CC BY
2Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 3 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 3 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 3 | 2024 год
MoO3/Mo NANOTUZULMALARINI OLISH VA ULARNING ELEKTRON TUZILISHI VA
OPTIK XOSSALARINI O'RGANISH
Allayarova Gulmira Xolmuratovna,
Fizika -matematika fanlari bo'yicha falsafa doktori (PhD), dotsent, Qarshi davlat universeteti "Nazariy va eksperimental fizika kafedrasi dotsenti
Buronov Nurlibek Rustam o'g'li,
Fizika fakulteti Transport logistikasi 3- kurs talabasi
Zaripov Shuxrat Sobirjon o'g'li,
Fizika yo'nalishi 2- kurs magistranti
Annotatsiya. Bu ishda ikkilamchi elektronlar spektroskopiyasi hamda fotoelektronlar spektroskopiyasi kompleks usullaridan foydalanib, Mo ga O2+ ionlarini bombardimon qilish usuli orqali Mo ni yuzida hosil qilingan MoO3 nanotuzilmalarining elektron tuzulishi va fizik - optik xususiyatlari o'rganilgan. Hosil bo'lgan MoO3 nanotuzilmasining taqiqlangan zona kengligi Eg = 3,4 eV yuzasining notekisligi esa 1,5 nm. Toza Mo ga O2+ ionlarini implantatsiya qilinganda valent elektronlarning valent zonalarda joylashish zichliklar i o'zgarib borishini ko'rsatdi. Olingan spektrlardan ko'rinadiki valent elektronlar valent zonalarda joylashganda turli zichliklar bilan joylashar ekan va bu hosil bo'lgan spektrlar maksimum va minimumlarida yanada yaqqolroq namoyon bo'ldi.
Kalit so'zlar: ion implantatsiya, termik oksidlash, ikkilamchi elektronlar spektroskopiyasi, nanotuzilmalar.
Kirish. Molibden va molibden oksidi nanotuzilmalari turli sohalarda keng qo'llaniladi. Masalan mikro -elektronika optoelektronika va elektronika sohalarida, turli hil displeyevlar olishda, sensorlarda va organik ko'yosh elementlarida MDP va PDP tuzilmalar olishda bundan tashqari integral sxemalar olishda tranzistorlarda keng qo'llaniladi[1-4].
Hozirgi vaqtgacha adabiyotlardan ma'lumki shisha ustida termik oksidlash usullari orqali va magnitron changlatish usullari orqali hamda MoO3 tayyor kukunlari orqali ularning foton-elektron ta'sirida uning optik va emissiya va elektrofizik xususiyatlari o'rganib kelingan. Biroq Mo yuzida termik oksidlash va ion implantatsiya usullari orqali hosil qilingan MoO3 nanoplenkalarining qalinligini tarkibini va yuza morfologiyasi fizik xususiyatlari haqida to'liq ma'lumotlar mavjud emas[5-10].
Biz bu ishda Mo ni O2+ ionlari bilan ion implantatsiya qilish usuli orqali hosil bo'lgan MoO3 nanoplenkalarining tarkibi, zona energetik prametrlari va valent elektronlarning valent zonalarda joylashish
zichligini o'rgandik. Ushbu ishda termik oksidlash usuli va ion implantatsiya usullari bir biriga solishtirib o'rganildi.
Nazariy tadqiqot metodologiyasi. Nishon sifatida monokristall tuzulishdagi Mo(111) namunasi olingan. Shaybasimon qilib qirqilgan namunaning diametri ~ 10 mm va qalinligi ~ 0,3 mm ga teng. Namuna yaxshilab shlifovka qilingach uni almaz pastasi yordamida yaxshilab tozalanib olindi. Yaxshilab tozalangan namunani sirtini spirt bilan tozalab artib, yuqori vakuumli 2 ta kameradan iborat bo'lgan qo'rilmaga joylashtirildi. Qo'rilmaning 1-kamerasida termik oksidlash va ion implantatsiya jarayonlari amalga oshirildi, 2- kamerasida esa bir qancha metodlar asosida; hosil bo'lgan nanoplenkalarining tarkibi, elektron tuzulishini Oje elektronlar spektroskopiyasi va optik xususiyatlari va energetik parametrlarini (UFES) Ultrabinafsha nurlar spektroskopiyasi yordamida, sirt morfologiyasi va kristall tuzulishini (AKM) atom kuchlanishli
57
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 3 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 3 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 3 | 2024 год
mikroskop va sekin elektronlar defraksiyasi usuli yordami o'rganildi[11-16].
