«Нанокеуектікремнийдің тунелді өткелінен құралған шалғай - барьерлік sno2/n-si күн элементін зерттеу»

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 60 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Сайланбек Серікбек

«НАНОКЕУЕКТІКРЕМНИЙДІҢ ТУНЕЛДІ ӨТКЕЛІНЕН ҚҰРАЛҒАН ШАЛҒАЙ - БАРЬЕРЛІК SNO ₂ /N-SI КҮН ЭЛЕМЕНТІН ЗЕРТТЕУ»

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

050611- «Астрономия» мамандығы

Алматы 2012

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Физика - техникалық факультеті

Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

«Қорғауға жіберілді»

Кафедра меңгерушісіПриходько О. Ю.

«НАНОКЕУЕКТІКРЕМНИЙДІҢ ТУНЕЛДІ ӨТКЕЛІНЕН ҚҰРАЛҒАН ШАЛҒАЙ - БАРЬЕРЛІК SNO ₂ /N-SI КҮН ЭЛЕМЕНТІН ЗЕРТТЕУ»

050611-«Астрономия» мамандығы бойынша

Орындаған Сайланбек С.

Ғылыми жетекшісі Диханбаев К. К.

ф. м. -ғ. к.

Норма бақылаушы Тлеубаева И. С.

РЕФЕРАТ

Көлемі 65 беттен тұратын бітіру жұмысының құрамына 32 сурет, 2 кесте қолданылған әдебиеттер тізімі кіреді.

Негізгі ұғымдар:

Күн элементі, кеуек кремний үлпісі, Шотки-барьері, вольт-амперлік сипаттамасы, спектрлік сипаттамасы, пульверизация әдісі.

Жұмыстың мақсаты Беттік барьерлі /n-Si күн элементінің тунелді өткелінен тұратын қондырғының құрылымын қалыптастыру және оның фотоэлектрлік қасиеттерін зерттеу болып табылды.

Мақсаттың шешімін табатын әдістер:

1) n-Si төсенішінің бетіне нанокеуек кремний үлпісін электрохимиялық анодттау тәсілімен орнату.

2) SnO ₂ қабатын пульверизация әдісімен SnCl ₄ :этилацетат ерітіндісі арқылы кеуек кремний бетіне қалыптастыру

3) Фронтальды және тыл жағындағы контактлерін құрастыру

4) Дайындалған SnO ₂ /n-Si күн элементін фотоэлектрлік қасиеттерін зерттеу.

Бұл үдерісте SnO ₂ қабыршағы зерттеушілерді үш қасиетімен қызықтырады. Біріншіден бұл қабаттың ерекшілігі ток өткізгіш қаблеттілігі және толқын ұзындығының кең диапазонындағы жарық өткізгіштігі, сонымен қатар SnO ₂ қабаты, n-Si жартылай өткізгішімен энергетикалық гетероқұрылымын қалыптастырады.

Беттік барьерлік күн элементін жасау оңай және жеңіл, өйткені p/n - ауысуындағыдай жоғарғы температуралық өңдеулер жүргізілмейді және де басқада химиялық желімдеулер ықшамдалған. Болашақта бұл технологиялық қалыптастыру әдісі күн элементінің жасалу өндірісін арзандатады.

Бітіру жұмысы Нанокеуекті кремнийдің тунелді өткелінен құралған шалғай - барьерлік SnO ₂ /n-Si күн элементін зерттеу.

Бұл материалдағы негізгі алынған тәжірибелік нәтижелер Халықаралық студенттер мен жас ғалымдардың конфененциясында (23-25 апрель 2012 жыл) талқыланды.

