Международный научный журнал № 3 (100), часть 1
«Научный импульс» Октябрь, 2022
696
QATTIQ JISM KRISTALLARINI O’STIRISH NAZARIYASI
Muminov Islomjon Arabboyevich
Farg’ona davlat universiteti, Fizika-matematika fanlari bo’yicha
falsafa doktori (PhD);
Sobirov Ulug‘bek Nabijon o‘g‘li
Farg’ona davlat universiteti, Fizika (Yarimo’tkazgichlar fizikasi) yo’nalishi magistranti
Qattiq jismlar kristall panjaralari tuzilishi, qattiq jism kristall panjaralarining o’stirish
mexanizmlari, polimorfizm xodisasi va kremniy kristallarini o’stirishda foydalaniladigan
ba’zi bir muxim usullari ustida qisqacha tahlil qilingan.
Kalit so’zlar: Kristall panjara tuzilishi, kristallarni o’stirish, polimorfizm, yashirin
issiqlik. The structure of solid state crystal lattices, the growth mechanisms of solid state
crystal lattices, the phenomenon of polymorphism, and some important methods used in
the growth of silicon crystals are briefly analyzed.
Key words:
Crystal lattice structure, crystal growth, polymorphism, latent heat.
Кратко проанализированы структура твердотельных кристаллических решеток,
механизмы
роста
твердотельных
кристаллических
решеток,
явление
полиморфизма и некоторые важные методы, используемые при выращивании
кристаллов кремния.
Ключевые слова: структура кристаллической решетки, рост кристаллов,
полиморфизм, скрытая теплота.
Moddaning kristall bo’lmagan holatdan (gaz, suyuqlik) kristall holatga o’tish jarayoni
kristallanish deyiladi. Agar bu o’tish birinchi tur fazaviy o’tish bo’lsa, u holda issiqlik
ajraladi. Bunday issiqlik kristallanish yashirin issiqligi deyiladi. Yarimo’tkazgich va metall
kristallarni olishda bir nechta texnologik usullar qo’llaniladi. Yarimo’tkazgichning kremniy
kristallarini o’stirishda foydalaniladigan ba’zi bir muxim usullari ustida qisqacha to’xtab
o’tamiz. Dastlab toza kremniyni uning birikmalaridan ajratib olish kerak. Buning bir necha
usullari mavjud:
Kremniy tetraxloridi SiCl
4
n
i yuqori temperaturada rux yordamida tiklash yo’li bilan
undan ancha toza kremniy ajratib olish mumkin:
SiCl (gaz) + 2Zn(gaz) + Si(qattiq) + 2ZnCl
2
(gaz).
(1)
Kremniy tetraxloridi SiCl
4
ni vodorod yordamida tiklash oldingi usulga nisbatan yana
ham toza kremniy olish imkonini beradi. Bu reaksiya 1050
0
C − 1100
0
C
da amalga
oshiriladi:
SiCl
4
+ 2H
2
→ Si + 4NSl.
(2)
Trixlorsilan SiNSlZ ni vodorod yordamida tiklash usuli ham yuqori temperaturada
(1000
0
C − 1100
0
C) kechadi:
Международный научный журнал № 3 (100), часть 1
«Научный импульс» Октябрь, 2022
697
SiNSlZ + N
2
→ Si + 3HCl.
