ÝARYMGEÇIRIJILI GETEROGURLUŞ ESASYNDA INFRAGYZYL TOLKUN ÇÄGINDE IŞLEÝÄN SPEKTROMETRLERI YLMY TAÝDAN ESASLANDYRMAK

Hormatly Prezidentimiz: “Ylym ähli ösüşiň özenidir, hamyrmaýasydyr. Ylymsyz ýurduň durmuş-ykdysady taýdan durnukly ösüşini gazanmak asla mümkin däldir” diýmek bilen, ylma döwlet derejesinde uly ähmiýet berýär.

Häzirki döwürde ýurtda kommunikasiýa ulgamyny ýarymgeçiriji optoelektronikasyz göz öňüne getirmek asla mümkin däl. Sebäbi ýarymgeçiriji kwant generatorlar (lazerler) we ýarymgeçiriji fotodetektorlar (fotodiodlar) optiki aragatnaşyk ulgamyna içgin aralaşdy. Optiki aragatnaşyk ulgamyna bolan gyzyklanma biziň ýurdumyzda hem, daşary ýurtlarda hem barha artýar.

Kommunikasiýada optiki süýüm ulgamyny ulanmak gymmat bahaly materiallary (misi, gurşuny) tygşytlamaga, elektromagnit päsgelçilikleriň täsirinden goramaga we ýokary tizlikli uly göwrümli informasiýalary kabul etmäge we ibermäge mümkinçilik berýär. Optiki süýüm arkaly aragatnaşygy häsiýetlendirýän ölçegleriň ýaýraýyş gurşawynyň durnuklylygy sim arkaly aragatnaşygyň durnuklylygy ýalydyr.

Spektriň infragyzyl çägine ýakyn GaSb/GaAlAsSb geterogurluşlar (fotodiodlar). Atmosferanyň we suw gurşawynyň tehnogen täsirinde hapalanmagy bilen bagly ekologik meseleleri çözmek häzirki zaman jemgyýetiniň tagallalarynyň möhüm ugurlarynyň biridir. Infragyzyl (IG) çäge golaý diapazonda 0,95-1.8 mkm atmosferanyň penjiresinde gowşak sesli yrgyldyly ýeňil molekulalar toplanýar. Soňky ýyllarda dünýäniň ylmy merkezleri (IG) diapazondaky ekologik monitoring üçin optiki sensorlary döretmegiň üstünde işleýärler.

Aragatnaşygyň optiki süýümli maglumatlarynyň geçiriş tizligi (ASOÇ) sekuntda birnäçe gigabitden geçmeýär. Munuň özi, köplenç, şöhlelendirijileriň we fotokabuledijileriň parametrleri bilen kesgitlenilýär. Häzirki döwürde maglumatlary işläp taýýarlamagyň we ibermegiň ýeke-täk ulgamyny ösdürmek üçin uly ähmiýete eýe bolan, 1.3 we 1.55 mkm. tolkun yzynlygyna golaý kwarsyň aýdyň penjiresi ulanylýar [9]. Muňa garamazdan, optiki ýitgileri köp bolmadyk maglumatlary ibermegiň tizliginiň artjak ýeri tolkunlaryň uzynlygynyň uly tarapyna (3.0 mkm. çenli) süýşýär.

Häzirki zaman optiki süýüm ulgamynda optiki duýduryşyň gowşamagyna 1.55 mkm tolkun uzynlygynyň golaýynda gabat gelinýär. Şunda germaniý we InGaAs gaty erginleri siňdirişiniň uly koeffisiýenti ýüze çykýar.

InP/In0.53Ga0.47As geterogurluş esasynda fotokabuledijiler giň ulanylyşa eýe bolýar. Olaryň işjeň çägi 1.55 mkm tolkun uzynlygynda a = 0,705 mkm-1 siňdirme koeffisiýentine we Ge bilen deňeşdirilende, göterijileriň has pes konsentrasiýasyna eýedir [7].

Häzirki döwürde “Hamatsu” kompaniýasy (Ýaponiýa) InGaAs/InP geterogurluş esasynda 0.9-1.9 mkm. spektral diapazon üçin senagat fotodiodlaryny öndürýär [4]. Spektral duýgurlygynyň 1.9 mkm. uzyn tolkunly çägi sowadylmaýan InGaAs/InP fotodiodlary fotoduýgur meýdanynyň 300 – 3000 mkm. diametrine, naprýaženiýe Urev= 0.5 W ters toguň I=1-100 nA görnüşli ululygyna, naprýaženiýesi Urev = 0 W-da С=25-2000 pF görnüşli sygymyna eýedir.