Глоссарий

ПӘК - пайдалы әсер коэффициенті

ξ -толықтыру коэффициенті

U _xx - бос жүріс кернеуі

I _kz - тұйықталған токтың мәні

- жабық зонасы

P _max - жарықтың қуаты

SnO ₂ - қалайы тотығы

SiO ₂ - кремний тотығы

por-Si - кеуек кремний

n-Si - n типті кремний

SnO ₂ /n-Si - қалайы тотығымен n типті кремний өткелі

SnCl ₄ -төртхлорлы қалайы

ITO - индий қалайы тотығы

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

1. БАСТЫ БӨЛІМ

1. 1 Кремний күн элементі туралы жалпы мәлімет

1. 2 Күн элементінің жұмыс істеу принципі

1. 3 SnO ₂ мөлдір қабатының оптикалық қасиеттері

1. 4 SnO ₂ -Si беттік барьерлік құрылымдары

1. 5 Кеуек кремнийдің айрықша қасиеттері

2. ТӘЖІРИБЕ МЕТОДИКАСЫ

2. 1 Кеуек кремний қабаттарын қалыптастыру әдісі

2. 2 SnO ₂ кері шағылысу қабатын қалыптастыру әдісі

2. 3 SnO ₂ /por-Si/n-Si құрылымын орнату

2. 4 Алынған күн элементінің спектралдық сипаттамасын түсіру

әдісі

2. 5 Жасалынған күн элементінің вольтамперлік cипаттамасын

түсіру тәсілі

3. ТӘЖІРИБЕ НӘТИЖЕСІН ТАЛҚЫЛАУ

3. 1 Кеуек кремний үлпісінің оптикалық қасиеттері

3. 2 Алынған күн элементінің спектралдық сипаттамасын зерттеу

3. 3 Жасалынған күн элементінің вольтамперлік сипаттамасын зерттеу

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

КІРІСПЕ

Ғалымдардың болжамы бойынша, көмір, мұнай және табиғи газ, яғни адамзаттар дағдыланған сол энергия көздері, экономикасы мол елдерге қатынасты әлі де 50-60 жылға дейін жетеді. Бүгін көп елдердің үкіметтері қосымша электр көздерін іздестіруде белсенді қаржы салынып жатыр, айталық күн энергиясын дамытуда. Ғаламдық энергетика мәселелерін шешуде шет елдің және Казақстанның қөптеген үлкен және кіші компанияларының қүш салуының арқасында қол жеткізіп отыр. Бұған Қазақстанның жоғары оқу орындары да, қалыспай ат салысып отыр.

Күн элементін құрастыруда әртүрлі технологиялық шешімдері бар, айталық барлық күн элементтерін жасауда, кремний жартылай өткізгішінің p-n ауысуымен тығыз байланысты екені белгілі . Диффузиялық p-n ауысуы 900-1000°С жоғарғы температуралық режімінде жүргізіледі, бұл көп энергия қуатын жұмсауға, технологиялық үдерістердің ұзартылуына алып келеді.

Сондықтан күн элементін зерттеушілер, құрастырушылар күн элементін дайындауда ыңғайлы, қарапайым және жеңіл жолдарын қарастыруда. Айталық, атом қоспаларын кремний бетіне иондық имплантация әдісімен енгізу, содан кейін пайда болған құрылымның ақауларын «емдеу» үшін жоғары температурада қыздыру жолы . Немесе, соңғы кезде Шоттки металл тосқауын қолдану арқылы металл-кремний ауысуын қалыптастыру әдісі жиі қолданып келеді, өйткені бұның жасалу жолы өте жеңіл.

Кейбір жұмыстарда, метал мен кремнийдің арасына, тунельлдік ауысу қағидасына негізделген, жұқа кремний тотығы SiO ₂ отырғызылады, яғни бұл қабат күн элементінің қуаттылығын және эффективтілігін көтереді. Бірақта, өте жұқа кремний т13отығының қалыңдығы ~2-4 нм бірқалыпты қабатын орнату қиын мәселе.

Берілген жұмыста беттік-барьерлік Шоттки қабаты ретінде SnO ₂ диэлектрлік қабыршағын қолдандық, бұл үдерісте SnO ₂ қабыршағы зерттеушілерді қызықтыратын үш қасиетімен толықтырады. Біріншіден бұл қабаттың ерекшілігі ток өткізгіш қаблеттілігі және толқын ұзындығының кең диапазонындағы жарық өткізгіштігі, сонымен қатар SnO ₂ қабаты, n-Si жартылай өткізгішімен энергетикалық гетероқұрылымын қалыптастырады.

