BITIRUV MALAKAVIY ISHI “Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektrometrning tuzilishini o’rganish” mavzusidagi Mavzu: Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektrometrning tuzilishini o’rganish. Kirish. I .bob. Fotoelektronlar spektroskopiyasi usullariga oid adabiyotlarning qisqacha mazmuni 1.1 Yuzalarni tekshirishda fotonlar oqimidan foydalanish. 1.2 Tashqi fotoeffekt qonunlari. 1.3 Ultrabinafsha nurlarning fotoelektron spektroskopiyasini (UBFE)va valent zonada elektronlar taqsimoti orasidagi bog’lanish…………. Bitiruv ishining asosiy vazifalari. II -bob. Fotoelektronlar spektrometrining tuzilishi. 2.1 To’xtatuvchi(tormozlovchi )maydonli analizatorga ega bo’lgan spektrometrlar 2.2 Fotonlar manbai. 2.3 To’rt turli analizatorni yig’ish shartlari. 2.4 Yuqori vakkum olish. III -bob Fotoelektron spektroskopiya yordamida metallar va yarim o’tkazgichlar zonalarining parametrini aniqlash. 3.1 Metal sirti zonalarining parametrlarini aniqlash. 3.2 Aralashmasi yo’q ideal yarim o’tkazgich zonalarining parametrlarini o’rganish. Xulosa Hayotiy faoliyati xavfsizligi Iqtisodiy qism Foydalanilgan adabiyotlar Kirish. Keyingi 20-25 yil ichida yuzalarning tarkibini,tuzilishini va xususiyatlarini o’rganishga juda katta e’tibor qaratilmoqda.Bu esa o’z navbatida yuzalarning tekshirish usullarining kengayishiga va rivojlanishiga olib kelmoqda.Bunga asosiy sabab jismlarning qator(emessiya,optik, yemirilishga chidamlilik,ayrim mexanik ,fizik va ximiyaviy)xususiyatlarining k’op jihatdan uning ichki qatlamlariga emas,balki yuza qatlamlariga bog’liq ekanligidir.Jumladan hozirgi zamon texnalogiyasida ,xususan mikro va optoelektronikada , qattiq jismning yuza va yuza osti qismi asosiy o’rinni egallaydi.Bu qatlamlarning tarkibini va tuzilishini o’zgartirish uchun juda ko’p usullar qo’llaniladi.Ionlarni implantatsiya qilish,diffuziya,impulsli electron dastalari va lazer nurlari bilan ishlov berish,yuqori haroratda qizdirish.Undan tashqari qattiq jism yuzada molekulyar oqimlardan foydalanib kerakli kristallarning yupqa epifaksial qatlamlarini hosil qilish ham juda ahamiyatlidir. Zamonaviy tekshirish usullari jism yuzasiga zarralar (elktron,ion,neytral atom,yoki molekula,foton(to’lqin tabiatini tekshirmaganligimiz uchun fotonlarni ham zarra deb ataymiz)),keskin qizdirish yoki kuchli elektr maydoni bilan ta’sir qilib,undan uchib chiqayotgan zarralarni har tomonlama analiz qilishga asoslangan.Amalda ionlar,elektronlar va fotonlar ta’siriga hamda analizga asoslangan usullar ko’p qo’llaniladi. Qattiq jism yuzalarining electron tuzilishini o’rganish uchun ultrabinafsha nurlarning fotoelektron spektroskopiyasi usulidan keng foydalaniladi.Bu usul yuzalarning zonalari parametrlarini aniqlash,ularda elektronlar taqsimoti to’g’risida bevosita axborot bera oladigan yagona usulidir.Bu bitiruv ishi to’rt turli fotoelektron spektrometrining tuzilishini o’rganishga bag’ishlangan. I-bob. Fotoelektronlar spektroskopiyasi usullariga oid adabiyotlarning qisqacha tahlili. Qattiq jism yuzasiga fotonlar oqimi kelib tushganda undan elektronlar uchib chiqishi ko’zatiladi.Bu hodisa tashqi fotoeffekt deb ataladi.Bu eketronlarning energiya boyicha taqsimotini tahlil qilish orqali yuzalarning holati to’g’risida qimmatli ma’lumotlar olish mumkin.Olinishi lozim bo’lagan ma’lumotlarning turiga qarab har xil to’lqin uzunlikdagi (chastotali)yorug’lik nurlaridan foydalanish mumkin.Bunda albatta fotonlarning energiyasi (   hv ) elektronlarning chiqish ishiga ( A  e ) teng yoki undan katta bo’lishi kerak.Shuning uchun ham fotonlar spektroskopiyasida asosan ultrabinafsha ( eV hv 350 ) va rontgen ( eV hv  502000 ) nurlar ishlatiladi. (Ichki fotoeffekt hodisalarga asoslangan usullarda infraqizil va ko’zga ko’rinuvchi nurlardan foydalaniladi). Kvant (foton) larining energiyasi juda kichik qiymatga ega bulganligi uchun ularni Joullarda emas,elektron-voltlarda o’lchash qo’laydir. ( Joul eV 1.6 10 19 1    ) . Kvantning electron-voltlarda ifodalanadigan energiyasi bilan uning nanometrlarda o’lchangan to’lqin uzunligi orasidagi quyidagi bog’lanish mavjud.  =   hv  hc 1236/ (1.1) Masalan,binafsha nurlar uchun  380nm ligi ma’lum bo’lsa,bu nurlarning har kvantining energiyasi .3 25eV 1236/380    bo’ladi. Elektromagnit to’lqinlarning chastotasi v yoki to’lqin uzunligi   c/v elektromagnit nurlanishning asosiy xarakterestikasi bo’lib hisoblanadi. Bir xil chastotali (to’lqin uzunlikli ) nurlar dastasi monoxromatik nurlar deyiladi.Birlik vaqt ichida birlik yuzadan o’tayotgan monoxromatik fotonlar oqimi F orqali nurlanish intensivligi q N ni quyidagi formula yordamida aniqlash mumkin. hv N q  F (1.2) Ultrabinafsha nurlarning electron spetroskopiyasi (UBES) qattiq jismning yuza qismida valent elektronlarning energetic taqsimoti haqida bevosita ma’lumot bera oladigan yagona usuldir. 1.1 Yuzalarni tekshirishda fotonlar oqimidan foydalanish. Yuzalarni diagnostika qilishda zond sifatida ishlatiladigan zarralarning orasida fotonlar yuza xususiyatlariga eng kam ta’sir qiladigan zarradir.Bunga sabab: birinchidan,fotonning impulsi juda kichik , ikkinchidan, u neytral zarra bo’lganligi uchun yuzalarning zaryadlanib qolishiga bog’liq bo’lgan jarayonlar keskin kamayadi.Fotonlardan foydalanishning salbiy tomonlari ham bor.Kerakli diapazonda fotonlarning kuchli intensivlika ega bo’lgan oqimini olish juda qiyin. Bundan tashqari ikkilamchi zarralarni hosil qilish effekti juda kam.Shuning uchun yuza qatlamlaridan chiqayotgan signallar juda kichik bo’ladi.Ammo sezgirligi yuqori bo’lgan zamonaviy dedektorlardan foydalanib bunday signallarni katta aniqlik bilan qayd qilish mumkin. Asosan foto-elektron va foto-foton emessiyaga asoslangan usullar ko’p qo’llaniladi.(1.1-rasm).Yuzaga tushayotgan va undan qaytayotgan fotonlarning to’lqin uzunliklariga qarab to’rtta guruhga ajratish mumkin.Infraqizil (I,Q),ko’zga ko’rinadigan ultrabinafsha (U,B) va rentgen nurlari.Fotonlar bilan nurlantirishga asoslangan usullar: UBES – Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektroskopiyasi;RFES- Rentgen nurlari ;FESI:KAES – Kimyoviy analiz uchun electron spetroskopiya : NKS – Nurlarning kombinatsion sochilishi; RFS – Rentgen – foton spektroskopiyasi. Bu usul orasida quyidagilarni alohida taq’kidlash mumkin: 1.IQ – yutilish. Bunda IQ fotonlar yuzasining monomolekulyar tebranma holatni vijudaga keltirish mumkin:IQ ning bu tebranishlaridan yutilishini tahlil qilib yuza qatlamining molekulyar tuzilishi haqida ma‘lumot olinadi.Yarim o’tkazgichlarda va dielektriklarda (I.Q) nurlar yutilishi natijasida donor sathlardan o’tkazuvchanlik zonasiga , valent zonadan akseptor sathlarga elektronlar o’tishi roy beradi.Bu esa donor va akseptor sathlarning energetik holatini aniqlash imkonini beradi. 2. Ko’zga ko’rinuvchi nurlar diapozonida ellepsometriya va nurlarning kombinatsion sochilishi (NKS) usullari qo’llaniladi.Ellepsometriya usulida yuzaga yaxshi nazorat qilinadigan nurlar dastasi yuboriladi va unig qaytishida qutblanish fazasining o’zgarishi tahlil qilinadi.Bunda yuzaning holati to’g’risida ma’lumot sindirish ko’rsatgichini o’lchash orqali olinadi. NKS usuli, yorug’likning material bilan ta’sirlashishi natijasida har xil o’tishlarning vijudga kelishiga asoslangan.Sochilayotgan fotonlar bunday o’tishlar natijasida o’z energiyasini oshirishi yoki kamaytirishi mumkin.Emessiyalangan fotonlar chastotalarning o’zgarishini analiz qilib,tekshirilayotgan jismning yuzasi to’g’risida ma’lumot olinadi. 3. UB- yutilish.Bu usul ko’proq yuza va yuza osti qatlamlarida elektronlarning energetik taqsimoti haqida eng aniq ma’lumotlar bera oladi.Bu usul yordamida yuza qatlamlarning zonaviy tuzilishi va zona parametrlari aniqlanadi. 