Materialların tədqiqinin müasir metodlarıMövzu planı

Elektron texnikası materialları elektron cihaz və sistemlərin hazırlanmasında istifadə olunan əsas materiallardır. Onlara keçiricilər, yarımkeçiricilər, dielektriklər, maqnit və optik materiallar daxildir. Bu materialların elektrik, istilik, maqnit və optik xassələri elektron qurğuların iş prinsipini və etibarlılığını müəyyən edir.

Keçirici materiallar elektrik cərəyanını yaxşı keçirir, yarımkeçiricilər keçiriciliyi idarə olunan materiallardır, dielektriklər isə elektrik cərəyanını keçirmir. Bu materiallar elektrik, optik, akustik, istilik, maqnit və mexaniki xassələrinə görə fərqlənir və elektron texnikasında müxtəlif məqsədlər üçün istifadə olunur.

Keçirici materiallar elektrik cərəyanını sərbəst elektronlar hesabına yaxşı keçirən materiallardır. Ən geniş yayılmış keçiricilər metallardır və onlar yüksək elektrik keçiriciliyi ilə xarakterizə olunur. İfratkeçirici materiallar isə kritik temperaturdan aşağı elektrik müqavimətini tamamilə itirərək cərəyanı itkisiz ötürür.

arımkeçiricilər element və birləşmə tipli materiallara bölünür. Əsas yarımkeçiricilər germanium (Ge), silisium (Si) və silisium karbidi (SiC) olub, elektronika və güc elektronikası qurğularında geniş istifadə edilir.

arımkeçiricilər element və birləşmə tipli materiallara bölünür. Əsas yarımkeçiricilər germanium (Ge), silisium (Si) və silisium karbidi (SiC) olub, elektronika və güc elektronikası qurğularında geniş istifadə edilir.

Dielektrik materiallar elektrik cərəyanını çox zəif keçirən və elektrik sahəsində qütbləşən materiallardır. Onlar elektrik izolyasiyası üçün istifadə olunur. Dielektriklərin elektrik keçiriciliyinin əsas növləri həcm keçiriciliyi və səth keçiriciliyidir. Dielektrik materiallar mənşəyinə görə üzvi və qeyri-üzvi, aqreqat halına görə isə bərk, maye və qaz dielektriklərə bölünür.

Aktiv dielektriklər elektrik sahəsinin təsiri altında öz xassələrini dəyişən materiallardır (məsələn, pyezoelektrik, ferroelektrik və piroelektrik materiallar). Passiv dielektriklər isə əsasən elektrik izolyasiyası və elektrik enerjisinin yığılması üçün istifadə olunur və xarici sahənin təsiri ilə xassələri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmir. Aktiv dielektriklər sensorlarda, çeviricilərdə və kondensatorlarda, passiv dielektriklər isə kabellərdə, transformatorlarda və elektron qurğuların izolyasiyasında tətbiq edilir.

Maqnit materialları maqnit sahəsinin təsiri altında maqnitlənən materiallardır və elektrik maşınları, transformatorlar, mühərriklər və yaddaş qurğularında geniş istifadə olunur. Maddələr maqnit xassələrinə görə diamaqnit, paramaqnit, ferromaqnit, antiferromaqnit və ferrimaqnit materiallara bölünür.

Nanomateriallar ölçüləri 1–100 nm arasında olan və adi materiallardan fərqli fiziki, kimyəvi və mexaniki xassələr göstərən materiallardır. Onlar 0D, 1D, 2D və 3D nanoobyektlərə bölünür. Nanoobyektlərdə kvant effektləri və kvant məhdudiyyəti nəticəsində elektronların hərəkəti məhdudlaşır, bu da materialların elektrik, optik və maqnit xassələrinin dəyişməsinə səbəb olur.

Kvant obyektləri elektronların hərəkətinin bir və ya bir neçə istiqamətdə məhdudlaşdırıldığı nanostrukturlardır. Onlara kvant çuxurları, kvant məftilləri və kvant nöqtələri daxildir. Nanoquruluşların tədqiqində həndəsi və elektron yaxınlaşmalardan istifadə olunur. Nanoquruluşların əsas elementləri sərbəst səthlər və fazalararası sərhədlərdir ki, bunlar materialın fiziki xassələrinə mühüm təsir göstərir.

Karbon nanomateriallarına fullerenlər, fulleritlər və karbon nanoboruları daxildir. Fulleren karbon atomlarından ibarət qapalı qəfəs quruluşuna malik nanohissəcikdir, fullerit isə fulleren molekullarının kristal formasıdır. Karbon nanoboruları yüksək möhkəmlik, elektrik və istilik keçiriciliyi ilə seçilir. Bu materiallar nanoelektronika, kompozit materiallar, energetika, tibb və sensor texnologiyalarında geniş tətbiq olunur.

