Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektrometrning tuzilishini o’rganish - Физика - Дипломные работы

Информация о документе

Цена	9000UZS
Размер	440.5KB
Покупки	0
Дата загрузки	26 Сентябрь 2019
Расширение	doc
Раздел	Дипломные работы
Предмет	Физика

Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektrometrning tuzilishini o’rganish

Купить

“ Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektro metrning tuzilishini o’rganish ” mavzusidagi BITIRUV MALAKAVIY ISHI

Mavzu: Ultrabinafsha nurlar fotoelektron spektro metrning 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. II I -bob Fotoelektron spektroskopiya yordamida metallar va yarim o’tkazgichlar zonalarining parametrini aniqlash. 3.1 Metal sirti zona

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 haro

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 ( e A  ) teng yoki undan katta bo’lishi kerak.Shuning uchun ham fotonlar spektroskopiyasida asosan ultrabinafsha ( eV hv 50 3  ) va rontgen ( eV hv 2000 50   ) nurlar ishlatiladi. (Ichki fotoeffekt hodisalarga asoslangan usu

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 usul

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 qilinad

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

fN 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.    VE hv E (1.5) 1.2 rasm,metallda valent elektronlarining energiya boyicha taqsimlanishi  E n va fotoelektronlarning spektri  E N : E -boshlang’ich energiya , E -fotoelektronlar energiyasi, BE - vakum sathi, VE - valent zonaning eng yuqori sathi, FE - Fermi sathi. Bu yerda VE - valent zonaning eng yuqori sathi.Bu sath metallarda Fermi sathi bilan ustma-ust tushadi.  -fotoele

1.2-rasmhv hv hv hv

Elektronlarning miqdori oshib ketishi mumkin.Natijada fotoelektronlar spektrining ko’rinishi valent elektronlar spektridan farq qilishi mumkin.Agar ev hv 15 10   bo’lsa fotoelektronlar valent zonasining yuqori qismidangina chiqishi mumkin. Dielektriklarning valent zonalarini tahlil qilishda esa fotoelektronlarning energiyasini ev 15 20  gacha oshirish mumkin.chunki ta’qiqlangan zonasi keng bo’lgan dielektriklarda fotoelektronlarning chiqishi ev 10 8 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 aniqla

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 ) (U ir egri chizig’iga umuman sezilmaydi.Ikkilamchi elektronlarning energetic spektrida ya’ni ) ( ) ( r ir dE d E N  oje-elektronlar juda kichik intensivlikka ega bo’lgan cho’qqichalar hosil qiladi.Ularni yaqqol sezishi uchun spektrdan yana bir marta hosila olinadi. 22 2/ / dE d dE dN ir  Foto elektronlarni hosil qilish,ularni qabul qilish va kuchaytirish, hamda oje differensiallangan energetic spektrlarni yozib olishlarni amalgam oshiruvchi qurilm

To’xtatuvchi potensialni asta-sekin 0 dan U 1 gacha monoton o’zgartira borib i t (U 2 ) ya’ni, i(E) bog’lanish egri chizig’ini yozish mumkin.Bu bog’lanishning hosilasini olish uchun T 2 3 to’rga U t bilan birgalikda  chastotali ozgina kuchlanish ( t k U  sin   ) beriladi.Bu yerda k k 3 5,0   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 k I t kI 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 kI U I t k U I I o      t I k I t     cos ... 48 4 sin 4 2 2          Bu yerda ) (U I -vaqtga bog’liq bo’lmagan hamma hadlarini o

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 YU П -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 v

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 T 1 =32 , T 2 =50 , T 3 =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.Analizatorn

(2.3-rasm) II I –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-

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 E V sathidan chiqadi.Metallarda E V va E F 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 V e eV hv eV hv м м         (3.1) Bu yerda 2 2max 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   

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. V e eV eV    0 max (3.6) ya К V e      (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 gE ning qiymati ham har xil,demak 0TE ning qiymati har xil bo’ladi. Bu formuladan 0 eV , hv va К ning qiymatlarini bilgan holda taqiqlangan zona kengligi gE ni ham aniqlash mumkin bo’ladi.Umuman UBES yordamida yarim o’tkazgichlarning ( dielektriklarning ham ) E V , E F , E c 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 prinsip

3.To’rt to’rli analizator yig’ildi.Uning o’lchamlari:R T1 =32 mm; R T2 =50 mm; R T3 =54 mm; R T4 =62 mm ; R К 70 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

Купить