4. Rentgen – foton spektroskopiyasi. Rentgen nurlar ta’sirida jismdagi atomlarning elektronlari nbir sathdan ikkinchi sathga o’tadi. Bunda qoldiq energiya nurlanish (foton) hosil qilishi mumkin. Bu nurlanishlarning chastotalari va intensivliklarini analiz qilib , yuza holati to’g’risida juda kerakli ma’lumotlar olinadi. Foto – elektron emessiyaga asoslangan metodlar juda ko’p.Ularning eng asosiylari: 1. Ultrabinafsha fotoelektronlarning spektroskopiyasi (UBES). Yuzalardan ultrabinafsha nurlar ta’sirida uchib chiqqan elektronlarning energiya boyicha taqsimlanishi analiz qilinadi.UBES valent zonasidagi elektronlarning energiya boyicha taqsimoti (spektri) haqida to’g’ridan-to’g’ri informatsiya beradi.Bundan tashqari zonalarning parametrlarini (kengligi,Fermi sathining o’rni, zonalarning egilishi va boshqalarni ) aniqlashga imkon beradi. 2. Rentgen fotoelektronlarning spektroskopiyasi (RFES).Bu metod valent zona va undan pastda joylashgan electron sathlar to’g’risida ma’lumot bera oladi. 3. Kimyoviy analiz uchu8n elektronlar spektroskopiya (KAES).Bu metod OES metodiga o’xshash.Bunda pastki elektron sathlardagi bo’sh o’rinlar elektron ta’sirida emas , rentgen nurlari ta’sirida hosil qilinadi.2-bobga qarang.KAES- yordamida material yuzasining elementar va kimyoviy tarkibi,atomlarning konsentrasiyalari aniqlanadi. 1.2 Tashqi fotoeffekt qonunlari. Yorug’lik ta’sirida qattiq jism yuzasidan vakumga uchib chiqayotgan elektronlarning emessiyaga oid qonunlarni ko’rib o’tamiz. Fotoeffektning asosiy qonunlari tajribalar asosida yaratilgan bo’lib u monoxromatik nurlar uchun quyidagilardan iborat. 1.Toyinish rejimida (ya’ni uchib chiqayotgan barcha fotoelektronlar qayd qilinganda ) fototokning qiymati jismga tushayotgan nurlarning intensivligiga to’g’ri proporsional bo’ladi (Stoletov qonuni). 2.Har bir jism uchun ma’lum bir chegaraviy 0  to’lqin uzunlik mavjud bo’lib,jismga tushayotgan nurlarning to’lqin uzunligi  dan katta bo’lsa,fotoemessiya hodisasi roy bermaydi. Ko’pincha bu qonun fotoeffektning qizil ( yoki uzun to’lqinli )chegarasi deb ataladi. Uzun to’lqinli chegaraga chastotaning eng kichik qiymati mos keladi : 0 0 /    с .Bu yerda 0v chegaraviy chastota deyiladi.Agar tushayotgan nur chastotasi 0v dan kichik bo’lsa , fotoeffekt roy bermaydi. 3.Fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi chastota oshishi bilan oshib boradi va fotonlarning intensivligiga bog’liq bo’lmaydi.(Eynshteyn qonuni). Umuman Eynshteyn fotoeffekt qonunlarini o’zida to’la mujassamlashtirgan qonunni yaratdi.Bunday qonunni yaratishda u o’z tajribalari yordamida asoslangan quyidagi ikkita mulohazalardan foydalandi:birinchidan foton jism elektroni bilan to’qnashganda , unga o’zining barcha energiyasini to’la beradi,ikkinchidan jism elektroni bitta fotondan energiya olib hayajonlanish davrida  14 с 13 10 10      boshqa fotonlar energiya olmaydi,ya’ni har bir uchib chiqqan elektron faqatgina bitta fotonning energiyasini olgan bo’ladi.(Bu aytilgan fikrlar yuqori intensivlikdagi nurlar uchun,masalan lazer nurlari uchun bajarilmaydi. Eynshteyn qonuni to’laroq holda quyidagicha ifodalanishi mumkin:jismga tushayotgan foton energiyasining bir qismi chiqish ishini yengishga , qolgan qismi esa elektronlarga kinetic energiya berishga sarf bo’ladi. 2 2 mmax A hv   (1.3) bu yerda A-fotoelektronlarning chiqish ishi,m – elektronning massasi, max - fotoelektronlarning maksimal tezligi, / 2 2 mmzx - ularning maksimal kinetic energiyasi. Uchib chiqayotgan fotoelektronlarning vakkumfagi maksimal kinetic energiyasi (tezligi)har xil bo’lishi mumkin.Bunga sabab bu elektronlarning jism ichidagi boshlang’ich energiyalarning har xilligidir.Fotondan energiya olganga qadar jism ichidagi elektronlarning energiyasi qancha katta bo’lasa,uchib chiqqandan keyin ham uning energiyasi shuncha katta bo’ladi.Ma’salan , qattiq jismning valent zonasidagi elektronlar ichida valent zonaning tepa qismidagilari eng katta energiyaga ega bo’ladi.Demak,vakumda ham bu zonaning tepa qismidan chiqqan elektronlar eng katta energiyaga ega bo’ladi.Valent zonaning pastki qismlaridan chiqqan elektronlar kamroq energiyaga ega bo’ladi. Fotoeffektni miqdoriy jihatdan xarakterlash