MÜASİR ELMDƏ AZƏRBAYCANIN YENİ, PARLAQ SƏHİFƏSİ

Respublikamızın müstəqillik illərinin qısa dövrü ərzində ümummilli liderimiz Heydər Əliyev siyasətinin davamçısı, ümumxalq rəğbəti qazanmış Prezidentimiz İlham Əliyevin uğurlu daxili və xarici siyasətinin bəhrəsi olaraq demokratik dövlət quruculuğunda, ictimai-siyasi, sosial-iqtisadi, elm-təhsil, milli-mədəni, hərbi və digər sahələrdə böyük nailiyyətlər əldə olunmuşdur. Hazırda ölkəmiz inkişaf etmiş xarici dövlətlərlə bir sırada addımlayaraq mühüm tarixi nailiyyətlərə imza atır, BMT-nin Təhlükəsizlik Şurasının üzvü kimi dünya siyasətinin formalaşmasında fəal iştirak edir.

Ölkəmizdə digər sahələr kimi, elm sahəsi də müasir dövrün tələblərinə uyğun inkişaf edir və dünya elminə inteqrasiya prosesində layiqli yer tutur. Görkəmli akademiklərimiz Həsən Abdullayev, Arif Paşayev, Mahmud Kərimov, Maqsud Əliyev, Eldar Salayev, Arif Mehdiyev, Bəhrəm Əsgərov, Vladimir Tahirov və digər tanınmış alimlərimizin elmi rəhbərliyilə əldə edilmiş böyük nailiyyətlər sayəsində Azərbaycan müasir fundamental yarımkeçiricilər fizikası üzrə beynəlxalq Elmi Mərkəz kimi nüfuz qazanmışdır. Alimlərimizin irəli sürdüyü elmi ideyalar, ixtira etdikləri yarımkeçirici cihazlar və qurğular xalq təsərrüfatının müxtəlif sahələrində və hətta SSRİ dövründə də kosmonavtikada geniş istifadə olunurdu. Heç şübhəsiz ki, zəngin elmi-metodiki resurslara malik olan ölkəmizin müstəqillik illərində də müasir texnikanın və texnologiyanın imkanlarının sürətlə genişləndiyi bir dövrdə, dövlətin elm və təhsilimizin inkişafına hərtərəfli qayğısı sayəsində mühüm elmi nailiyyətlər əldə edilir.

İctimailəşdirilməsinə ciddi ehtiyac duyulan belə elmi yeniliklərdən biri müasir elektron texnikasının istisnasız olaraq bütün cihaz və qurğularında, o cümlədən mikroelektronikada və nanotexnologiyada diskret yarımkeçirici elementlər və mikrosxem komponentləri kimi geniş istifadə olunan və fiziki xassələri beynəlxalq miqyasda yarım əsrdən çoxdur ki, geniş tədqiq edilən metalyarımkeçirici kontaktlarda əlavə elektrik sahəsinin yaranma hadisəsinin aşkar edilməsidir. Uzun illər Bakı Dövlət Universitetinin fizika fakültəsində apardığımız elmi-tədqiqat işlərinin nəticəsində müəyyən etdiyimiz, əvvəllər elmə məlum olmayan bu yeni fiziki hadisə əsasında artıq nüfuzlu xarici elmi mərkəzlərdə ən müasir texnologiya və ölçü texnikaları vasitəsilə elmi-tədqiqat işləri aparılır, doktorluq dissertasiyaları müdafiə olunur, yüksək effektivliyə və yeni xassələrə malik yarımkeçirici cihazlar hazırlanır. Müstəqil ölkəmizin mülkiyyəti və müəllifi olduğumuz “Metal-yarımkeçirici kontaktlarda əlavə elektrik sahəsinin yaranma hadisəsi” adlı, Azərbaycan tarixində ilk olan bu fiziki hadisə, elmi kəşf olaraq fizika sahəsində yeni, parlaq səhifə açıb, ümumbəşəri əhəmiyyət kəsb edir.