Бұл жұмыстың тағы бір ерекшілігі жоғарыда айтылғандай, тунельдік SiO ₂ ауысу қабаты ретінде кремний нанокеуек үлпісін қолдандық, бұл қабатты электрохимиялық анодтау жолымен қалыптастыру, қарапайым және жеңіл болып келеді. Сондықтан беттік-барерлік SnO ₂ /n-Si күн элементін жеңіл әдіспен жасау және оны зерттеу өте маңызды және актуальді болып табылады.

1. БАСТЫ БӨЛІМ

1. 1 Кремний күн элементі туралы жалпы мәлімет

Қоршаған ортаны ластандыру мәселелері бойынша және қазып алынған отынның таусылуына байланысты дәстүрлі емес энергия көздеріне, әсіресе күн энергиясының электр қуатына тікелей түрлендірілуі (қүн элементтері, фотовольтаика) зор қызығушылық тудырып отыр.

Әлемде атом энергиясын қолданудан бас тартып отыр, оның себебі адам факторымен табиғи катаклизмдерінің өршуінен атом электростанциялардың аварияға, ұшырауына байланысты болып отыр.

Егер 1973 жылы жалпы соммасы 0, 07 Гвт күн батареясы және күн элементі жасалып шығарса, 2007, 2008, 2009, 2010 жылдары жасалып шығарылған күн элементтерінің тек қана бір жылдың ішінде мына мәліметті құрады: 2007 г. - 4, 27 ГВт, в 2008 г. - 7, 9 ГВт, 2009г. - 12, 46 ГВт, 2010 г. - 27, 2 ГВт болды. Мұндай қарқынды өсуі, ешқандайда басқа әлемдік өндіріс салаларында байқалған емес.

Сонғы жылдары әлемдік дамыған елдерде, энергетика баланысындағы күн энергиясының үлесі үздіксіз өскенін қадағалап отырмыз. Онымен қатар, 2050 жылдан бастап күн энергетикасының үлесі көміртегі сутегінің үлесіне қарағанда артығымен өсетіндігін болжап бағдарлап отыр.

Бұның бәрі қүн элементтерін және күн энергетикасын, экономикасы дамыған елдердің мызғымас бір бөлігі болып саналады. Сондықтанда, Араб Эмираты көмірсутегі шикі зат өндіруде бірден-бір көш басшы бола отырып, 2008 жылы өздерінің күн электрлік батерея технологиясын дамытудағы бағдарламасына 10 млрд. доллар бөлді. Сондай ақ, осындай салыстырмалы немесе одан көп қаржы Европа Одағы, АҚШ - пен Жапония елдері бөлді.

Соңғы 5-6 жылда Қытай фотовольтаика дамуында таң қаларлық жетістікке жетті және күн элементтерді және батереялардың өндіру көлемінен бірінщі орынға шықты, бұл орайда Жапонияны екінші орынға ығыстырды. Қытай фирмалары әйгілі немістің ”Q-Cells” және жапонияның “Sharp”, “Kyocera”фирмаларын артта қалдырып суырылып алға шықты.

Күн элементтерінің технологиялық жетілдіру жұмысы екі бағытта жүргізіледі: технологиялық даярлауын арзандату және күн энергиясының түрлендіру тиімділігін арттыру. Соңғы жылдары наноматериалдар негізінде күн элементтерін құруда және оның қасиеттерін жақсартуда зерттеулер жандандыруда, олар фулерендер, нанотрубкалар, графендер, металдар нанобөлшектері және оның тотықтары және т. б .

Беттік барьерлік қалайы тотығын қолдану арқылы жасалған күн элементін алу жолы бірден бір перспективалық әдіс болып қала береді. Бұл жол өте жеңіл және қарапайым, яғни жоғарғы температуралы өңдеуді процессін жасауды қажет етпейді. Екіншіден қалайы тотығын отырғызу жолы жеңіл жолмен алынады, айталық пульверизация әдісімен өте төменгі температурада отырғызу арқылы іске асады.

Онымен қатар қабатаралық тунельді кеуек кремний қабыршағын кристалды кремний мен қалайы тотығының арасына орналасуы жоғары электр өрісін қалыптастырады, бұл фототоктың және кернудің көтерілуіне мүмкіндік береді.