uchun fotoelektronlarning kvant chiqishi  degan kattalik ishlatiladi. N f n   (1.4) n-uchib chiqqan elektronlar soni, f N - yuzaga tushayotgan fotonlar soni. 1.3 UBES va valent zonada elektronlar taqsimoti orasidagi bog’lanish 1.2 – rasmda metallning yuza qismida valent elektronlarning energetik taqsimoti va shu metallda vakumga uchib chiqayotgan fotoelektronlarning spektri sxematik ravishda ko’rsatilgan.Bu spektrlarning ko’rinishi bir-biriga juda o’xshash.Bundan fotoelektronlar spektrini yozib olish orqali valent elektronlarning taqsimoti haqida to’g’ridan-to’g’ri ma’lumot olish mumkin,degan xulosa kelib chiqadi.Rasmdan ko’rinadiki,agar elektronlarning metal ichidagi to’la energiyasi E - bo’lsa,uning fotondan energiya olib vakumga uchib chiqishi uchun quyidagi shart bajarilishi kerak.    EV hv E (1.5) 1.2 rasm,metallda valent elektronlarining energiya boyicha taqsimlanishi   n E va fotoelektronlarning spektri   N E :  E -boshlang’ich energiya ,  E -fotoelektronlar energiyasi, B E - vakum sathi, V E - valent zonaning eng yuqori sathi, F E - Fermi sathi. Bu yerda V E - valent zonaning eng yuqori sathi.Bu sath metallarda Fermi sathi bilan ustma-ust tushadi. -fotoelektronlarning chiqish ishi.U holda vakumga uchib chiqqan elektronlarning energiyasi quyidagiga teng bo’ladi.        V kin E hv E E (1.6) Jism ichidagi eng katta energiyaga ega bo’lgan elektronlar V E sahtda joylashgan bo’ladi,ya’ni E  EV sathdan uchib chiqqan elektronlar eng katta kinetik energiyaga ega bo’ladi.Demak E  EV bo’lgan hol uchun (1.6) quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi. Ekin max  hv  . (1.7) Bu formula Eynshteyn formulasi deyiladi.(1.3-formulaga qarang) Elektronlar valent zonasining V E ga nisbatan qancha quyi sohasidan uchib chiqsa,uning vakumdagi kinetik energiyasi shuncha kam bo’ladi.Bunda ma’lum energiya bilan chiqayotgan fotoelektronlarning soni valent zonasidagi elektronlarning zichligiga bog’liq bo’ladi.Zichlik katta ( maksimum)bo’lgan sohalardan uchib chiqayotgan elektronlar soni ko’p,zichlik kichik bo’lgan sohalardan uchib chiqqan elektronlar soni esa kam bo’ladi. Metall va yarim o’tkazgichlarning valent zonasidagi elektronlarning energiya boyicha taqsimotini o’rganishda energiyasi ev hv 1015 bo’lgan fotonlardan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Fotonlar energiyasi bundan katta bo’lsa,uchib chiqayotgan fotoelektronlar tarkibida ikkilamchi (fotoelektronlar jum ichida harakat qilishi vaqtda hosil qilgan) 1.2-rasm hv hv hv hv Elektronlarning miqdori oshib ketishi mumkin.Natijada fotoelektronlar spektrining ko’rinishi valent elektronlar spektridan farq qilishi mumkin.Agar ev hv 1015 bo’lsa fotoelektronlar valent zonasining yuqori qismidangina chiqishi mumkin. Dielektriklarning valent zonalarini tahlil qilishda esa fotoelektronlarning energiyasini 2015ev gacha oshirish mumkin.chunki ta’qiqlangan zonasi keng bo’lgan dielektriklarda fotoelektronlarning chiqishi 810ev ni tashkil qiladi. Bitiruv ishining asosiy vazifalari 1.FES sohasi boyicha adabiyotlarni tahlil qilish 2.UFES ning tuzilishini o’rganish: analizator, fotonlar manbasi,elektr sxemasi,vakum sharoitlari 3.To’rt turli analizatorni yig’ish. 4. Fotoelektron spektri yordamida metal va yarim o’tkazgichlarning energetik zona parametrlarini aniqlashni o’rganish. II-bob. Foto-elektronlar spektrometrining tuzilishi. Jism yuzasini o’rganish uchun undan fotonlar ta’sirida uchib chiqayotgan foto- elektronlarni tahlil qilish usuli foto-elektronlar spektraskopiyasi deyiladi. Oji – elektronlar soni juda kam bo’lganligi uchun ular hosil qilgan tok ikkilamchi to’xtatuvchi potensialga (energiyaga ) bog’lanish ir (U) egri chizig’iga umuman sezilmaydi.Ikkilamchi elektronlarning energetic spektrida ya’ni ) ( ) ( dir dEr N E  oje-elektronlar juda kichik intensivlikka ega bo’lgan cho’qqichalar hosil qiladi.Ularni yaqqol sezishi uchun spektrdan yana bir marta hosila olinadi. 