Litografiya. Epitaksiya
Litografiya
Hozirgi vaqtda litografiya elektronikada nanostrukturalar olishning
asosiy uskunalaridan
biri hisoblanadi (2.9-rasm). “Litografiya” nomi yunoncha „‟lotos‟‟-tosh va “grafo” –
yozaman so‟zlaridan kelib chiqqan bo‟lib, so‟zma-so‟z “toshda yozaman” deyilganidir.
Litografiya qattiq jismlarning sirtlarida nanostrukturalar olishga imkon beradi.
3-rasm.Litografiya yordamida olingan struktura
Litografiya eng sodda holda bir necha bosqichlardan iborat. Birinchi bosqichda qattiq jism
sirtiga fotorezist qatlami surtiladi.
Fotorezist- yorug‟likka sezgir modda bo‟lib, nyrlanish ta‟siri ostida surtilgan sirtning
strukturasini o‟zgartiradi. So‟ngra sirtga fotoshablon syrtiladi.
Fotoshablon qattiq jismning sirtida “o‟ymakorlik” qilish uchun trafaret bo‟lib, sirt
qismlarini nurlash uchun shaffof va noshaffof maskadan iborat. Litografiyaning keyingi
bosqichi eksponirlash deb ataladi. Ustiga fotorezist va uning tepasidan fotoshablon
qo‟yilgan qattiq jismning sirti nurlanishning optik manbaai (lampa yoki lazer) bilan
yoritiladi. Natijada fotoshablonning nurlanish uchun shaffof qsmlariqismlari ostidagi
fotorezistning ta‟sridan sirtning strukturasi o‟garadi. Fotorezist o‟zgartirgan
srtning biror
qismi fotorezist bilan birgalikda o‟yish jarayoni yordamida yoqotilishi mumkin.
Ximiyaviy o‟yish maxsus ximiyaviy moddalar (o‟yuvchilar) da yoritilgan fotorezist
ta‟sirida o‟zining strukturasini o‟zgartirgan sitrni eritishga asoslangan. Shunday qilib
“o‟ymakorlik” bilan qattiq jismning sirtida etarlicha murakkab strukturalarni olish mumkin.
Litografiya elektronli texnikani boshqaruvchi qurilmalar – mikrosxemalarni yaratishda
asosiy
bosqichlardan hisoblanadi. Mikrosxemalarning o‟lchamlarini kichraytirish
litografiyada shakllantiriladigan “rasmlar”ning o‟lchamlarini kichraytirilishi bilan erisilishi
mumkin. Fotoshablon orqali fotorezistni yoritish uchun foydalaniladigan
optik nurlanish
manbaaining xarakterisksi bo‟lib nurlanishning to‟lqin uzunligi hisoblanadi. Difraktsiya
hodisasi tufayli litografiya yordamida qirqib olinadigan detalning o‟lchami to‟lqin
uzunlikdan kichik bo‟la olmaydi.
Agar biz litografiyada to‟qin uzunligi 1 mkm bo‟lgan nurlanish manbaaidan foydalansak,
biz chiza oladigan detalning eng kichik o‟lchami ham 1 mkm bo‟ladi. Llitografiya
yordamida nanometer o‟lchamli ob‟ekt chizish uchun to‟lqin uzunligi bir necha o‟n
nanometrlar bo‟lgan uzoq ul‟trabinafsha nurlanish manbaalaridan foydalanish kerak.
Epitaksiya
“Pastdan-yuqoriga” texnologiyasi yig‟ish yoli bilan alohida atom va molekulalardan
nanoo‟lchamli ob‟ektlarni olishdan iborat. Alohida atomlardan nanomateriallarni yig‟ish
texnologiyalariniing ko‟pchiligida kondensatsiya hodisasi yotadi.