Олай болса айтылып өткен артықшылықтар, беттік барьерлік қалайы тотығын қолдану және нанокеуек үлпісін отырғызу әдісінің келешегі наноматериалдардың кең масштабты өндірісін ұйымдастыруға өріс алады.

Бұл жұмыс кремний және арсенид галлии күн элементтерінің шығу параметрлерін жақсартуға бағытталған, олардың құрылысында оптикалық мөлдір қалайы тотығын қолдану арқылы іске асырылуы және күн элементтерінің құрылымында қолдану арқылы зерттелуі жаңа бағыттың бірі болып саналады.

Графендік қабыршақтарды және металл-тотықтық нанобөлшектерді күн элементтерінің құрылымда қолдануы Шоккли-Квейсера эффектісінің шартын шектелуін алып тастауға мүмкіндік береді, яғни фотондардың бір электрондық-кемтік парынан көп генерация жасауға жағдай жасалады, бұл қысқа ток тұйықталуының айтарлықтай өсуіне алып келеді, олай болса күн элементтерінің пайдалы әсер коэффициентін (п. ә. к) арттырады.

Сонымен, жоспарланған зерттеулердің актуальділігі және жаңалығы халықаралық тәжірибеде және біздің елде өте ерекше. Зерттеулердің перспективалық бағыттары келесі мәселені түйіндейді, алынған нәтижелер жану және қатты денелі оптоэлектроника ғылымында фундаментальдық және қолданбалы міндеттерді шешуге қолдануы мүмкін. Жүргізілген зерттеулер, күн элементтерін даярлауда жаңа бәсекелістік қабілеттігін жетілдіруге мүмкіндік береді.

1. 2 Күн элементінің жұмыс істеу принципі

Жартылай өткізгіштік, мысалы кремнийлік кең таралған құрылымымен фотоқабылдағыш өзімен бірге р- және n-типті өткізгіштігі бар және бір-бірімен өзара байланысқан екі жартылай өткізгіштік қабаты бар жүйені құрайды.

Ферми теңдігі кемтік пен электрон арасындағы тепе-теңдікті анықтайтын барлық материалда бірдей болуы керек. Бұл шарт p-n ауданында екі зарядталған қабатпен қамтамасыз етіледі, көлемді зарядпен аталған қабат және электростатикалық потенциалмен жүріп отырады (1. а-сурет) .

p-n-өткізгіштігінің тосқауыл потециалының биіктігі, p-n өткізгіштік материалының орналасу тереңдігіне тең[1] .

Осы жерде айтып кететін жайт Ферми теңдігінің орналасуы, бір жағынан р-n өткізгішінің қасиетінің өзгергіштігіне бағытталған, ал екінші жағынан, оның температураға байланысты оптикалық және фотоэлектрлік қаситетінің өте күшті тәуелділігін анықтайды.

1 сурет - Жарықтандырылмаған p-n өткізгіш ауданының жартылай

өткізгіштік энергетикалық зонасының структурасы (а) және

(б) электростатикалық потенциалының анықталуы

Жартылай өткізгіштік структурасының бетіне құлайтын p-n -өткізгіштігі бар оптикалық шағылысу электрондық және кемтік жұбын құрады, сонымен қатар бу концентрациясы p-n өткізгішінің бағытымен жоғарыдан тереңге қарай біртіндеп түседі. Егер беткі қабаттың p-n-өткізгішіне дейінгі арақашықтығы жарықтың 1/α тереңдігіне енуінен аз болған жағдайда ғана, жұп p-nөткізгішінен жасалады. Егер өткізгіш пайда болатын жерден диффузиялық ұзындықтан аз алшақ болса, онда олар диффузия артынан p-n-өткізгішіне барып және оның электр өрісі әсерінен бөлініп кетеді. Электрондар-электронды, ал кемтіктер кемтік бөлігіне ауысады.

Пайда болатын фото - ЭДС (электр қозғаушы күші) бұл тосқауылды азайтады, өз кезегінде қайшы келетін электрондар мен кемтіктер электрондар ағынымен кездесуіне әкеледі. Бұл ағындар токқа тура бағытта тепе-тең болып келеді.