2 2 2 / / dE d dE dN ir  Foto elektronlarni hosil qilish,ularni qabul qilish va kuchaytirish, hamda oje differensiallangan energetic spektrlarni yozib olishlarni amalgam oshiruvchi qurilmalar fotoelektron spektrometrlat deb ataladi.Analizatorning (tahlillagichning)tuzilishi va ishlash prinsipiga qarab spektrometrlarning turlari har xil bo’ladi.Biz shulardan eng ko’p tarqalagan to’rt turli analizatorlarga ega bo’lgan foto-elektron spektri bulardan to’bdan farq qilmaydi. 2.1 To’xtatuvchi(tormozlovchi )maydonli analizatorga ega bo’lgan spektrometrlar Eng oddiy ko’rinishdagi UFES qurilmasi quyidagilardan iborat bo’ladi:Yuqori vakumli ( Pa P 106 ) kamera,fotonlar manbai,nishon (tekshirilayotgan jum)va electron analizator (spektrometr).UFES yuzaning holatiga uzviy bog’liq bo’lganligi tekshirishlar o’ta yuqori vakum sharoitida olib borilishi kerak.Fotonlar manbai yuqori darajada fokuslangan (nishondagi o’lcham 1mm),intensivligi kerakli darajada katta bo’lgan birlamchi fotonlar dastasini hosil qiladi.Ko’pincha bu fotonlar energiyasi 10-25 ev oralig’ida bo’ladi.Analizator esa fotoelektronlarni energiya boyicha taqsimlanishini tahlil qilishga xizmat qiladi. Analizatorlarning ishlash tamoyili To’xtovchi maydonli analizator sferik (yarim sferik) ko’rinishdagi to’rlar (2 tadan 4 tagacha ) va kollektordan iborat bo’ladi.To’rtta to’rga ega bo’lgan analizatorli spektrometrning chizmasi 2.1 – rasmda keltirilgan.Bu yerda T1 to’r nishondan uchib chiqayotgan elektronlarning maydonsiz fazoda harakatlanishini ta’minlashga xizmat qiladi.Buning uchun nishon bilan to’r T1 taxminan bir xil potensialga ega bo’lishi kerak (ular orasidagi kontakt potensiallar farqi Unt manba yordamida kompensatsiya qilinadi). Shuning uchun fotoelektronlarning T1 gacha o’z yo’nalishlarini o’zgartirmay yetib keladi.Ikilamchi elektronlarni to’xtatuvchi potensial T1 va T2 oralig’ida beriladi.To’ztatuvchi Ut potensialning to’r katakchalari o’rtasida ham bir xilda qolishini ta’minlash uchun T2 ga juda yaqin qilib T3 to’r joylashtiriladi.Energiyasi to’xtatuvchi maydon energiyasidan katta bo’lgan ikkilamchi elektronlar kollektoriga tushadi.Kollektor va T2,T3 to’rlar orasidagi sig’imni keskin kamaytirish uchun ular orsiga T4 to’r joylashtiriladi. (2.1-rasm) To’xtatuvchi potensialni asta-sekin 0 dan U1 gacha monoton o’zgartira borib it(U2) ya’ni, i(E) bog’lanish egri chizig’ini yozish mumkin.Bu bog’lanishning hosilasini olish uchun T2 3 to’rga Ut bilan birgalikda  chastotali ozgina kuchlanish ( t k U sin   ) beriladi.Bu yerda k k 3 0,5   atrofida bo’ladi.Natijada kollektorga o’tayotgan fototok  chastota bilan modulyatsiyalangan ( tebrangan ) bo’ladi,ya’ni uni quyidagicha yozish mumkin. .... 2 sin sin ) ( ) sin ( 2 2 '2 1      t I k t I k U I t k U I o         (2.1) Ma’lum almashtirishdan keyin (2.1)ni quyidagicha yozish mumkin. ... /2 ( ) ( ) sin ( 2 3      k I I k U I t k U I I o      t I k I t     ... cos 48 4 sin 4 2 2          Bu yerda I (U ) -vaqtga bog’liq bo’lmagan hamma hadlarini o’z ichiga oladi kU bo’lganligi uchun 3 k va undan yuqori darajali hadlarni tashlab yuborsak (2.2) Qabul qiluvchi sistemadagi dastlabki va rezonans kuchaytirgichlarni hamda sinxron dedektorni  chastotaga ishlaydigan qilib sozlasa yozib oluvchi qurulmada N(E) qayd qilinadi N(E) spektr fotoelektorlarning birinchi garmonikasining ampilitudasi k I I  ga proporsionol bo’ladi. Qayd qiluvchi sistemani 2 chastotaga sozlab k 2 I I  amplitudaga proporsional bo’lgan   dE dN N I E / ( )  signallarni yozib olish mumkin. t I k t k I U I t k U I o        cos2 4 ) ( sin ) ( ) sin ( 2 2 1     2.2 Fotonlar manbai Qattiq jism yuzalarining elektron tuzilishini o’rganishga asosan ultrabinafsha nurlardan foydalaniladi.Bunda valent zonada elektronlarning taqsimlanishi va zonalarning parametrlarini aniqlash uchun fotonnning energiyasi ev hv 1020 Qilib olinadi.Fotonning manbai sifatida kriptonli,ksenonoli,vodorodli ,standart chiziqli spektrga ega bo’lgan lampalardan foydalaniladi.Bunda asosan quyidagi