Kremniy sirtidagi marganes oliy silitsidining elektrofizik va fototermik xususiyatlari

Ushbu kitob Oʻzbekiston Respublikasi Namangan muhandislik-texnologiya instituti huzuridagi ilmiy darajalar beruvchi Ilmiy kengashda fizika-matematika fanlari boʻyicha falsafa doktori (PhD) dissertatsiyasining avtoreferatidir. Doktorant Qurbonaliyev Qobiljon Qosimjon oʻgʻlining dissertatsiyasi "Kremniy sirtidagi marganes oliy silitsidining elektrofizik va fototermik xususiyatlari" mavzusiga bag'ishlangan. Avtoreferatda tadqiqotning dolzarbligi, uning ilmiy yangiligi, amaliy ahamiyati, tadqiqot natijalarining joriy qilinganligi, shuningdek, asosiy xulosalar bayon etilgan. Tadqiqotda marganes oliy silitsid – kremniy strukturasi asosida termobatareyalarni va infraqizil nur fotopriyomniklarni yaratish texnologiyasi ishlab chiqilgan.

Asosiy mavzular

Kirish: Dissertatsiya mavzusining dolzarbligi va zarurati. Jahonda, qayta tiklanuvchi energiya manbalari ichida istiqboli bilan ajralib chiqadigan tejamkor, tannarxi arzon termobateriyalarni yaratish boʻyicha koʻplab tadqiqotlarni olib borish va ularni iqtisodiyotning barcha sohalarida qoʻllash elektronikaning yetakchi yoʻnalishlardan biri boʻlib qolmoqda. Xususan, olimlar tomonidan tadqiqot ishlari olib borilayotgan marganes oliy silitsid – kremniy strukturali termobatareyalar oʻzining qisqa vaqtda taraqqiyot yo'lidagi yuqori natijalarga erishmoqda. «Energiya tejamkor, tannarxi arzon, ekologik jihatdan toza va samarador bo'lgan termobatareyalar yaratishni» hamda ularni amaliyotga joriy etishni taqozo etadi.
Tadqiqotning mavzuga mosligi: Mazkur dissertatsiya ishi, respublika fan va texnologiyalar rivojlanishining III. “Energiya, energiya resurslarini tejash, transport, raketa va kosmik texnikasi, aviatsiya, robototexnika, mashinasozlik va asbobsozlik, zamonaviy elektronika, mikroelektronika, fotonika, elektron asbobsozlikni rivojlantirish" dagi ustuvor yo'nalishlarga muvofiq bajarilgan.
Muammoning oʻrganilganlik darajasi: Marganes oliy silitsid – kremniy tizimini oʻrganish boʻyicha soʻnggi yillarda dunyodagi olimlar va mutaxassislar koʻplab tadqiqotlar olib bormoqdalar. Amerikalik olimlar I.Boren va A.Fogel hamda germaniyalik olim M.Binneves va boshqalarning ilmiy maktablarida marganes silitsidlarining hosil boʻlishidagi fazalar oʻtishi, yarimoʻtkazgich materiallar, shu jumladan, kremniy sirtida hosil boʻlgan silitsidda marganes atomlarining turli xil konsentratsiyada boʻlishi va ular hosil boʻlgan marganes silitsidlarining elektrofizik hamda fizik-kimyoviy xususiyatlarini kuchli ta'sir qilishi koʻrsatib berilgan. Rossiyalik olimlardan V.K.Zaysev (Fizika-texnika instituti, Sankt-Peterburg), O.S.Orexov (Kristollagrafiya instituti, Moskva sh.) va boshqalar tomonidan kremniy sirtida marganes atomlari 13 xildan ortiq silitsidlarni hosil qilishi, ularni ichida eng ko'p tarqalgani Mn4Si7 tarkibidagi marganes oliy silitsidi ekanligi va uning elektrofizik xususiyatlari yarimoʻtkazgich materiallar singari boʻlishini aniqlaganlar.
Tadqiqotning maqsad va vazifalari: Maqsad: Marganes oliy silitsid – kremniy strukturasini olishning takrorlanuvchi texnologiyasini yaratish hamda ular asosidagi termobatareyalarning elektrofizik va fototermik xususiyatlarini oʻrganishdan iborat. Vazifalar: monokristall kremniy sirtida marganes oliy silitsidi qatlamini olish va olingan qatlam tarkibidagi marganes kirishma atomlarining konsentratsiyasini boshqarishning termodinamik shartlari va texnologik bosqichlarini aniqlash; monokristall kremniy sirtida oʻstirilgan marganes oliy silitsididagi marganes atomlarining miqdorini hamda silitsid qatlamining qalinligi va qattiq faza holatini boshqarib, MnxSi₁−x – Si < Mn > Mn4Si₁-x tuzilishidagi strukturalarni olishning takrorlanuvchi texnologiyasini yaratish; marganes oliy silitsid – kremniy oʻtish chegarasida haroratni elektr kuchlanishga aylantirish koeffitsiyenti a-ning qiymatiga infraqizil nurlanishning ta'sirini oʻrganish; marganes oliy silitsidining elektrofizik parametrlarini keng harorat T = 77 ÷ 900K oralig'ida oʻrganib termoelektr yurituvchi kuchlanish koeffitsiyentining qiymatini aniqlash va samaradorligi yuqori boʻlgan termobatareyalarning yaratish imkoniyatlarini ochib berish; kremniy asosida olingan marganes oliy silitsidining elektrofizik va fototermik parametrlarini tadqiq etib, termoelektr kuchlanishni hosil boʻlishining fizik mexanizmini yaratish; monokristall kremniy sirtida hosil qilingan marganes oliy silitsidi asosida haroratni elektr kuchlanishga aylantiruvchi samaradorligi yuqori boʻlgan termobatareyalar va sezgirligi yuqori boʻlgan infraqizil nur fotopryomniklarni yaratish imkoniyatlarini ko'rsatib berish.