Termik oksidlantirishdan oldin namunani 10-2 Pa T= 2000 K da uzoq vaqt 25-30 soat qizdirib tozalab olindi. Keyin esa T= 2200 K ga impulsli qizdirib olindi. Maxsus gaz balonni yordamida namunani yuzasiga ^ < 150 ostida gaz molekulalari yuborildi. Gaz molekulalari yuborilganda namuna bir vaktda T= 850 K ga qizdirib turildi. O2 molekulalari kelib namunani yuzasiga utirdi va optimal T= 850 K qalinligi 60 Â bo'lgan MoO3 nanoplenkasi hosil qilindi. Hosil bo'lgan nanoplenkaning tarkibi birjinsli bo'lmadi va bo'ndan tashqari nanotuzilma orolcha o'sdi. Shuning uchun 2- usul ion implantatsiya usulida MoO3 nanotuzilmalarini hosil qilib olindi. Bu usulda termik oksidlash kabi namunani oldin T= 2000 K da 10-2 Pa uzoq vaqt 25-30 soat qizdirib tozalab olindi. Keyin esa T= 2200 K ga impulsli qizdirib olindi. Keyingi bosqich O2 molekulalarini elektron bombardimon qilish orqali kislorod molekulalari O2+ ionlariga aylantirilib namunaningyuzasiga nisbatan ? < 10- 150 ostida O2+ ionlarini energiyalarini E= 1, 3, 5 roB va turli dozalarda D = (4-8) • 10 17 sm "2 namunaning yuzasiga yuborildi. Ion implantatsiya jarayonida ham namuna bir vaqtda optimal harorat T= 850 K ga qizdirib turildi[17-21].
Ion implantatsiya jarayonida ionlarning E = 1keV bo'lganda O2+ ionlari namunaning yuzasiga yaqinrok sohalariga keradi va hosil bo'lgan MoO3 nanotuzilmaning qalinligi 30 Â ni tashkil etdi. Ionlarning energiyasi E = 3keV bo'lganda O2+ ionlari namunaning yuza osti qatlamlariga kerib bordi va hosil bo'lgan nanotuzilma qalinligi 60 Â ni, E = 5keV bo'lganda esa 90 Â qalinlikdagi nanotuzilmalar hosil qilib olindi. Hosil qilingan MoO3 nanotuzilmasining tarkibi birjinsli va tuzilmalar orasida o'tish qatlamlari deyarli hosil bo'lmadi. Demak xosil bo'lgan MoO3 nanotuzilmasining yuza morfologiyasi 1- rasmda keltirilgan[17].
l.Rasm. Ion implantatsiyasi natijasida olingan qalinligi 60 Â M0O3 nanoplyonkasi yuzasi: a - tasvir atom kuchi mikroskopi yordamida olingan ; b -elektron diffraktsiya naqsh (tez elektron diffraktsiya)[17].
Rasmdan ko'rinadiki Atom kuchlanishli mikroskop (AKM) yordamida olingan tasvir MoO3 nanotuzilmasining yuza notikesligini va chukkilardan iborat ekanligi (1,5 nm) va sekin elektronlar defraksiyasida (SED) olingan tasvir hosil bo'lgan nanotuzilma polikristall to'zulishda ekanligini qo'rsatdi.
Natijalar va muhokamalar. Quyidagi 2-rasmda toza Mo va ion implantatsiya usulida hosil qilingan MoO3 nanotuzilmalari uchun olingan Oje spektrlar keltirilgan.