spektrlardan foydalanish qulay bo’ladi.Vodorod 115Nm (10,8ev)123,6Nm (10.2 ev),krypton (8.4ev)va simob 60.8Nm (21ev).Ko’pincha ultrabinafsha nurlarning havoda yutilishini kamaytirish uchun fotonlar manbai yuqori vakumli kameraga joylashtiriladi.Gazerazryad lampa ( л Г )tuzilishinig sxematik tasviri va uni elektr manbasiga ulash sxemasi 2.2-rasmda keltirilgan.Yuqori darajada stabil ishlaydigan YUП-1 manbasining o’zgaruvchan 6.3V li kleniklariga л Г ning nakol tolasi ulanadi.Undan uchib chiqqan elektronlar lampa uchiga to’ldirilgan gaz bilan to’qnasha boshlaydi.Anod A ga o’zgarmas kuchlanishli manbaning musbat qutbi ulanadi.Razryadni vijudga keltirish uchun T anodgagiga nisbatan qattiqroq kuchlanish beradi.Razryad vijudga kelgach to’r potensiali tezda uziladi.Razryad ya’ni elektronlarning gaz molekulalari bilan to’qnashuvi natijasida hosil bo’lgan nur л Г ning magnit ftoridli tirqishidan o’tib,kollemator orqali nishon yuzasiga borib tushadi. (2.2-rasm) 2.3. To’rt to’rli analizatorni yig’ish shartlari. Elektronlar analizatori ekran,kollektor va 4-ta sferik to’rlardan tashkil topgan.Ularni sxematik ko’rinishi 2.3-rasmda keltirilgan.Ma’lumki elektronlar energetik spektrlarni o’rganish jarayonida eng yaxshi natijaga erishish uchun to’rlar maxsus talablarni qondirishi kerak.Birinchidan tomozlovchi to’r sifatida uning sirtini to’xtatuvchi maydonning lokal o’zgarishlari ta’siridan xolos etish uchun bir-biridan yaqin masofada joylashgan ikkita to’rdan foydalanish kerak.Ikkinchidan Analizatorning dref to’ri imkoni boricha zich (kichik o’lchamdagi katachadan ) iborat bo’lishi va uning radiusi esa to’r radiusidan ikki marta kichik bo’lishi kerak.Bu esa o’z navbatida to’xtatuvchi maydon sohasiga kirayotgan elektronlarning traektoriyasi o’zgarmasligini ta’minlaydi.Bundan kelib chiqib,hamda mustahkamlik va yuqori yorug’lik intensivligi talablarini hisobga olgan holda sferalar radiuslari T1=32 , T2=50 , T3=52 va T4=60 mm qilib olinadi.Bunda geometrik shaffofligi 80 % bo’lgan moliogen simlardan tayyorlangan kichik katodli to’rlardan foydalaniladi.Kollektor radiusini 65mm qilib olish mumkin.Analizatorni kamera ichidagi adashgan elektronlar va har xil tashqi elektr maydonlaridan saqlash uchun analizator,radiusi 70mm bo’lgan himoya sferasiga ekran kiritilgan.Himoya sferasi kollektor va himoya to’rlari xalqali metal ( zanglamas p’olat ) plastinkaga mahkam qotirilgan.Naqtijada asbobni yig’ishga analizator elektrodlarini markazga yo’naltirishga o’rin qolmaydi. Analizatorni yig’ishda zanglamaydigan po’latdan tayyorlangan har xil radiusli yarim sferik formulalardan foydalaniladi.To’rlar bu formulalarga qattiq tortildi va maxsus xalqalarga mahkamlandi.Kollektor va ekranlovchi sfera qalinligi 1 mm bo’lgan titan listlardan tayyorlandi.Buning uchun bu listlar doira shaklida qirqib olindi,uning o’rtasidan teshik ochildi.Doira 12 ta o’zaro teng segmentlarga ajratildi va radiusining 2/3 qismigacha markazga qarab qirqildi.Hosil bo’lgan shakl sferik forma yodamida qo’rg’oshin quymasi yuzasiga quyib urila boshlandi.Quyma va sfera orsiga qisma berib titan list yarim sferik shaklga kirdi.Ularga ham xalqalar mustahkamlangan.Ekranlovchi yarim sferikning markaziga tik ravishda diametri 10 mm bo’lgan kollektor mahkamlandi.To’rlar kollektor va ekran bir-biriga izolyatorlar yordamida o’zaro simmetrik qilib mahkamlanadi. Yuqori vakum olish Qattiq jism sirtida sodir bo’layotgan hodisalarni o’rganishning zaruruiy sharti yuqori vakkum hosil qilish hisoblanadi.Ishchi kamerada ( Pa P 107 ) zaruriy vakumni hosil qilish uchun moysiz surish sistemasidan foydalaniladi. Surish avval seolit nasos bilan,sungra magnet zaryadli nasos bilan amalgam oshiriladi.Asbobni hamma qismlarini bir necha soat davomida qizdirilgandan sung HMD-0.4 nasosi yordamida vakum 10 7 Pa 5    ga yetkaziladi.  