезисы докладов Респуб-
ликанской научной конференции. Бухара. 12-14 апреля. 2016. с. 138-139.

24.

Ayupov K.S., Iliyev Kh.V., Mavlonov G. Magnetic nanoclusters in

silicon lattice. OF XII International scientific conference «Sold State physics»26-
28 th April, 2016 Astana., 230-231.

25.

Илиев Х.М., Тачилин С.А., Содиков У.Х. Формирование магнитных

кластеров атомов гадолиния в // «Техника ва технологиянинг долзарб
муаммолари, уларнинг нерготежамкор

ва инновацион ечимлари» Республика илмий-техник анжумани 2016 йил

20-22 апрель Фарғона – 2016. с.8.

26.

Bakhadirkhanov .М. K., Mavlonov G.X., S.B.Isamov . Physical

fundamental of formation of nanoclusters with controllable parameters as a novel
way in obtaining the bulk structured semiconductor materials // OF XII
International scientific conference «Sold State physics»26-28 th April,
2016 Astana., 228-230.

27.

Аюпов К.С., Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х. Магнетосопротивление

кремния с нанокластерами атомов марганца при инфракрасном освещение //
V Международная конференция актуальные проблемы молукулярной
спектроскопии конденсированных сред. Самарканд, 22-24 Сентября 2016 г.
С. 96-97.

28.

Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х., Саттаров О.Э., Бахарырханов М.К.,

Аюпов К.С. Ферромагнитное состояние кремния с магнитными
нанокластерами. VI-международная конференция «Кристаллофизика и
деформационное поведение перспективных материалов» Тезисы докладов.
МИСиС 26-28 мая 2015 г. МОСКВА. С 131.

29.

Бахадырханов М.К., Мавлонов Г.Х., Илиев Х.М. и др. Физические

основы формирования нанокластеров примесных атомов в полупроводниках.
Международной конференции «Кремний -2014». Иркутск, 7-12 июля. 74-75.

30.

Bakhadyrkhanov M. K., Mavlonov G. Kh., and Iliev Kh. M.

Ferromagnetic state of silicon samples with magnetic clusters of maganese atoms.
Конденсатланган мухитлар физикаси ва материалшуностликнинг долзарб
масалалари. «Республика илмий - техникавий анжумани» Фаргона 2014 й,
14-15 май. С. 35-36.

31.

Мавлонов. Г.Х. Магнитние свойство кремния, легированного

атомами европия. Ярим ўтказгичлар физикасининг долзарб муаммолари.
«Республика илмий – амалий семенари материаллари» УзМУ, Тошкент
2014 й. 22 декабрь. С. 81-84.

58

32.

Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х., Бахадырханов М.К., Аюпов К.С.,

Хайдаров К. Саттаров О.Э. Фотомагнитные свойство кремния с магнитными
кластерами атомов марганца. Материалы III международной конференции по
Оптическим и Фотоэлектрическим явлениям в полупроводниковых микро и
наноструктурах. Фергана 14-15 ноября 2014 года, С. 27-28.

33.

М.К. Бахадырханов, Г.Х. Мавлонов, С.Б. Исамов. Магнитные

кластеры атомов марганца и их влияние на магнитные свойства кремния.
3-Международная научная конференция «Физика и физическое образование:
достижения и перспективы развития». Кыргызская Республика. Бишкек,
19-25 август 2011 г. с. 57.

59

Автореферат «Til va adabiyot ta’limi» журналидан таҳририятида таҳрирдан

ўтказилиб, ўзбек, рус ва инглиз тилларидаги матнлар ўзаро

мувофиқлаштирилди (05.12.2017йил).

Босишга рухсат этилди: 09.02.2018 йил.

Бичими 60х45

1

/

8

, «Times New Roman»

гарнитурада рақамли босма усулида босилди.

Шартли босма табоғи 3,7. Адади: 100. Буюртма: № 40.

Ўзбекистон Республикаси ИИВ Академияси,

100197, Тошкент, Интизор кўчаси, 68.

«АКАДЕМИЯ НОШИРЛИК МАРКАЗИ»

Давлат унитар корхонасида чоп этилди.