13
1.2. Epitaksial geterostrukturalarning xossasi va qo’llanilishi
Grekcha epi (-ga) va taxis (-tartib) so’zlaridan hosil bo’lgan
epitaksiya
so’zi orqasida yupqa monokristal taglikda tartibli strukturali yupqa qatlamlarni
boshqaruvli o’stirish tushuniladi. Albatta epitaksial qatlamlar kristal strukturasi
taglik strukturasini hosil qiladi. Epitaksial qatlam va taglik tarkibi farq qilishi
mumkin, biroq epitaksial o’sishning zaruriy sharti panjara doimiysi qiymatining
yaqinligidir.
Epitaksial strukturalar quyidagi xossalari bilan farqlanadi:
1. Strukturaviy tuzilishi darajasi, nuqsonlarning va kirishmalarning yo’qligi
bo’yicha epitaksial qatlamlar (jumladan, taglik materiali ham) hajmiy
materiallardan ancha afzaldir.
2. O’stirilayotgan qatlamlar kimyoviy tarkibi
boshqarila oladigan tarzda
o’zgarishi mumkin (pog’onali kabi, ham tekis). Bu esa oldindan berilgan xossali
materiallar olish imkonini beradi. Texnologiya yana o’sish jarayonida
to’g’ridan-to’g’ri boshqariluvchan legirlash imkonini beradi.
3. Epitaksiya turli tarkibli navbatma-navbat o’stirish imkonini beradi,
bunda atom-keskin chegaralar mavjudligidan qatlamlar qalinligi atom
o’lchamlarigacha kamayishi mumkin. Shunday yo’l bilan o’stirilgan strukturalar
(kvant o’ralar, yuqori panjaralar) hajmiy materiallarda bo’lmaydigan ulkan fizik
xossalarga ega bo’ladi.
Epitaksial qatlam sirti sifati taglikning dastlabki sirti sifatidan ancha
afzaldir. Bu deyarli atomar yassi geterochegaralarning
strukturasini yaratish
imkonini beradi. Ushbu xususiyatlar tufayli, epitaksial geterostrukturalar
quyidagi elektr va optik xossalarga ega:
1. Epitaksial qatlamlarning yuqori strukturaviy tuzilishi erkin tashuvchilar
sochilishini ancha kamayishiga va shuning bilan birga materialda elektr
siljuvchanlikni ham kamayishiga olib keladi.
2.
Elektronlar, kovaklar va eksitonlar uchun tutqich bo’lgan nuqson va
kirishmalar
miqdorining
o’ta
kamligidan
epitaksial
strukturalar
lyuminessensiyaning yuqori kvant chiqishi bilan farq qiladi, bu esa ular asosida
14
yaratilgan geterolazerlar va yorug’lik diodlari ish samaradorligini keskin
oshiradi.
3. Yupqa epitaksial qatlamlarning energetik strukturasi ko’p jihatdan bir
tekis kvantlanish effekti bilan aniqlanib, bu qatlam qalinligini o’zgartira
borib
yo’naltirilgan holda ularning optik xarakteristikalarini o’zgartiradi.
4. Yarimo’tkazgichli epitaksial geterostrukturalar tez elektr va optik
dinamikasi bilan xarakterlanib, u yuqori tezlikli elektron va hisoblash
qurilmalarini yaratish uchun o’ta muhimdir.
Elektronikada epitaksial strukturalarni qo’llashga yuqori tezlikli maydon
tranzistori misol bo’la oladi. Bunday tranzistorlarda
tok epitaksial qatlam
tekisligida oqadi va tranzistorning qayta ulanishi chegaraviy chastotasi tokning
oqish tezligi bilan, ya`ni tashuvchilar siljuvchanligi bilan aniqlanadi. Yuqorida
qayd etilganidek, zamonaviy epitaksial texnologiya
juda past konsentratsiyali
nuqsonga ega qatlamlar o’stirish imkonini berib, ular harakatlanuvchi
tashuvchilarni socha oladi. Bunda sochuvchining asosiy rolini tashuvchilarni
qatlamga o’tkazuvchi ligerlovchi kirishma o’ynay boshlaydi. Bunday sochilishni
oldini olish uchun to’g’ridan-to’g’ri o’tkazuvchan qatlam emas,
katta
taqiqlovchi zona (baryer qatlam) bilan xarakterlanuvchi qo’shni qatlamlar
ligerlanadi. Erkin tashuvchilar energiyasini yo’qotgan holda ligerlangan baryer
qatlamdan kirishmaga ega bo’lmagan o’tkazuvchan qatlamga ketadi va unda
katta tezlik bilan tarqaladi.
Epitaksial geterostruktura asosida yaratilgan optik va optoelektron
asboblarga misol yarimo’tkazgichli yorug’lik diodi va geterolazerdir. Yorug’lik
diodi p-n o’tishdan iborat bo’lib, unda turli ishorali
tashuvchilar fazoviy
ajralganroq. P-n o’tish orqali tok o’tganida elektronlar va kovaklar bitta fazoviy
sohada bo’ladilar va yorug’lik kvantini chiqarib rekombinatsiyalanishi mumkin.
P-n o’tishni shakllantiruvchi epitaksial qatlamlarning yuqori samarali
bo’lishlariga imkon beradi. Agar yorug’lik diodlari tomonlarida yassi parallel
ko’zgular qilinsa, ya`ni rezistor yaratilsa, u holda asbob stimullangan nurlanish
generatori – geterolazerga aylanadi.