Осылайша, жарықтандырудың басталуымен p-n-өткізгішінің электрон бөлігіндегі электрондардың артығынан[1] және кемтік бөлігінде кемтіктердің жиналуы сыртқы бетінде тоқтың көбеюіне және тосқауыл биіктігінің немесе электростатикалық потенциалының азаюына алып келеді (1. б-сурет)

p-n-өткізгіші арқылы немесе сыртқы ауыртпалыққа кететін жарық арқылы құралатын артық будың саны бу мөлшерімен салыстыратын болса, стационарлы жағдай орнығады. Ереже бойынша, жарықтандыру басталғаннан кейін мыңдаған секунд асқаннан кейін басталуы тиіс.

SNO2- наноқабаттарының оптикалық қасиеттері

Тиым салынған зонада оттегі жетіспеушілігімен көрінетін және локальдандырылған күйлер тудыратын ( ) атомдарының беттік және кристалларалық күйлері анықталатын наноқабаттарының оптикалық спектрлерінің және вольт - амперлік сипаттамаларының ерекшеліктері табылды. наноқабаттарындағы зерттелініп отырған өлшемдік эффект тиым салынған зонасының өлшемінің көлемдік -мен салыстырғанда үлкеюімен көрінеді. [2]

- - тиым салынған зоналы n-типті жартылай өткізгіш . пленкалары оттектік бос орындармен қамтамасыз етілетін электрөткізгіштігінің кең диапазонының арқасында қатты денелік газдық сенсорларда оптикалық мөлдір электродтар ретінде қолданылады. Қышқылдардың құрылысының дефектілік деңгейі және оның электрөткізгіштігі белгілі мөлшерде пленкаларын алу технологияларымен анықталады. Бұл жұмыста наноқабаттары қалыңдығы 30 нм болатын қалайы пленкаларын құрғатылған ауа атмосферасында қышқылдандыру жолымен алынды.

Тазалығы 99, 99 % болатын қалайы - аргонның плазма тудыратын ортасында шашыратулардың магнетронды жүйелер көмегімен шеттерге келтірілді. Қалайы пленкаларын қышқылдандыру екі кезеңмен жүргізілді. Бірінші кезеңде пленка температураға дейін қыздырылды, -нің балқу нүктесінен төмен екі сағаттық күйдіру. Екінші кезең - жай қыздыру ( /мин) қажетті температураға дейін және тұрақтандырылған 2h аралығында күйдіру. Әртүрлі үлгілер үшін тұрақтандырылған күйдірудің температурасы аралығында өзгертілді.

200, 400 және температураларда қышқылдандырылған наноқабаттардың фазалық құрамы жалпы дифракция режимінде жарықтандырылған электрондық микроскопия әдісімен оқытылды. Наноқабаттардың күйдіру кезінде алынған фазалық құрам байланысуына сәйкес келетіндігі бекітілді. Жұқа пленкаларда стабильді тетрогональды фазалардан басқа температуралардың барлық зерттелінген интервалдарында стабильді емес қалайы диоксидінің орторомбтық фазасы байқалады.

Электрондық дифракция суреттерінің интенсивтілігінің анализі көрсеткендей пленкаларда осы фазалардың құрылысы мен құрылымы салыстырмалы және пленканың әртүрлі күйдіру темпреатураларында айтарлықтай өзгермейді.

250, 450, 550 және температураларда күйдірілген пленкаларының оптикалық сипаттамалары толқын ұзындығы 200-1200 нм диапозонында, 1 нм қадаммен, зерттелінді. Үлгілердің жұту спектрлері 1-суретте көрсетілген.

Жоғары температуралы үлгілердің өзіндік жұту шектері (450, 550 және ) жақсы сәйкестіктерге ие (1. 1-сурет) . Осы үлгілер үшін тік өтулердің нөлдік мәніне қатысты экстрополяция жолымен анықталынған табалдырықты энергия облысында жатады. температурада тотықтандырылған үлгі үшін бұл мөлшер біршама азырақ және ол құрайды. Тік өтулердің энергияларының мұндай мәндері әдебиеттерде келтірілген көлемді үлгілер болатын үлгілер үшін алынатын -орташа мәнімен салыстырғанда біршама аса көтғрілген болып табылады. Зерттеу жұмысымызда алынған үлгілердегі наноқабаттарының -мөлшерінің үлкеюін қабат квантының кішкене қалыңдықты өткізгіштігімен, яғни өлшемдік эффектімен түсіндіруге болады.