Qrafen bir atom qalınlığında karbon atomlarından ibarət ikiölçülü materialdır. O, yüksək elektrik və istilik keçiriciliyi, möhkəmlik və şəffaflıq kimi unikal xassələrə malikdir. Qrafendə qadağan zonası nanolentlərin hazırlanması, kimyəvi modifikasiya və xarici elektrik sahəsinin tətbiqi ilə yaradılır. Qrafen elektronika, sensorlar, enerji qurğuları və kompozit materiallarda geniş istifadə olunur. Foton kristalları isə işığın yayılmasını idarə edən periodik optik quruluşlardır. Onlar 1D, 2D və 3D foton kristallarına bölünür, litoqrafiya və öz-özünə yığılma üsulları ilə hazırlanır və optik rabitə, lazerlər, sensorlar və optik filtrlərdə tətbiq edilir.

XX əsrin 90-cı illərində Azərbaycanın yenidən öz müstəqilliyini bərpa etməsi prosesini, müstəqil dövlət quruculuğunun əsas mərhələlərini öyrənir. Bununla bərabər Ermənistan-Azərbaycan münaqişəsi gedişində baş verən hərbi-siyasi hadisələr və onların ölkənin sonrakı inkişafına təsiri nəzərdən keçirilir.

Rentgenoqrafiya üsulu kristal quruluşunun öyrənilməsi üçün istifadə olunan əsas tədqiqat metodlarından biridir. Bu üsul rentgen şüalarının kristal müstəvilərində səpilməsi, yəni difraksiya hadisəsi əsasında işləyir. Alınan difraksiya mənzərəsinin analizi vasitəsilə kristalın quruluşu, qəfəs parametrləri və atomların yerləşməsi müəyyən edilir.

Rentgen toz analizi kristal quruluşlu toz halında olan maddələrin tədqiqi üçün istifadə olunan rentgen difraksiya üsuludur. Bu metod vasitəsilə maddənin faza tərkibi, kristallıq dərəcəsi, kristal qəfəsinin parametrləri və kristallitlərin ölçüsü müəyyən edilir.

Mikroskopiya üsulu materialların səth quruluşunu və mikrostrukturunu öyrənmək üçün istifadə olunur. Elektron mikroskopiya yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik olduğundan səthin morfologiyasını, defektlərini və nanostrukturunu dəqiq tədqiq etməyə imkan verir. Elektrik–qüvvə mikroskopu (EFM) isə atom-qüvvə mikroskopiyasının bir növü olub, səthin elektrik yüklənməsini və elektrik sahəsinin paylanmasını öyrənmək üçün istifadə edilir.

Ultrasəsli defektoskopiya metallarda daxili qüsurların aşkar edilməsi üçün istifadə olunan qeyri-dağıdıcı nəzarət üsuludur. Bu üsulda materiala göndərilən ultrasəs dalğalarının çatlar, boşluqlar və digər qüsurlardan əks olunması analiz edilir. Əks olunan siqnallara əsasən qüsurun yeri, ölçüsü və dərinliyi müəyyən edilir.

OJE (Oje/Auger) elektron spektroskopiyası materialların səthinin element tərkibini və kimyəvi vəziyyətini öyrənmək üçün istifadə olunan səth analiz üsuludur. Bu metod Oje elektronlarının enerjisinin ölçülməsinə əsaslanır və materialın səthinin ilk bir neçə atom qatını yüksək dəqiqliklə tədqiq etməyə imkan verir.

Skanedici zond mikroskopiyası (SZM) materialların səthini atom və nanometr səviyyəsində tədqiq etməyə imkan verən yüksək dəqiqlikli üsuldur. Bu üsula atom-qüvvə mikroskopiyası (AFM) və skanedici tunel mikroskopiyası (STM) daxildir. Nanotexnologiyada zond üsulları səthin quruluşunu, elektrik və mexaniki xassələrini öyrənmək üçün geniş istifadə olunur

Elektron-şüa litoqrafiyası (EŞL) yüksək dəqiqlikli nanostrukturların hazırlanması üçün elektron şüasından istifadə edən üsuldur. Rentgen litoqrafiyası qısa dalğa uzunluqlu rentgen şüaları vasitəsilə çox kiçik ölçülü strukturların formalaşdırılmasını təmin edir. İon-şüa litoqrafiyası (İŞL) isə ion şüalarının təsiri ilə materialın səthində nanometr ölçülü naxışlar yaradır.

İmprint litoqrafiyası (nanoçap) xüsusi qəlib vasitəsilə nanometr ölçülü naxışların material səthinə köçürülməsi üsuludur. Zond litoqrafiyası atom-qüvvə və ya skanedici zond vasitəsilə səthdə nanostrukturların formalaşdırılmasına əsaslanır. Lələk nanolitoqrafiyası isə xüsusi ucluq (qələm/lələk) vasitəsilə molekulların səthə dəqiq yerləşdirilməsi üsuludur.