(3)
Toza kremniy olishning yana bir usuli - uni SiN
4
dan olishdir:
SiH
4
+ Si + 2N
2
(4)
Bu parchalanish jarayoni 600
0
C − 700
0
C da yetarli darajada tezroq va to’laroq sodir
bo’ladi. Kremniy olishning yodid usuli xam mavjud bo’lib, bunda quyidagi birikish va
parchalanish reaksialari yuz beradi: Si + 2I → SiI
4
1100
0
C − 1200
0
C temperaturada reaksiya muvozanati toza kremniy ajralishi
tomoniga og’adi. Yuqorida tavsiflangan kremniyni ajratib olish
usullari yetarli darajadagi
tozalikni bera olmaydi, unda ko’pdan-ko’p va xilma-xil kirishmalar qoladi. Yetarli darajadagi
tozalikka erishish uchun kremniy kristallizatsiyalash usullari yordamida tozalanadi. Ulardan
eng ko’p qo’llanadiganlari gorizontal va vertikal zonaviy suyultirish xamda suyuqlikdan
tortib olish usullaridir. Kremniyni asosan kvarsdan yasalgan idishlarda (tigel yoki
qayiqchalarda) suyultiriladi, tigelsiz vertikal zonaviy suyultirish usuli ayniqsa yaxshi natija
beradi. Bu usul asosida bir moddaning suyuq va qattiq xolatlarida begona(yot) moddalar
(kirishmalar)ning eruvchanligi xar xil bo’lishligi yotadi.
Yetarlicha tozalangan kremniyning monokristallarini olishda eng ko’p qo’llaniladigan
usullar - suyuqlikdan tortib olish, Choxralskiy va tigelsiz zonaviy suyultirish) usullaridir.
Birinchi usulda idishdagi kremniy suyuqligiga qarmoq vazifasini bajaradigan kremniy
kristalchasi
tekkiziladi, so’ng uni aylantirib, yuqoriga muayyan tezlikda ko’tariladi.
Suyulmaning qarmoq kristallchaga ilashgan qismi qarmoq bilan bir vaqtda ko’tarila boradi,
suyulmadan yuqorida sovib, kristallanib o’sa boradi. Kristallarni o’stirishning epitaksial
usullari ham mavjud. Bu usullar gaz yoki suyuq xolatdagi moddani taglik jismlar ustiga
monokristall yoki polikristall qatlam ko’rinishida o’tqazishdan iborat.
Polimorfizm xodisasi. Qattiq jismlarning ko’pchiligi har
xil temperatura va bosimda
turg’un bo’la oladigan ikki hamda undan ortiq kristall to’zilishga ega bo’lishi mumkin. Bunday
xodisa polimorfizm deyiladi. U keng tarqalgan xodisadir, kimyo moddalarning yarmisidan
ortiqrog’ida polimorfizm nisbatan kichik temperatura oraliqlarida namoyon bo’lishi ma’lum.
Yetarlicha katta temperatura va bosim oraliqlarida har qanday moddada polimorfizm
mavjud bo’lishi kerak degan xulosaga kelindi. Polimorfizmga yorqin misol bo’ladigan modda
qalayidir. U ikki xil kristall tuzilishda mavjud bo’la oladi: oddiy metall- oq qalayi 13, Z + S
dan yuqorida turg’un bo’ladi (β-qalayi), mazkur temperaturadan pastda kul rang (tussiz)
qalayi (α - qalayi) turg’un bo’ladi. Oq qalayi kristalining panjarasi hajmiy makazlashgan
tetragonal panjaradir, kul rang(tussiz) qalayi panjarasi esa olmosnikiga o’xshash,
bunda
kovalent bog’lanish mavjud, u yarimo’tkazgichlik xossasiga ega. Mos ravishda β va α -
qalayining zichliklari 7,3 g/sm
3
va 5,8 g/sm
3
.
Qalayining hajmi β fazadan α fazaga o’tishda (polimorfizm o’tishda) 25% ga ortadi va α
-qalayidan yasalgan buyum yemirilib ketadi. Bu xodisa sovuq tushganda yuz beradi. Bunday
xodisaga «qalay vabosi» deb nomi berilgan. Yaxlit bir kristall tuzilishga ega bo’lgan kristallar
monokristallar deyiladi. Boshqacha aytganda, ular bir kristall donadir. Aloxida sharoitda
ularni o’stirish mumkinligi to’g’risida yuqorida aytildi. Ammo, amalda uchraydigan kristall
Международный научный журнал № 3 (100), часть 1
«Научный импульс» Октябрь, 2022
698
jismlar, masalan, metallar, bir-biriga yopishgan juda ko’p
sondagi mayda kristall
donachalardan iborat polikristallar bo’ladi.