Aktuallığına xüsusi diqqət yetirdiyimiz metal-yarımkeçirici kontakt hadisələri, elmi-texniki tərəqqinin bütün tarixi inkişaf pillələrində mühüm rol oynamış və müstəsna əhəmiyyət kəsb etmişdir. Hələ 1874-cü ildə, alman alimi Ferdinand Braun tərəfindən təcrübi olaraq aşkar edilmişdir ki, metal ilə yarımkeçirici kontaktı ikili xassəyə—omik (cərəyanı düz və əks istiqamətlərdə eyni cür keçirmək) və diod (cərəyanı düz istiqamətdə yaxşı və əks istiqamətdə pis keçirmək) xassələrinə malik olur. Bu hadisənin fizikası keçən əsrin 40-cı illərinə qədər məlum olmamışdır. Buna baxmayaraq, XX əsrin əvvəllərində diod xassəli metal-yarımkeçirici kontaktlar əsasında müxtəlif detektorlar ixtira edilmişdir ki, bu da padioelektronikanın bütövlükdə tərəqqisinə güclü təkan vermişdir və kəşfin müəllifi F.Braun 1909-cu ildə Nobel mükafatına layiq görülmüşdür. Sonrakı illərdə böyük həcmli vakuum lampaları əsasında hazırlanmış elektron qurğularında yarımkeçirici diodların tətbiqilə dəyərlı uğurlar əldə edilmişdir. İkinci Dünya müharibəsi illərində kiçikhəcmli radiocihazlara ciddi ehtıyac duyulduğundan, metal-yarımkeçirici kontakt hadisələri beynəlxalq miqyasda ən aktual problem kimi intensiv tədqiq olunmuşdur.

1940-cı illərdə alman alimi Volter Şottki ideal (yəni sərhəd səthi bircins və qeyri-məhdud olan) metal-yarımkeçirici kontaktların fundamental nəzəri energetik modellərini, Hans Bete isə cərəyan axınının termoelektron emissiya nəzəriyyəsini işləyib hazırladılar. Məlum oldu ki, metal ilə yarımkeçirici kontakta gətirildikdə yaranan elektrik sahəsi cərəyanın axmasına bir istiqamətdə imkan verən, əks istiqamətdə isə mane olan, elmdə Şottki çəpəri adlanan, potensial çəpər əmələ gətirir və metal-yarımkeçirici kontaktda diod effekti (birtərəfli keçiricilik) yaradır. H.Bete isə müəyyən etdi ki, potensial çəpərdən keçən cərəyan xarici gərginlikdən asılı olaraq eksponensial qanunla (daha sürətlə) dəyişir. Adi elektrik müqavimətlərində bu asılılıq çox zəif olur və xətti xarakter daşıyır.

Mükəmməl nəzəriyyəsi məlum olduqdan sonra metal-yarımkeçirici kontaktlarda elektron proseslərinin eksperimental tədqiqi sahəsində və onlar əsasında hazırlanan diskret yarımkeçirici cihazların praktiki tətbiqində böyük nailiyyətlər əldə edildi. 1949-cu ildə U.Şokli, C.Bardin və U.Bratteyn tərəfindən metal-yarımkeçirici kontaktlarda tranzistor effekti (cərəyan və gərginliyin gücləndirilməsi) kəşf edildi və bu tədqiqat obyektinə elmi maraq kəskin artdı. Dünyada irihəcmli (təxminən kibrit qutusu ölçüsündə) vakuum lampaları əsasında hazırlanan bütün elektron qurğuları mənəvi aşınmaya məruz qalaraq kütləvi halda istismardan çıxarıldı və onları böyük üstünlüklərə malik, kiçikhəcmli (təxminən düymə ölçüdə) tranzistorlu daha müasir qurğular əvəz etdi. Bu kəşfin müəllifləri U.Şokli, C.Bardin və U.Bratteyn 1956-cı ildə Nobel mükafatına layiq görüldülər. Yeri gəlmişkən, bidirmək istəyirəm ki, tranzistor effektinin kəşfi dünyada mövcud olan bütün digər kəşflərlə müqayisədə insanlığa ən çox fayda verən kəşf hesab edilir. Bununla belə, əldə olunan böyük uğurlarla yanaşı, tam yəqin edildi ki, real metal yarımkeçirici kontaktlarla aparılan çoxsaylı eksperimentlərdə mövcud fundamental model və nəzəriyyədən ciddi kənaraçıxmalar müşahidə olunur. Buna əsas səbəb kimi, o dövrdə metal-yarımkeçirici kontaktların hazırlanma texnologiyasının mükəmməl olmaması güman edildi.

Elektron cihazları texnologiyasının təkmilləşməsi sayəsində 1959-cu ildə Amerika mütəxəssisləri C.Kilbi və R.Noys, təxminən bir düymə ölçüsündə olan silisium kristalında çoxsaylı diod və tranzistordan ibarət bütöv elektrik sxemi, yəni mikrosxem və ya inteqral sxemi ixtira edərək, mikroelektronikanın yaranmasında ilk mühüm addım atdılar. Fizika, kimya, elektron texnikası, informasiya-kommunikasiya texnologiyaları və digər elm sahələrini özündə cəmləşdirən mikroelektronika sahəsinin sonrakı inkişafı ilə əlaqədar olaraq, daha mükəmməl litoqrafiya texnologiyası hazırlandı və minlərlə metal-yarımkeçirici kontakt elementlərindən təşkil olunan mikrosxemlərin hazırlanması və istismarı geniş vüsət aldı. Buna zərurətin yaranması, elektronikanın inkişaf pillələrini təmin edən elektron elementinin (EE) və on min elektron elementindən ibarət olan Elektron Hesablama Maşınının (EHM) prosessorunun əsas göstəriciləri müqayisəli əks olunan aşağıdakı məlum cədvəldə (1990-cı il) aydın təsvir olunmuşdur.

