Kristall tekisliklari va kristall yo'nalishi kristallografiyada ikkita asosiy tushuncha bo'lib, kremniy asosidagi integral mikrosxemalar texnologiyasidagi kristall tuzilishi bilan chambarchas bog'liq.
1. Kristall yo'nalishining ta'rifi va xususiyatlari
Kristal yo'nalishi kristall ichidagi ma'lum bir yo'nalishni ifodalaydi, odatda kristall yo'nalishi indekslari bilan ifodalanadi. Kristal yo'nalishi kristall tuzilishidagi istalgan ikkita panjara nuqtasini ulash orqali aniqlanadi va u quyidagi xususiyatlarga ega: har bir kristall yo'nalishi cheksiz miqdordagi panjara nuqtalarini o'z ichiga oladi; bitta kristall yo'nalishi kristall yo'nalishi oilasini tashkil etuvchi bir nechta parallel kristall yo'nalishlaridan iborat bo'lishi mumkin; kristall yo'nalishi oilasi kristall ichidagi barcha panjara nuqtalarini qamrab oladi.
Kristall yo'nalishining ahamiyati kristall ichidagi atomlarning yo'nalishli joylashuvini ko'rsatishdadir. Masalan, [111] kristall yo'nalishi uchta koordinata o'qlarining proyeksiya nisbatlari 1:1:1 bo'lgan ma'lum bir yo'nalishni ifodalaydi.
2. Kristall tekisliklarning ta'rifi va xususiyatlari
Kristall tekisligi - bu kristall ichidagi atomlarning joylashuv tekisligi bo'lib, kristall tekislik indekslari (Miller indekslari) bilan ifodalanadi. Masalan, (111) koordinata o'qlaridagi kristall tekisligining kesishmalarining o'zaro qiymatlari 1:1:1 nisbatda ekanligini ko'rsatadi. Kristall tekisligi quyidagi xususiyatlarga ega: har bir kristall tekisligi cheksiz miqdordagi panjara nuqtalarini o'z ichiga oladi; har bir kristall tekisligi cheksiz miqdordagi parallel tekisliklarga ega bo'lib, kristall tekislik oilasini tashkil qiladi; kristall tekislik oilasi butun kristallni qoplaydi.
Miller indekslarini aniqlash har bir koordinata o'qida kristall tekisligining kesishmalarini olish, ularning o'zaro qiymatlarini 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 kesishmalarga ega.
3. Kristall tekisliklari va kristall yo'nalishi o'rtasidagi bog'liqlik
Kristall tekisliklari va kristall yo'nalishi kristallning geometrik tuzilishini tavsiflashning ikki xil usuli hisoblanadi. Kristall yo'nalishi atomlarning ma'lum bir yo'nalish bo'ylab joylashishini, kristall tekisligi esa atomlarning ma'lum bir tekislikdagi joylashishini anglatadi. Bu ikkalasi ma'lum bir moslikka ega, ammo ular turli xil fizik tushunchalarni ifodalaydi.
Asosiy bog'liqlik: Kristall tekislikning normal vektori (ya'ni, bu tekislikka perpendikulyar vektor) kristall yo'nalishiga mos keladi. Masalan, (111) kristall tekisligining normal vektori [111] kristall yo'nalishiga mos keladi, ya'ni [111] yo'nalishi bo'ylab atom joylashuvi shu tekislikka perpendikulyar.
Yarimo'tkazgichli jarayonlarda kristall tekisliklarini tanlash qurilmaning ishlashiga katta ta'sir qiladi. Masalan, kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlarda keng tarqalgan kristall tekisliklari (100) va (111) tekisliklari hisoblanadi, chunki ular turli yo'nalishlarda turli atom joylashuvlari va bog'lanish usullariga ega. Elektronlarning harakatchanligi va sirt energiyasi kabi xususiyatlar turli kristall tekisliklarida farq qiladi, bu esa yarimo'tkazgichli qurilmalarning ishlashi va o'sish jarayoniga ta'sir qiladi.
4. Yarimo'tkazgichli jarayonlarda amaliy qo'llanmalar
Kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda kristall yo'nalishi va kristall tekisliklari ko'p jihatdan qo'llaniladi:
Kristal o'sishi: Yarimo'tkazgich kristallari odatda ma'lum kristal 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 atom joylashuvi kristall o'sishi uchun qulaydir.
O'yish jarayoni: Ho'l o'yishda turli kristall tekisliklarining o'yish tezligi har xil bo'ladi. Masalan, kremniyning (100) va (111) tekisliklaridagi o'yish tezligi farq qiladi, bu esa anizotrop o'yish effektlariga olib keladi.
Qurilma xususiyatlari: MOSFET qurilmalaridagi elektronlarning harakatchanligiga kristall tekisligi ta'sir qiladi. Odatda, harakatchanlik (100) tekislikda yuqoriroq bo'ladi, shuning uchun zamonaviy kremniy asosidagi MOSFETlar asosan (100) plastinkalardan foydalanadi.
Xulosa qilib aytganda, kristall tekisliklari va kristall yo'nalishlari kristallografiyada kristallarning tuzilishini tavsiflashning ikkita asosiy usuli hisoblanadi. Kristal yo'nalishi kristall ichidagi yo'nalish xususiyatlarini ifodalaydi, kristall tekisliklari esa kristall ichidagi o'ziga xos tekisliklarni tavsiflaydi. Bu ikki tushuncha yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda chambarchas bog'liq. Kristall tekisliklarini tanlash materialning fizik va kimyoviy xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi, kristall yo'nalishi esa kristall o'sishi va qayta ishlash texnikasiga ta'sir qiladi. Kristall tekisliklari va yo'nalishlari o'rtasidagi bog'liqlikni tushunish yarimo'tkazgich jarayonlarini optimallashtirish va qurilmaning ishlashini yaxshilash uchun juda muhimdir.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 8-oktabr