Кристалне равни и оријентација кристала су два основна концепта у кристалографији, уско повезана са кристалном структуром у технологији интегрисаних кола заснованих на силицијуму.
1.Дефиниција и својства оријентације кристала
Оријентација кристала представља специфичан правац унутар кристала, обично изражен индексима оријентације кристала. Оријентација кристала је дефинисана повезивањем било које две тачке решетке унутар кристалне структуре, а има следеће карактеристике: свака кристална оријентација садржи бесконачан број тачака решетке; оријентација једног кристала може се састојати од више паралелних кристалних оријентација које формирају породицу кристалних оријентација; породица кристалне оријентације покрива све тачке решетке унутар кристала.
Значај оријентације кристала лежи у индикацији усмереног распореда атома унутар кристала. На пример, оријентација кристала [111] представља специфичан правац где су односи пројекције три координатне осе 1:1:1.
2. Дефиниција и својства кристалних равни
Кристална раван је раван распореда атома унутар кристала, представљена индексима кристалне равни (Милерови индекси). На пример, (111) указује да су реципрочне вредности пресека кристалне равни на координатним осама у односу 1:1:1. Кристална раван има следећа својства: свака кристална раван садржи бесконачан број тачака решетке; свака кристална раван има бесконачан број паралелних равни које формирају породицу кристалних равни; породица кристалних равни покрива цео кристал.
Одређивање Милерових индекса укључује узимање пресека кристалне равни на свакој координатној оси, проналажење њихових реципрочних вредности и њихово претварање у најмањи целобројни однос. На пример, кристална раван (111) има пресеке на к, и и з осама у односу 1:1:1.
3. Однос између кристалних равни и кристалне оријентације
Кристалне равни и оријентација кристала су два различита начина за описивање геометријске структуре кристала. Оријентација кристала се односи на распоред атома дуж одређеног правца, док се кристална раван односи на распоред атома на одређеној равни. Ова два имају одређену кореспонденцију, али представљају различите физичке концепте.
Кључни однос: Нормални вектор равни кристала (тј. вектор окомит на ту раван) одговара оријентацији кристала. На пример, вектор нормале (111) кристалне равни одговара оријентацији кристала [111], што значи да је атомски распоред дуж правца [111] окомит на ту раван.
У полупроводничким процесима, избор равни кристала у великој мери утиче на перформансе уређаја. На пример, у полупроводницима на бази силицијума, обично коришћене кристалне равни су равни (100) и (111) јер имају различите атомске аранжмане и методе везивања у различитим правцима. Особине као што су покретљивост електрона и површинска енергија варирају на различитим кристалним равнима, утичући на перформансе и процес раста полупроводничких уређаја.
4. Практичне примене у полупроводничким процесима
У производњи полупроводника на бази силицијума, кристална оријентација и кристалне равни се примењују у многим аспектима:
Раст кристала: Полупроводнички кристали се обично узгајају дуж специфичних оријентација кристала. Кристали силицијума најчешће расту дуж [100] или [111] оријентација јер су стабилност и атомски распоред у овим оријентацијама повољни за раст кристала.
Процес гравирања: Код влажног гравирања, различите кристалне равни имају различите стопе гравирања. На пример, брзине нагризања на (100) и (111) равни силицијума се разликују, што резултира анизотропним ефектима јеткања.
Карактеристике уређаја: На покретљивост електрона у МОСФЕТ уређајима утиче раван кристала. Обично је мобилност већа на (100) равни, због чега савремени МОСФЕТ-ови засновани на силицијуму претежно користе (100) плочице.
Укратко, кристалне равни и кристалне оријентације су два основна начина да се опише структура кристала у кристалографији. Оријентација кристала представља својства усмерености унутар кристала, док равни кристала описују специфичне равни унутар кристала. Ова два концепта су уско повезана у производњи полупроводника. Одабир равни кристала директно утиче на физичка и хемијска својства материјала, док оријентација кристала утиче на раст кристала и технике обраде. Разумевање односа између кристалних равни и оријентација је кључно за оптимизацију полупроводничких процеса и побољшање перформанси уређаја.
Време поста: 08.10.2024