Müasir planar texnologiyası ilə hazırlanan mükəmməl metal-yarımkeçirici kontakt hadisələri, nəzəri olaraq güman edilən bir sıra real faktorların təsiri nəzərə alınmaqla beynəlxalq miqyasda geniş və intensiv tədqiq edilmişdir. Statistik məlumatlara görə 1970-1980-ci illərdə dünyada yarımkeçiricilər sahəsində ən çox məqalə metal-yarımkeçirici kontakthadisələrin tədqiqinə həsr edilmiş, çoxsaylı orijinal məqalə və tezislər, monoqrafiyalar, dərsliklər dərc edilmiş və beynəlxalq elmi-texniki konfranslarda elmi məruzələr dinlənilmişdir. Real metal-yarımkeçirici kontaktların praktiki tətbiqində ciddi uğurlar əldə edilmiş, o cümlədən böyük (on minlərlə elementlərdən ibarət) və ifrat böyük (yüz minlərlə elementlərdən ibarət) inteqral sxemlərin istehsalı genişlənmişdir. Eyni zamanda XX əsrin sonuna qədər praktiki mövcud olan bütün yarımkeçiricilərlə müxtəlif metalların mümkün olan kontaktlarında baş verən elektron prosesləri geniş tədqiq edilmiş və tam məlum olmuşdur ki, real metal-yarımkeçirici kontakt fizikasında bir sıra problemlər öz həllini hələ də tapmamışdır. Bununla yanaşı, real metal-yarımkeçirici kontaktların hərtərəfli tədqiqi nəticəsində formalaşmış aydın fiziki mənzərə fonunda, bizim sistematik apardığımız əhatəli nəzəri araşdırmalar və məqsədyönlü eksperimental tədqiqat işləri nəticəsində yeni fiziki hadisə aşkar edilmişdir.

Müəyyən etdik ki, ideal kontaktlardan fərqli olaraq real metal-yarımkeçirici kontaktlarda, məlum həndəsi ölçülərə malik kontakt səthi ilə metal-yarımkeçiricinin sərbəst səthləri arasında potensiallar fərqi yaranır və nəticədə yarımkeçiricinin kontaktaltı fəal hissəsində, Şottki tərəfindən müəyyən edilmış elektrik sahəsindən fərqli və həmin tərtibdə olan əlavə elekrik sahəsi yaranır. Əvvəllər elmə məlum olmayan bu yeni fiziki hadisə haqqında “Metal-yarımkeçirici kontaktlarda əlavə elektrik sahəsinin yaranması” adlı məqalə 1999-cu ildə Azərbaycan Respublikasi Müəlliflik Hüququ Agentliyində qeydə alındı (Müəlliflik Şəhadətnaməsi, Bakı, 1999, N-05, 10 s.). O zaman əlavə elektrik sahəsini bilavasitə ölçmək üçün cihaz mövcud olmadığından, bu fiziki hadisənin doğruluğunu elektrofiziki və termoelektrik eksperimental metodlarla təsdiq etdik. Əldə etdiyimiz elmi nəticələr əks olunan “Əlavə elektrik sahəli metal-yarımkeçirici kontaktlar, Bakı, BDU, 2003. 231 s.” adlı müəllifi olduğum monoqrafiyanı sərbəst istifadə üçün internetdə yerləşdirdik. 2004-cü ildə isə “Real metal-yarımkeçirici kontaktların elektrofiziki xassələri” mövzusunda elmlər doktoru dissertasiya işi müdafiə etdim. Əsaslı qaydada müəyyən olundu ki, real metal-yarımkeçirici kontaktlarda baş verən problem xarakterli əksər elektron hadisələri, o cümlədən mövcud fundamental model və nəzəriyyələrdən kəskin kənaraçıxmalar, əlavə elektrik sahəsinin təsirinin nəzərə alınması ilə aydın interpretasiya olunur. Bununla yanaşı, o da aşkar edildi ki, əlavə elektrik sahəli metal-yarımkeçirici kontaktlar bir sıra perspektivli yeni xassələrə malikdir.