107 Pa vakum olinguncha surish suyuq azod bilan sovutib turiladigan titanli sublimatsion nasosda davom ettiriladi. (2.3-rasm) III –bob Fotoelektron spektroskopiya yordamida metallar va yarim o’tkazgichlar zonalarining parametrini aniqlash. Fotonlar ta’sirida qattiq jism yuzasidan uchib chiqayotgan elektronlarni energiya boyicha analiz qilish uchun q2attiq jismga nisbatan kollektorga to’xtovchi ( manfiy ) potensial 0 dan boshlab beriladi.Fotoelektronlar hosil qilgan tokning to’xtatuvchipotensialga nisbatan o’zgarishini volt-amper xaraktrestikasi ( VAX ) deb ataladi.VAX yoki uning birinchi tartibli differensiali (fotoelektronlarning spektri) yordamida qattiq jism sirti zonalarining ayrim parametrlarini aniqlash mumkin.Bu yerda biz ideal metal va yarim o’tkazgich ( T=ok) uchun bunday parametrlarni aniqlashni qisqacha ko’rsatib o’tamiz. 3.1 Metal sirti zonalarining parametrlarini aniqlash. Elektronlarning spektrini qayd qilishda nishon va kollektor orasida kontakt potensiallar farqi vijuda keladi.Nishonning chiqish ishi kollektornikidan katta yoki kichik bo’lishi mumkin.Shuning uchun to’xtatuvchi potensialni ( energiyani ) 0 dan emas , ma’lum bir musbat qiymatdan boshlash kerak.3.1-rasmda ikki xil metal uchun fotoelektronlar tokining to’xtatuvchi potensialga bog’liqlik egri chizig’I ko’rsatilgan 1  metal uchun    k 1 va 2  metal uchun k   2  .3.2 – rasmda ikkita metal (masalan nishon va kollektor ) orasida potensiallar farqining vijudga kelishi sxemasi keltirilgan.Ma’lumki, kontakt paytida har jismlarning Fermi sathlari EF bir-biri bilan mos tushadi,ya’ni bitta gorizontal chiziqda joylashadi.Eng katta energiyali elektronlar valent zonaning eng yuqori EV sathidan chiqadi.Metallarda EV va EF bir-biri bilan ustma-ust tushadi. Ma’lumki,kontakt paytida har xil jismlarning Fermi sathlari EF bir-biri bilan mos tushadi,ya’ni bitta gorizontal chiziqda joylashadi. 3.1-rasm.Chiqish ishlari har xil bo’lgan metallar uchun fotoelektronlar toki (i) ning to’xtatuvchi potensiali (ET) bog’liqlik egri chizig’i. 3.2-rasm.Ikki xil metal ( nishon va kollektor ) uchun fotoeffektning energetik tasviri: М - tekshirilayotgan metal ( nishon ) ning chiqish ishi, к - kollektorning chiqish ishi. Eng katta energiyali elektronlar valent zonaning eng yuqori EV sathidan chiqadi.Metallarda EV va EF bir-biri bilan ustma-ust tushadi. Shuning uchun metallarda fotoelektronlarni chiqish ishi М va termoelektronlarning chiqish ishi М doim bir-biriga teng bo’ladi. Eng tez elektronlar to’xtatuvchi potensialning eng katta qiymatiga to’xtaydi.Spektrning o’zi esa valent zonadagi elektronning energetic taqsimotini ifodalaydi.3.2 rasmga asoslanib М ni quyidagicha topamiz: ) ( 0 max e V eV hv eV hv м м          (3.1) Bu yerda 2 2 max max m eV  - metalldan uchib chiqayotgan elektronlar olishi mumkin bo’lgan eng katta energiya 0 0 eV ET  - to’xtatuvchi potensial energiyasining eng katta qiymati, V  - kontakt potensiallar farqi ( KPF).Agar k м    bo’lsa, 0 max eV eV  ,agar k м    bo’lsa 0 max eV eV  bo’ladi.Bu yerda  -ning qiymati o’tkazuvchanlik zonasining metal-vakum chegarasigacha bo’lgan kengligiga tengdir. м k м k E Vk          (3.2) ekanligini hisobga olsak,quyidagi hosil bo’ladi: k hv E eV    0 0 (3.3) Demak,metallarda to’xtatuvchi potensialning kattaligi elektronlarning metallardan chiqish ishiga bog’liq emas,faqatgina kollektorning chiqish ishi Фк ga bog’liq bo’lar ekan.Bundan, hv  const bo’lganda har qanday metal uchun 0 eV bitta qiymatga ega bo’lishi kelib chiqadi. hv ning qiymatini o’zgartirilsa,spektrining kengligi ham o’zgaradi.Ya’ni hv ni o’zgartira borib,valent zona kengligini topish mumkin. 3.2 Aralashmasi yo’q ideal yarim o’tkazgich zonalarining parametrlarini o’rganish. Ideal xususiy yarim o’tkazgichlarda Fermi sathi taqiqlangan zonaning o’rtasida joylashadi.Absolyut nol temperatura deb qaralsa yarim o’tkazgich yuzasiga tushayotgan fotonlar elektronlarni EV sath va undan pastki sathlardan chiqara oladi.EV dan EB ( qattiq jum va vakum chegarasi ) gacha bo’lgan energetic masofa fotoelektron chiqish ishiga teng bo’ladi.Termoelektron chiqish ishi esa EF dan EB gacha bo’lgan energetik oraliqni ifodalaydi.