Atom-qüvvə mikroskopu (AFM) nanomaterialların səth quruluşunu, ölçülərini və mexaniki xassələrini nanometr səviyyəsində tədqiq etməyə imkan verir. Maqnit-qüvvə mikroskopu (MFM) isə maqnit materiallarının səthində maqnit sahəsinin paylanmasını və maqnit domenlərini öyrənmək üçün istifadə olunur.

Termoelektrik hadisələri temperatur fərqinin elektrik gərginliyi yaratması və elektrik cərəyanının istilik mübadiləsinə səbəb olması ilə xarakterizə olunur. Yarımkeçiricilərdə optik udulma zamanı foton enerjisi elektron–deşik cütləri yaradır. Bu hadisə fotokeçiriciliyin artmasına səbəb olur. Elektronların yenidən birləşməsi zamanı işıq şüalanması isə lüminessensiya adlanır və optoelektron cihazların iş prinsipinin əsasını təşkil edir.

Nanomateriallar ölçüləri 1–100 nm arasında olan və adi materiallardan fərqli fiziki, kimyəvi və mexaniki xassələr göstərən materiallardır. Onlar quruluşuna görə 0D (nanohissəciklər), 1D (nanoborular, nanoməftillər), 2D (qrafen) və 3D (nanokompozitlər) olmaqla təsnif edilir. Nanoobyektlərdə elektronların hərəkəti məhdudlaşdığı üçün kvant effektləri və kvant məhdudiyyəti meydana çıxır. Bu hadisələr materialların elektrik, optik və maqnit xassələrinin dəyişməsinə səbəb olur.

Rentgenoqrafiya üsulu kristal quruluşlu materialların tədqiqində istifadə olunan əsas analiz metodlarından biridir. Bu üsul rentgen şüalarının kristal müstəvilərində difraksiya (səpilmə) hadisəsinə əsaslanır. Difraksiya nəticələrinin təhlili ilə kristal qəfəsinin quruluşu, qəfəs parametrləri, atomların yerləşməsi və faza tərkibi müəyyən edilir.

XVIII əsrin ortalarında Azərbaycanda mərkəzi hakimiyyətin zəifləməsi nəticəsində meydana gəlmiş xanlıqların ərazisi, sərhədləri, onların idarəetmə formasından bəhs edir.Eyni zamanda mövzuda xanlıqların xarici dövlətlərlə olan əlaqələri də işıqlandırır.

Tələbələr OJE (Oje/Auger Elektron Spektroskopiyası) üsulunun fiziki əsaslarını, Auger elektronlarının yaranma mexanizmini, cihazın iş prinsipini və bu metodun maddələrin səthinin element tərkibinin və kimyəvi vəziyyətinin təyinində tətbiqini öyrənirlər.

Tələbələr skanedici zond mikroskopiyasının əsas prinsiplərini, zond üsullarının (STM, AFM və s.) iş mexanizmini, quruluşunu və nanomaterialların səthinin öyrənilməsində tətbiq sahələrini mənimsəyirlə

Tələbələr elektron-şüa litoqrafiyası (EŞL), rentgen litoqrafiyası və ion-şüa litoqrafiyasının iş prinsiplərini, texnoloji xüsusiyyətlərini, üstünlüklərini və nanostrukturların hazırlanmasında tətbiq sahələrini öyrənirlər.

Tələbələr yarımkeçirici lövhələrin oksidləşdirilməsi prosesini, oksid təbəqəsinin alınma üsullarını və bu prosesə təsir edən əsas amilləri eksperimental olaraq öyrənir, alınan nəticələri təhlil edirlər.

Tələbələr silisium və germanium epitaksial təbəqələrinin alınma üsullarını, epitaksiya prosesinin əsas mərhələlərini və texnoloji parametrlərin təbəqənin keyfiyyətinə təsirini laboratoriya şəraitində öyrənirlər.

Tələbələr gümüş nanohissəciklərinin sintez üsullarını, alınma prosesinin mərhələlərini və sintez parametrlərinin nanohissəciklərin ölçüsü və xüsusiyyətlərinə təsirini laboratoriya şəraitində öyrənirlər.

Tələbələr nanoquruluşların tədqiqində istifadə olunan zond mikroskopiya üsullarının (STM, AFM və s.) iş prinsipini, quruluşunu və səth topoqrafiyasının ölçülməsi metodlarını laboratoriya şəraitində öyrənirlər.

Tələbələr anod aşılandırma üsulu ilə ikiölçülü nanoquruluşların alınma texnologiyasını, prosesin əsas mərhələlərini və texnoloji parametrlərin nanoquruluşların xüsusiyyətlərinə təsirini laboratoriya şəraitində öyrənirlə

Tələbələr anod aşılandırma üsulu ilə ikiölçülü nanoquruluşların alınma texnologiyasını, prosesin əsas mərhələlərini və texnoloji parametrlərin nanoquruluşların xüsusiyyətlərinə təsirini laboratoriya şəraitində öyrənirlə