Diqqətəlayiq haldır ki, aşkar etdiyimiz əlavə elektrik sahəsinin yaranma hadisəsinə və onunla əlaqədar elektron proseslərinin tədqiqinə Rusiya alimləri tərəfindən də böyük maraq göstərilir. Bununla əlaqədar olaraq 2009-2011-ci illərdə Tomsk Dövlət Universitetində və Rusiya Federasiyası Yarımkeçirici Cihazlar Elmi-Tədqiqat İnstitutunda, müasir texnologiya və texnikaları ilə aparılan fundamental tədqiqatların vacib yeni elmi nəticələri silsilə məqalələrlə Rusiya Elmlər Akademiyasının “Yarımkeçiricilərin Fizikası və Texnikası”, “Səth: Rentgen, Sinxroton və Nüvə Tədqiqatları” və s. kimi nüfuzlu elmi jurnallarında rus və ingilis dillərində dərc olunmuşdur. Coxsaylı məruzələr isə “İYT texnikası və telekommunikasiya texnologoyaları, Sevostopol—2009, 2010, 2011”, “Yarımkeçiricilər fizikası, Tomsk-2009”, “Radiofizikanın aktual problemləri, Tomsk-2010” və s. kimi beynəlxalq konfranslarda dinlənilmişdir.

Beləliklə, tam əminliklə demək olar ki, real metal-yarımkeçirici kontaktlarda əlavə elektrik sahəsinin yaranma hadisəsi, onun aidiyyəti olduğu yarımkeçiricilər, yarımkeçirici cihazları, bərk cisimlər, nazik təbəqələr, səth fizikası, nanofizika kimi elm sahələrində, mikroelektronika, fiziki elektronika, optoelektronika, fotoelektronika, bioelektronika, nanoelektronika və digər elektron texnikası sahələrində yeni elmi istiqamətlərin açılmasına əsas yaradır.

Bu yeni fiziki hadisə müasir elektron texnikasının istisnasız olaraq bütün elektron qurğu və cihazlarının element bazalarını təşkil edən müxtəlif növ diskret yarımkeçirici cihazların, mikrosxemlərin, nanosxemlərin keyfiyyətinin yüksəldilməsinə və funksional imkanlarının genişləndirilməsinə, yeni sinif baza elementlərinin və inteqral sxemlərin hazırlanmasına imkanlar açır. Nüfuzlu xarici jurnallarda 2011-2012-ci illərdə dərc olunan elmi məlumatlara görə, artıq işıq enerjisini elektrik enerjisinə çevirən, əlavə elektrik sahəli yeni fotoelektrik çeviricilər (Alternativ enerji mənbəyi) yaradılıb ki, onlar işıq cərəyanını qaranlıq cərəyanına nisbətən 1000 dəfə artırır. Halbuki ənənəvi oxşar fotoelektrik çeviricilər (Alternativ enerjı mənbəyi), işıq cərəyanını qaranlıq cərəyanına nisbətən cəmi təqribən 10 dəfə artırır. Digər məlumatda isə bildirilir ki, perspektivli xassələr kəsb edən, əlavə elektrik sahəli yeni Şottki diodları (İnformasiya və kommunikasiya texnologiyaları məhsullarının fəal komponentləri) hazırlanmışdır ki, onlar neqativ xarakterli əks cərəyana malik olmurlar.

Xarici ölkə mütəxəssisləri tərəfindən xüsusi diqqət yetirilən, real metal yarımkeçirici kontaktlarda aşkar etdiyimiz əlavə elektrik sahəsini yaranma hadisəsi haqqında geniş elmi məlumat 2012-ci ilin ilk günlərindən başlayaraq 30-dan artıq xarici internet saytlarında (məsələn, www.aometer.ru/ews_list.html, www.people.su/70512, www.aoewset.ru, www.ovostiauki.ru/ews/42839/ və s.) əvvəllər elmə məlum olmayan, ümumbəşəri əhəmiyyətə malik olan mühüm elmi yenilik kimi yayılmışdır və yayılmaqda davam edir.

Ölkəmizin mülkiyyətçisi olduğu bu elmi kəşf respublikamızda innovasiya yönümlü və investisiya tutumlu elektron texnikası məhsulları istehsalı üçün xüsusilə yararlıdır. Mübaliğəsiz demək olar ki, müasir elmdə Azərbaycanın yeni parlaq səhifəsinin, intellektual mülkiyyətinin, insanlara verə biləcəyi fayda, yuxarıda qeyd edilən məlum tranzistor effekti kəşfinin verdiyi ümumbəşəri fayda ilə müqayisə olunandır.

Rasim MƏMMƏDOV,

fizika-riyaziyyat elmləri

doktoru, professor.

Respublika.- 2012.- 29 aprel.- S. 5.