Kristal tekisliklari va kristall orientatsiyasi kristallografiyaning ikkita asosiy tushunchasi bo'lib, kremniyga asoslangan integral mikrosxemalar texnologiyasidagi kristall tuzilishi bilan chambarchas bog'liq.
1.Kristal orientatsiyasining ta’rifi va xossalari
Kristal orientatsiyasi kristall ichidagi ma'lum bir yo'nalishni ifodalaydi, odatda kristall orientatsiya indekslari bilan ifodalanadi. Kristall orientatsiyasi kristall strukturasidagi har qanday ikkita panjara nuqtasini ulash orqali aniqlanadi va u quyidagi xususiyatlarga ega: har bir kristall orientatsiya cheksiz sonli panjara nuqtalarini o'z ichiga oladi; bitta kristall orientatsiya kristall orientatsiya oilasini tashkil etuvchi bir nechta parallel kristall yo'nalishlardan iborat bo'lishi mumkin; kristall orientatsiya oilasi kristall ichidagi barcha panjara nuqtalarini qamrab oladi.
Kristal orientatsiyasining ahamiyati kristall ichidagi atomlarning yo'nalishli joylashishini ko'rsatishdadir. Masalan, [111] kristall orientatsiyasi uchta koordinata o'qining proyeksiya nisbati 1:1:1 bo'lgan aniq yo'nalishni ifodalaydi.
2. Kristal tekisliklarning ta’rifi va xossalari
Kristal tekislik - kristall tekislik indekslari (Miller indekslari) bilan ifodalangan kristall ichidagi atomlarning joylashish tekisligi. Masalan, (111) kristall tekislikning koordinata o'qlaridagi kesishmalarining o'zaro nisbatlari 1:1:1 nisbatda ekanligini ko'rsatadi. Kristal tekislik quyidagi xususiyatlarga ega: har bir kristall tekislikda cheksiz miqdordagi panjara nuqtalari mavjud; har bir kristall tekislik kristall tekislik oilasini tashkil etuvchi cheksiz miqdordagi parallel tekisliklarga ega; kristall tekislik oilasi butun kristallni qoplaydi.
Miller indekslarini aniqlash har bir koordinata o'qi bo'yicha kristall tekislikning kesishmalarini olish, ularning o'zaro nisbatlarini topish va ularni eng kichik butun son nisbatiga aylantirishni o'z ichiga oladi. Masalan, (111) kristall tekisligi x, y va z o'qlarida 1:1:1 nisbatda kesmalarga ega.
3. Kristal tekisliklar va kristall orientatsiyasi o‘rtasidagi bog‘liqlik
Kristal tekisliklari va kristall orientatsiyasi kristallning geometrik tuzilishini tavsiflashning ikki xil usulidir. Kristal orientatsiyasi atomlarning ma'lum bir yo'nalish bo'ylab joylashishini anglatadi, kristall tekislik esa atomlarning ma'lum bir tekislikda joylashishini anglatadi. Bu ikkalasi ma'lum bir yozishmalarga ega, ammo ular turli xil jismoniy tushunchalarni ifodalaydi.
Asosiy munosabatlar: kristall tekislikning normal vektori (ya'ni, bu tekislikka perpendikulyar vektor) kristall orientatsiyasiga mos keladi. Masalan, (111) kristall tekislikning normal vektori [111] kristall orientatsiyasiga mos keladi, ya’ni [111] yo‘nalish bo‘yicha atom joylashuvi shu tekislikka perpendikulyar.
Yarimo'tkazgich jarayonlarida kristall tekisliklarni tanlash qurilmaning ishlashiga katta ta'sir qiladi. Masalan, kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlarda kristall tekisliklar (100) va (111) tekisliklardir, chunki ular turli yo'nalishlarda turli xil atom tuzilishi va bog'lanish usullariga ega. Elektron harakatchanligi va sirt energiyasi kabi xususiyatlar turli kristall tekisliklarda farqlanadi, bu yarimo'tkazgich qurilmalarining ishlashi va o'sish jarayoniga ta'sir qiladi.
4. Yarimo'tkazgich jarayonlarida amaliy qo'llanmalar
Kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda kristall yo'nalishi va kristall tekisliklari ko'p jihatdan qo'llaniladi:
Kristal o'sishi: Yarimo'tkazgich kristallari odatda o'ziga xos kristall yo'nalishlari bo'ylab o'stiriladi. Kremniy kristallari ko'pincha [100] yoki [111] yo'nalishlari bo'ylab o'sadi, chunki bu yo'nalishlardagi barqarorlik va atomik joylashuv kristall o'sishi uchun qulaydir.
Aşınma jarayoni: ho'l bo'yashda turli kristall tekisliklar turli xil o'yma tezligiga ega. Misol uchun, kremniyning (100) va (111) tekisliklarida qirqish tezligi har xil bo'lib, anizotropik qirqish effektlariga olib keladi.
Qurilmaning xususiyatlari: MOSFET qurilmalaridagi elektron harakatchanligiga kristall tekislik ta'sir qiladi. Odatda, (100) tekislikda harakatchanlik yuqori bo'ladi, shuning uchun zamonaviy kremniyga asoslangan MOSFETlar asosan (100) gofretlardan foydalanadi.
Xulosa qilib aytganda, kristall tekisliklari va kristall yo'nalishlari kristallografiyada kristallarning tuzilishini tavsiflashning ikkita asosiy usulidir. Kristal orientatsiyasi kristall ichidagi yo'nalish xususiyatlarini ifodalaydi, kristall tekisliklar esa kristall ichidagi o'ziga xos tekisliklarni tavsiflaydi. Ushbu ikki tushuncha yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda chambarchas bog'liq. Kristal tekisliklarni tanlash materialning fizik va kimyoviy xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi, kristall yo'nalishi esa kristall o'sishi va qayta ishlash usullariga ta'sir qiladi. Kristal tekisliklar va yo'nalishlar o'rtasidagi munosabatni tushunish yarimo'tkazgich jarayonlarini optimallashtirish va qurilmaning ishlashini yaxshilash uchun juda muhimdir.
Xabar vaqti: 2024 yil 08-oktabr