(3.3 rasm) 2 g ya ya E Ф    (3.4) Bu yerda ya Ф - yarim o’tkazgich uchun fotoelektronlar chiqish ishi , ya  - termoelektronlarning chiqish ishi, Eg - taqiqlangan zonaning kengligi.EV sathdan chiqayotgan elektronlar eng katta kinetik energiyaga ega bo’ladi,va uni quyidagi formuladan aniqlash mumkin: 2 max g ya E hv eV     (3.5) Yarim o’tkazgichdan uchib chiqqan elektronlar kollektorga kelib tushadi,ya’ni nishon va kollektor orasida kontakt hosil bo’ladi.Bu holda ularni Fermi sathlari bitta gorizontal chiziqda yotgani uchun (3.5) ni quyidagicha yozish mumkin. e V eV eV    0 max (3.6) ya К e V      (3.7) К  -kollektorning termoelektron chiqish ishi. 3.3-rasm 3.3-rasm.Ideal yarim o’tkazgich uchun tashqi fotoeffektning energetic sxemasi. U holda eng tez elektronlarni to’xtatuvchi potensial maydonining energiyasi 2 0 g К E hv eV     (3.8) Bo’ladi.Bu formuladan ko’rinadiki,yarim o’tkazgichlarda to’xtatuvchi potensialning eng katta qiymati 0 eV , metalldan farqli ravishda yorug’lik kvanti energiyasi hv va kollektorning materialidan tashqari yarim o’tkazgichning turiga ham bog’liq bular ekan.Har xil yarim o’tkazgich uchun g E ning qiymati ham har xil,demak T 0 E ning qiymati har xil bo’ladi. Bu formuladan 0 eV , hv va К  ning qiymatlarini bilgan holda taqiqlangan zona kengligi g E ni ham aniqlash mumkin bo’ladi.Umuman UBES yordamida yarim o’tkazgichlarning ( dielektriklarning ham ) EV , EF , Ec sathlarning energetik o’rnini, zonalarning kengligini aniqlash mumkin.Bulardan tashqari real yarim o’tkazgichlar uchun yuzada zonalarning egilish kattaligini hamda taqiqlangan zonada hosil bo’ladigan har xil donor va akseptor sathlarning holatini ( o’rnini ) aniqlash mumkin. Xulosa. 1.Malakaviy bitiruv ishiga oid adabiyotlar tahlil qilindi va ular asosida obzor yozildi. 2.To’rt to’rli kvazisferik analizatorga ega bo’lgan spektrometrning tuzilishi va ishlash prinsipi o’rganildi. Gazrazryad lampa ishga tushirildi.Bunda vodorod lampadan foydalanildi va energiyasi 10.8 eV bo’lgan fotonlar oqimi olindi.Fotonlarning intensivligi har 1 mm2 yuzaga 1014 foton/sek ni tashkil qiladi. 3.To’rt to’rli analizator yig’ildi.Uning o’lchamlari:RT1=32 mm; RT2=50 mm; RT3=54 mm; RT4=62 mm ; RК70 mm sxemasi o’rganildi. 4.Metall va yarim o’tkazgichlarni energetic zonalari fotoellektronlar analizi yordamida o’rganildi. Adabiyotlar. 1. 128 Soboleva A.A Melamid A.E. “Fotoelektronne pribor” M.Vesshaya shkola 1974. 376 S 2.Fizicheskaya ensklopediya Ped red.Proxorova A.M “Sovetskaya ensklopediya “ 1988. s 694-702 3.104 Karlson G. “Fotoelektronnaya I oje spektroskopiya” L: mashinostraniy. 1981 432 S 4. Krishnor I. “ Primineniy elektronnoy spektroskopi dlya analiza poverxnosti.Ped- red. X.Ibaxa-Rega zinatki 1980-316 S 5.Normurodov M.T. Umrzoqov B.E Rajabov R.R “Qattiq jism spektrlarining ikkilamchi electron spektroskopiyasi” O’quv-qo’llanma Toshkent: Konstruktor 1993-66S 6.Umrzoqov B.E. Usmonov M. Toshmuhamedova D.A Tashatov A.K Vliyani posle rostovogo otjiga na izvestiya akademi nauk.sepiya Fizicheskaya Moskva 1988. N-10c, 1954-1957 7.Arseneva-Geyl A.N “Klimin A.I Ger- Nesesyansh V.E Ozashbe Energitichiskix zon vblizi poverxnosti drichnogo arsenide galliya IIFTT. 8.Bexshted G.F, Enderlayn R. Poverxnosti I granits razdela poluprovodnikov M.Mir 1990.480 S 9.Umrzoqov B.E “Qattiq jism yuzalarini tekshirish usullari” o’quv qo’llanma TDTU 2008 64 bet 10.Umrzoqov B.E “Qattiq jism yuzalari va chegaraviy qatlamlarning tuzilishi”O’quv qo’llanma TDTU 2011 yil 64 bet 11.Ivanov S.Um, Bizyaev S.L, Olshanitskiy B.Z, “ Fazavaya diogramma poverxnosti GLAS (100)C adsorbirovannim Ge Poverxnosti 1993 N-10C 53-57 12.Bedniy B.I Zavisimost pri poverxsostoyaniya poverxnosti mnogo komponentnix system,sozdannix ionnoy imnlantatsiy Diseptatsiya na soiskaniy urenoy stepni doktora fizikomatematicheskix nauk Toshkent 1993 18.Metod analiza noverxnostey Pod-red Zandern A. Persansh II M : Mir 1979 582 C.