GaSb we onuň gaty erginleriniň esasynda sowadylmaýan fotodiodlar, şol sanda spektoryň 1.8-2.4 mkm. ortaça (IG) çägi üçin lawin fotodiodlary işlenilip taýýarlanylýar we ulanylýar [3]. Bu ugurda geçirilen derňewlerde şeýle enjamlary ulanmagyň mümkinçiligi artýar we olaryň ölçeglerine döwrebap talaplaryň bildirilmegi dowam edýär [5]. Muňa garamazdan, GaSb esasynda spektriň (IG) çägi üçin fotokabuledijiler öndürilmeýär. Bu ugurda GaSb-da n~ (2-3).1017 sm-3 tebigy akseptorlaryň ýokary konsentrasiýasy esasy päsgelçilik bolup durýar. Munuň özi çalt hereket edýän fotokabuledijileriň işjeňliginde ony ulanmak mümkinçiligini çäklendirýär. Bu iş göterijileriň pes konsentrasiýasy bolan GaSb esasynda 1.1-1.85 mkm spektral diapazon üçin tiz hereket edýän fotokabuledijileri döretmek zerur bolup durýar.

Synag nusgalaryny almak. Fotodiodlaryň synag nusgalaryny döretmek üçin GaSb/GaAlAsSb geterogurluşly göterijileriň (l-5).1017 sm-3 konsentrasiýasyna çenli tellur bilen legirlenen salgylanmanyň (100) n-GaSb esasy bolan materialda suwuk faza epitaksiýa (SFE) usuly ulanylýar. GaSb fotodiody işjeň gurşuny ulanmak bilen gazanylýar. Bu usul erginde surmanyň we galliniň atomlarynyň paýynyň gatnaşygyny üýtgetmäge, GaSb-yň we onuň gaty erginleriniň tebigy gurluşyndaky ýetmezçilikleriniň konsentrasiýasyny azaltmaga ýardam edýär [1]. Suwuk fazada surmanyn görkezilen konsentrasiýasynyň artmagynyň formulasy: X*Sb X*Sb=XSb ( XSb+ XGa). Bu ýerde X – suwuk fazadaky komponentleriň mol paýy.

GaSb-daky deşikleriň konsentrasiýasy XSb= 0.76-0.8 çäkde iň pes derejä ýetmek bilen azalýar, soňra ýene-de artýar. Esasy göterijileriň hereketliligi X*Sb= 0,6 bolanda, aňry çäge ýetýär we soňra täzeden artmak bilen X*Sb= 0.76-0.8 birden pese düşýär. Munda gurşun aralyk eredijidir, ýagny ergin komponentler bilen birleşmeleri emele getirmeýär we gaty faza birikmeýär, galyberse-de, materialyň elektrofiziki häsiýetine gönüden-göni täsir etmeýär. Şeýlelikde, epitaksial GaSb-ny ösdürip ýetişdirmekde gurşuny ulanmak bilen, tok göterijileriň pes konsentrasiýasy bolan l-görnüşli arassa materialy almaga ýardam edýär. Geçirijiligi n-görnüşli materialy almak üçin, işjeň çäk tellur bilen legirlenendir. GaSb/GaAlAsSb geterogurluşlaryň nusgalarynyn işjeň çägindäki konsentrasiýa suwuk fazadaky gurşunyň düzümine we legirlemegiň derejesine baglylykda, n = (2.0-30.0) l015 sm-3 deňdir. Öz gezeginde, GaAlAsSb giň zolakly “penjire” p=(6-8).l018sm-3 konsentrasiýa çenli germaniý bilen legirlenendir. Gadagan edilen zolagyň giňliginiň ähmiýeti T=300K: GaSb-0,72 eW, gaty fazada A1düzümi bolan GaAlAsSb üçin XAl= 0.34 - 1.1 eW. Işjeň çäk üçin n-GaSb gatlagyň galyňlygy 5.0-5.5 mkm, p-GaAlAsSb giň zolakly “penjire” üçin 1.5-2.0 mkm.

Geterogurluşlaryň ösdürilip ýetişdirilen nusgalaryndan birikme fotolitografiýa we suwuklykly himiki usullar bilen fotoduýgur meýdançasynyň diametri 300 mkm we 500 mkm. bolan çip mez – gurluşlar döredilendir. n- we p- görnüşli materiallara birikme ulgam hökmünde wakuum termiki pürkmek usuly bilen alnan Gr/Au/Ni/Au köpgatly gurluş (kompozisiýa) ulanyldy. Omiki birikmelerde diametri 500 mkm bolan meza üçin halkalaýyn, diametri 300 mkm bolan meza üçin nokatlaýyn Au gat 2 mkm-dir. Fotodiod çipler TO-18 standart korpusa birikdirilendir.

GaSb/GaAlAsSb geterogurluşlar esasynda fotodiodlaryň spektral häsiýetnamasy. Mezalarynyň 300 mkm we 500 mkm diametri bolan GaSb/GaAlAsSb fotodiodlar üçin T=300K bolanda, fotoduýgurlygyň spektral bölünişi (1-nji suratda) görkezilendir. Suratdan görnüşi ýaly, fotodiodlaryň spektral duýgurlygy (aňry çägi 10% az bolmadyk) 1.1-den 1.85 mkm çenli tolkun uzynlygynyň diapazonynda görkezilendir. Munda duýgurlygyň aňry çägi 1.2-den 1,7 mkm. çenlidir.

S.A.Nyýazow adyndaky,

Türkmen oba hojalyk uniwersitetiniň professory.