Kondensatsiya (ynoncha condenso-zichlayman, quyqlashtiraman so‟zidan olingan)-
moddaning gazsimon holatidan suyuq yoki qattiq holatiga
uni sovutish yoki siqish
natijasida o‟tishi. Yomg‟ir, qor, shudring, qirov – tabiatning bu hamma hodisalari
atmosferadagi
suv bug‟larining kondensatsiyasi hatijasidan iborat. Bug‟ning
kondensatsiyasi berilgan modda uchun kritik bo‟lgan temperaturadan pastidagina sodir
bo‟lishi mumkin xolos. Suvning molekulalari kabi boshqa ximiyaviy elementlarning
molekulalarini ham “kondensatsiyalash ” mumkin. Kondensatsiya
va unga teskari
jarayon - bug‟lanish moddaning fazaviy aylanishlariga misol hisoblanadi. Gazning
suyuqlikka yoki suyuqlikning qattiq jismga fazaviy aylanish jarayoni ma‟lum bir vaqt
ichida sodir bo‟ladi. Aylanish jarayonining boshlang‟ich bosqichida nanozarrachalar
tashkil bo‟ladilar, so‟ngra ular makroskopik ob‟ektlarga o‟sadilar. Agar fazaviy
aylanishni boshlang‟ich bosqichida “muzlatilsa” nanozarrachalar olinishi mumkin.
Nanozarrachalarni kondenstsiyalash metodi bilan olinganda
makroskopik jismdan
nanozarrachada yig‟iladigan atomlarni bug‟lash zarur. Bug‟lanishni makroskopik jismni
termik yoki lazerli qizdirish yoli bilan amalga oshirish mumkin. Bug‟langan atomlarni
past temperaturali sohalarga o‟tkazish kerak, u erda ular nanozarrachalarga
kondensatsiyalanadi. Texnologik jarayonning murakkabligi shundaki,
nanozarrachalar
o‟sib, yani kattalashib makroskopik jismlarga aylanib qolmasliklarini ta‟minlaydigan
sharoitni yaratishdan iborat. Kondensatsiya hodisasi asosida fullerenlar, uglerodli
quvurlar, nanoklasterlar va turli o‟lchamlardagi nanozarrachlar olinadi.
Kristallning (taglik) sirtida atomlarni boshqariladigan kondensatsiyasi epitaksiya
texnologiyasining asosi hisoblanadi. Epitaksiya (yunoncha epi –ustidagi, ustida va taxis-
joylashuv, tartib so‟zlaridan olingan) – bir kristallning (taglikning) sirtida boshqa
kristallning yo‟nalishli o‟sishi (2.10- rasm).
2.10-rasm. Gematitda rutil kristalining epitaksiyasi:
a) kristalning o‟zi (foto); b) kristallning alohida strukturasi (elektronli mikroskop)
Kristallning sirtiga kerakli
atomlarni gaz fazadan ham, suyuq fazadan ham epitaksiyasini
amalga oshirish mumkin. Epitaksiya jarayoni odatda taglikda alohida kristallchalarning
paydo bo‟lishi bilan boshlanadi, bu kristallchalar bir-biriga o‟sib uzluksiz pardani
hosil qiladilar. Epitaksiyaning zamonaviy metodlari qalinligi birnecha (hatto bitta)
atomlar
qatlamlarini, hamda turlicha fizik-ximiyaviy xossali qatlamlarni ketma-ket
o‟stirshga imkon beradilar.
2.11-rasm. Legirlangan uchtali 2.12-rasm.Parda o‟sishining
birikmalar olish uchun molekulyar jarayoni
-nurli epitaksiya qurilmasining
Sxemasi
Epitaksiya mikroelektronikada (tranzistorlar, integral sxemalar, yorug‟lik
texnikasida
(xotiraning magnitli elemenlari) keng qo‟llanilmoqda. Epitaksiya jarayonini amalga
oshirishning eng zamonaviy metodi molekulyar-nur epitaksiyasi hisoblanadi. Bu metodda
tayyorlangan va tozalangan taglikka alohida atomlarning oqimlari yo‟naltiriladi (2.11-
rasm). Taglikning sirtiga etib borib atomlar u yoki bu usul bilan tartiblanadilar va bizga
kerakli strukturani hosil qiladilar(2.12-rasm).