Tadqiqotning ilmiy yangiligi: ilk bor, monokristall kremniy sirtida o'stirilgan marganes oliy silitsidi tarkibidagi marganes kirishma atomlarining konsentratsiyasini diffuziya vaqti (t = 0,5 - 2 soat va haroratini T = 950 ÷ 1200°C) oʻzgartirish orqali boshqarish imkoniyati aniqlangan; monokristall kremniy sirtida marganes oliy silitsidi qatlamidagi marganes atomlarining miqdorini, silitsid qatlamining qalinligini hamda kristall tuzilish holatini boshqarish asosida ilk bora Mn4Si7 - Si < Mn > - Mn4Si7 tuzilishidagi strukturalarni marganes atomlarini vakuumda diffuziya qilish orqali olishning takrorlanuvchi texnologiyasi yaratilgan; ilk bor, kremniy sirtida olingan marganes oliy silitsidining termo EYuK ni qiymati IQ nurlarni λ = 0,2 ÷ 20mkm (hv = 6,2 ÷ 0,62 eV) toʻlqin uzunligi oralig'ida yuqori va turg'un (oʻzgarmas) boʻlishi, haroratni elektr kuchlanishga aylantirish koeffitsiyenti λ = 10,6 mkm toʻlqin uzunligida eng katta S = 500 ÷ 2000 mkV/Vt qiymat oralig'ida va termo EYuK koeffitsiyentining oʻrtacha qiymati a = 360 mkV/K ga teng boʻlishi aniqlangan; ilk bor marganes oliy silitsidining elektrofizik parametrlari keng harorat T = 77 ÷ 900K oralig'ida oʻrganilganda termoelektr yurituvchi kuchlanish koeffitsiyentining oʻrtacha qiymati a ≈ 360 mkV/Kga teng boʻlishi nazariy hisoblardan aniqlandi; kremniy sirtida marganes kirishma atomlarini diffuziya qilganda marganes oliy silitsidini shakllanishining fizik mexanizmi taklif etildi; monokristall kremniy sirtida hosil qilingan marganes oliy silitsidi asosida haroratni elektr tokiga aylantirish samaradorligi yuqori boʻlgan termobatareyalarni, hamda sezgirligi yuqori boʻlgan infraqizil nur fotopryomniklarni yaratish imkoniyatlari tadqiqotlar natijalari asosida koʻrsatib berildi.
Tadqiqotning amaliy natijalari: Marganes atomlarining turli konsentratsiya qiymatida MnxSi₁−x − Si < Mn > - MnxSi₁-x strukturalarini olishning termodinamik shartlari va texnologik bosqichlari ishlab chiqilgan; Mn4Si7 – Si < Mn > Mn4Si7 strukturalar asosida yupqa qatlamli termobatareyalarni hamda sezgirligi yuqori IQ nur fotopriyomniklarni yaratish imkoniyatlari koʻrsatilgan.
XULOSA: Ilk bor monokristall kremniy sirtida o'stirilgan marganes oliy silitsidi tarkibidagi marganes kirishma atomlarining konsentratsiyasini boshqarishning termodinamik shartlari va texnologik bosqichlari (T = 950 ÷ 1200°C haroratda, t=0,5÷1 soat marganes kirishma atomlarining bug' holatdagi bosimi) aniqlandi. Monokristall kremniy sirtida o'stirilgan marganes oliy silitsidida marganes atomlarining konsentratsiyasini hamda silitsid qatlamining qalinligi va kristall holatini boshqarish asosida bazasining solishtirma qarshiligi turli qiymatlarda boʻlgan Mn4Si7 – Si < Mn > Mn4Si7 tuzilishidagi strukturalar olindi. Kremniy sirtida o'stirilgan marganes oliy silitsidining element tarikibi va kremniy sirtda hosil boʻlgan qatlam topologiyasi texnologik jarayonning harorati va vaqtiga bog'liq oʻzgarishining qonuniyati aniqlandi. Ilk bor marganes oliy silitsidi hosil qilgan termo EYuK ning qiymati monoxromatik yorug'likning λ = 0,2 ÷ 20mkm (hv = 6,2 ÷ 0,62 eV) to'lqin uzunligi oralig'ida hosil boʻlishi, bunda haroratni kuchlanishga aylantirish koeffitsiyenti λ = 10,6 mkm toʻlqin uzunligida eng katta S = 500 ÷ 2000 mkV/Vt qiymatga teng boʻlishi, hamda termo EYuK koeffitsiyentining qiymati a = 360 mkV/K ga va tezkorligi t ≤ 10-12s boʻlishi aniqlandi. Marganes oliy silitsid – kremniy oʻtish chegarasida hosil boʻlgan termoelektr yurituvchi kuchlanishning qiymatiga infraqizil nur ta'sir qilganda ma'lum fotonlar energiyasi (hv = 0,62 ÷ 6,2eV) va T = 77 ÷ 900K harorat oralig'ida oʻzgarmasdan turg'un qolishi aniqlandi. Birinchi marotaba kremniy sirtida o'stirilgan marganes oliy silitsidi asosida hosil qilingan Mn4Si7 - Si < Mn > -tuzilishidagi strukturaning o'sishini fizik mexanizmi ilmiy asoslandi. Monokristall kremniy sirtida hosil qilingan marganes oliy silitsidlari asosida haroratni elektr tokiga aylantiruvchi samaradorligi yuqori boʻlgan termobatareyalarni hamda infraqizil nurlarga sezgirligi yuqori boʻlgan fotopriyomniklarni yaratish imkoniyatlari koʻrsatib berildi.