Алайда, біздің спектрлерде үлкен қызығушылықты 250 және температураларда күйдірілген үлгілерде облысындағы спектрлік максимум тудырады. температурада күйдірілген пленка спектрінде осы максимум айтарлықтай азаяды, және жоғары температуралы пленканың ( ) қисығында осы ерекшелік үлгінің жоғарға бөлігінде немесе төменгі бөлігінде құбылады, нөлге жақын экстраполяция шамамен сол энергияға жақын энергия береді[2] .

Жұмыста жүргізілген дефектілердің тепе-теңдігінің термодинамикалық анализі гомогенді облысының шектеріндегі дефектілердің маңызды типтері оттегі бос орындарының екі рет иондалғандығы болып табылады.

Термогравиметриялық зерттеулердің мәліметтері бойынша қалайы оксидінің ( ) құрамы формуласынан анық көрінеді, мұндағы, стехиометриядан ауытқу . Оттегі бос орындарының концентрациясы құрамында оттегісі бар ортада үлгілерді күйдіру кезінде азая бастайды.

поликристаллдық үлгілерінің тыйым салынған аймағында электрондық күйлерінің энергетикалық спектрі тұрақты орнатылмаған. Сонымен қатар монокристаллдарында оттегі бос орындарының [ ] және [ ] энергетикалық деңгейлері жеткілікті түрде өте жақсы анықталынған жұмыс бойынша, олар сәйкесінше және тереңдікте, өткізгіштік зонасының төмен аймағында жатады, яғни, біз бақылап отырған пикке қарағанда жұтылудың негізгі шетіне айтарлықтай жақын. Сайып келгенде, біз алған нәтижелерді бұл мәліметтермен түсіндіру мүмкін емес[3] .

Сонымен қатар жұмыстардың авторлары екі әр түрлі псевдопотенциалды комбинацияларда тығыздық функционалы әдісімен зондық құрылысқа беттік күйлердің жиынтығы және жұтылудың оптикалық спектрлерін анықтады. Олар қалыңдығы екі элементарлы ұяшық болатын ленталық нанокристалының бетінде мостиктік оттегі атомының болмауы жұтылудың негізгі шетінің алдыңғы бөлігінде орналасқан оптикалық спектрлерде қосымша максимумның интенсивтілігінің пайда болуына әкеледі.

1. 1 сурет- Әртүрлі температураларда тотықтандырылған пленкаларының жұтылу спектрлері

Табиғаты бойынша, яғни өзіндік табиғи қасиеті бойынша жақын максимумның пайда болуы, біздің жұмыстарымызда алынған наноқабаттарының жұтылу шектерінде тіркелген. Ол оттегінің жетіспеушілігінің шарттарынан болатын беттік және кристалларалық күйлер жиынтығын шағылдырады. Оттегі ауасында наноқабаттардың күйдіру температурасының артуы осы дефектілерді дұрыстайды, максимум интенсивтілігі азаяды, және температурада жұтылу шегінің “төменгі бөлігінде” пайда болады (1. 1-сурет) .

Сонамен бірге, ленталық монокристаллдағы негізгі тыйым салынған аймақ (Брюллен зонасының ортасындағы тік өту) көлемдік -ге ( ) қарағанда аралықтан үлкендеу аралықта болады. Осыдан, тәжірибеде зерттелініп отырған наноқабаттың мәні көлемдік кристаллдардағы және жуан қабаттардағы -тің -ке қарсы экстраполяция кезінде берілетін негізгі жұтылуын өлшеуде үшөлшемді кристаллдан 3D екіөлшемді кристаллға 2D өту кезінде үлкеюінің өлшемдік эффектісі шығады.