58
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 I Son: 3 I 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 3 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 3 | 2024 год
2-Rasm. a) Toza Mo (111): uchun b) O2+ ionlarini energiyasi 1 keV va dozasini 4 x 1017 sm-2 implantatsiya qilib haroratni 850 K qizdirib turilganda hosil bo'lgan MoO3 nanotuzilmasi uchun Oje spektrlari[21]
Chizmadan kurinadiki toza Mo da olingan Oje spektrlar chuqqilarining siljishlari Mo va O2+ ionlari bilan o'zaro bog' hosil qila boshladi deyishimiz mumkin. Termik oksidlash usulini ion implantatsiya usuliga solishtirib o'rganilganda ion implantatsiya usulida ionlarning energiyasini boshqarish imkonini va bu orqali nanotuzilmalarning qalinligini va ko'p qatlamli tizimlar hosil qilish imkonini berdi. Qo'yidagi 3- rasmda termik oksidlash usuli va ion implantatsiya usullarida olingan nanotuzilmalarni tarkibidagi O2+ uchun konsentratsiya taqsimotlari keltirilgan.
Rasmdan kurinadiki (2-igri chiziq)termik oksidlash usulida 60 Â qalinlikda olingan naotuzilmaning o'tish qatlami ham 60 Â ni tashkil etdi. Ion implantatsiya usulida hosil qilingan nanotuzilmada esa (1- igri chiziq) o'tish qatlamlari o'tish qatlamlari juda kam hosil bo'ldi va stixiometrik tarkibi butun xajm va yuza bo'yicha buyicha deyarli bir hil bo'ldi. Keyingi 4- rasmda esa toza Mo va MoO3 nanotuzilmalari uchun fotoelektron spektrlari keltirilgan.
3 - Rasm. Kislorod ionlarini turli energiyalarda E0, keV: 1 - 1; 2 - 3; 3 - 5-3 va 1; ionlar dozasini tuyinish dozasida D=21017sm-2 60 Â qalinlikda MoO3 hosil bo'lishida O2+ ionlarining atom konsentratsiya taqsimotlari keltirilgan[17].
Есв, эВ -6 -4 -2
4- Rasm. Toza Mo uchun fotonlarni energiyasini 1 -10.8 ; 2 - MoO3 nanotuzilmasi uchun fotonni energiyasi 15.6 eV da valent zona uchun spektrlari[21].
Rasmdan ko'rinadiki toza Mo ga (1- igri chiziq) fotonlarni energiyasi 10,8 eV qilib yuborilganda valent elektronlarning valent zonalardagi taqsimot spektrlari keltirilgan. Toza Mo ga O2+ ionlarini implantatsiya qilinganda valent elektronlarning valent zonalarda joylashish zichliklar i o'zgarib borishini ko'rsatdi.
59
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific Электронный научный журнал "Потомки Аль-
journal of Fergana branch of TATU named after Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени
Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252
Vol: 1 | Iss: 3 | 2024 year Том: 1 | Выпуск: 3 | 2024 год
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 3 | 2024-yil
Olingan spektrlardan ko'rinadiki valent elektronlar valent zonalarda joylashganda turli zichliklar bilan joylashar ekan va bu hosil bo'lgan spektrlar maksimum va minimumlarida yanada yaqqolroq namoyon bo'ldi.