Алынған наноқабаттарында оптикалық спектрлерден басқа тесттілеу сигналының 1Mhz жиілігінде зерттелінген гетероөтуінің (C-V) вольт-фарадтық сипаттамалары зерттелінді. Капталдағы және төменгі өлшенетін электрод ретінде n-типті монокристаллдық кремний қолданылды. Кремнийдегі табиғи туннельді-мөлдір (3нм) оксидті қабат шалаөткізгіш/диэлектрик гетерошекараларының параметрлерін жүйеге келтіреді жәнне қалайы оксидінің электрондық құрылысының ерекшелігін көрсететін фонда беттік күйдің төменгі тығыздығын қамтамасыз етеді.

Төменгі температуралы ( және ) үлгілердің вольт-фарадтық сипаттамалары тез электрондық күйлердің қайта зарядтау деңгейлерімен байланысты нөлдік потенциал аумағында бірқатар ерекшеліктерге ие (1. 2-сурет) . Үлгілердің тотықталу температурасының өсуімен байланысты вольт-фарадтық сипаттамасының жай түзелуі электрондық күй тығыздығының төмендеуімен түсіндіріледі.

1. 2 сурет- тотықталуының әртүрлі температуралары үшін гетероөтуінің вольт-фарадтық сипаттамалары

Жоғары температуралы ( ) күйдіру дефектісіз қабатының пайда болуына әкеледі, сондықтан оптикалық спектрлердегі секілді C-V - қисығында монотондық болмайды.

Сонымен, осы жұмыста алынған анализ нәтижелеріне байланысты мынадай қорытынды шығаруға болады: оптикалық спектрлердің және вольт-фарадтық сипаттамаларының ерекшеліктері тыйым салынған зонасының локаольдандырылған күйлерінің пайда болуына әкелетін наноқабаттарының оттегі жетіспеушілігімен болатын ( ) атомдарының беттік және кристалларалық күйлерімен анықталады.

1. 3. 1 Қалайы окисдының жұқа қабыршақтарындағы еркін заряд тасымалдаушылардың оптикалық қасиеттері

1. 3 суретте әртүрлі температураларда күйдірілген, үлгілердің жарықтың комбинациялық шашырауының спектрлері келтірілген. Бастапқы үлгінің (1 қисық) спектрінде, метал қалайы қабыршағының ауада қышқылдануы нәтижесінде пайда болған, қалайы оксидының Sn-O фазасының тербелуіне сәйкес келетін, 211 см ^-1 болғандағы А шыңы бар[4] .

1. 3 сурет - SnO _x қабыршақтарының жарықтың комбинациялық шашырауының спектрлері: метал қалайының бастапқы қабыршағы(1), T _α = 350 (2) 550(3) және 750 ˚С(4) температурада күйдіргеннен кейінгі . Вертикаль үзік сызықтар SnO жәнеSnO ₂ валенттік тербелістеріндегі шашырау шыңдары. Спектрлер вертикаль осі бойынша тіркелген

Төменгітемпературалық қыздырып өңдеуде (T _α =350 °C, 2 қисық) А шыңының интенсивтілігінің артуынан көрінетін, осы фаза көлемінің ұлғаюы ғана болады. Толқындық сандары 141, 148, 188, 237, 245 см ^-1 болған кездегі, 3спектрдегі қосымша максимумдардың болуын, жоғары температурада қыздырып өңдеу, зерттеліп отырған үлгінің қышқылдануына және Sn ₂ O ₃ мен Sn ₃ O ₄ секілді, стехиометриялық емес қалайы оксидының осындай фазаларының түзілуіне алып келетіндігімен түсіндіруге болады. Сонымен қатар, 550°C та күйдірілген үлгінің спектрінде, SnO ₂ фазасының A _1g тербелісіне сәйкес келетін, 633 см ^-1 кезінде В шыңы пайда болады. Өңдеу температурасын 750 °C- ге дейін арттырғанда (4 қисық) метал қабыршақтардың толық қышқылдануы және тек қана бір В шыңының сақталуында көрінетін, қалайы диоксидінің бірфазалық үлгісінің түзілуіне алып келеді. Қыздырып өңдеу температурасын арттырған кездегі үлгілердегі SnO ₂ фазасының бірең-сараң ұлғаюы, сондай ақ, Sn-O 500-700 см ^-1 валенттік тербелу аймағындағы өткізудің инфрақызыл спектрінде де байқалады.