Xulosa. Shunday qilib bu ishda birinchi marta termik oksidlash va ion implantatsiya usullari yordamida hosil qilingan qalinligi 30-100 Â bo'lgan nanotuzilmalarning tarkibi va yuza nokesligi, zona energetik parametrlari o'rganilib quyidagi xulosalarga kelindi. Termik oksidlash usulida hosilgan qilingan MoO3 nanotuzilmasini hosil bo'lishida o'tish qatlamlar ko'proq hosil bo'ldi va bo'nga sabab ularning tarkiblari birjignsli bo'lmaganligidadir. Ion implantatsiya usulida olingan MoO3 nanotuzilmalari esa elementar va kimyoviy tarkiblari 30-100 Â bo'lgan qalinliklar orlig'ida deyarli bir jinsli nanotuzilma hosil bo'ldi. Bir jinsli bo'lgan nanotuzilmaning zona energetik parametrlari va valent elektronlarning valent zonada joylashish taqsimotlari o'rganilganda 4 ta maksimumdan iborat spektrlar hosil bo'ldi. Bundan kelib chiqib biz valent zonada joylashgan valent elektronlarni turli zichliklar bo'yicha joylashishi mumkin degan xulosaga keldik.
Adabiyotlar ro'yhati
1. Коршунов А.В. // Размерные и структурные эффекты в процессах окисления металлов: монография.Томск, 2013. 360 с.
2. Миннеханов А.А., Вахрина Е.В. Константинова Е.А.,Кашкаров П.К. // Письма в ЖЭТФ. 2018. Т. 107. Вып. 4. С. 270.
3. Surovoi E.P., Surovaia V.E., Bugerko L.N. // J. Phys.Chem. A. 2013. V. 87. № 5. P. 826.
4. Ковивчак В.С., Панова Т.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2016. № 12. С. 41.
5. Гаврилов С.А., Белов А.Н. Электрохимические процессы в технологии микро-и наноэлектроники.М.: Высшее образование, 2009. 272 с.
6. Буназаров Д.Б., Касымов А.Х., Нормурадов М.Т., Пугачева Т.С. // Радиотехника и электроника. 1976.№ 7. С. 21.
7. Суровой Э.П., Суровая В.Э., Бугерко Л.Н. // Журн.физ. химии. 2013. Т. 87. № 5. С. 842.
8. Chary K.V.R., Reddy K.R., Gurram K. et al. // J. Catal.200. V. 226. № 2. P. 283.
9. Scanlon D.O., Watson G.W., Payne D.J. et al. // J. Phys.Chem. C. 2010. V. 114. P. 4636.
https://doi.org/10.1021/jp9093172
10. Kang M., Oh E., Kim I. et al. // Current Appl. Phys. 2012. V. 12. P. 489. doi . 2011. 08. 007
https://doi.org/10.1016/ j.cap
11. Bohne N.Y., Shevchenko F., Prokert J. // Nucl. Instrum.Methods Phys. Res. B. 2005. V. 24. Iss. 1-2. P. 157.
12. Bernd R., Claus H., Bernd R. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2000. V. 160. Iss. 3. P. 363.
13. Alov N.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B.2007. V. 256. Iss. 1. P. 337.
14. Ivna K., Piltaverlavana J., Badovinac R. // Appl. Surf.Sci. 2017. V. 425. P. 416.
15. АловН.В., ЛеоновМ.П. // Физика и химия обработки материалов. 1986. Т. 6. № 6. С. 94.
16. Умирзаков Б.Е., Ташмухамедова Д.А., Гулямова С.Т.,Аллаярова Г.Х. // ЖТФ. 2020. Т. 90. Вып. 5. С. 831.
17. Isakhanov Z.A., Mukhtarov Z.E., Umirzakov B.E., Ruzibaeva M.K. // Tech. Phys. 2011. V.56. Iss. 4. P. 546.
18. Donaev S.B., Djurabekova F., Tashmukhamedova D.A., Umirzakov B.E. // Phys. Stat. Sol. C.2015. V. 12. Iss. 1-2. P. 89.
19. Эргашов Ё.С., Ташмухамедова Д.А., Раббимов Э. //Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2015. № 4. С. 38.
20. Алиев А.А., Шалимов З.Т. // Поверхность. Рентген.,синхротр. и нейтрон. исслед. 2003. № 8. С. 105.
21. Умирзаков Б.Е., Исаханов З.А., Рузибаева М.К., Ёркулов Р.М. // ЖТФ. 2019. Т. 89. № 6. С. 935.
60
