Planet kristalore dhe orientimi i kristalit janë dy koncepte thelbësore në kristalografi, të lidhura ngushtë me strukturën kristalore në teknologjinë e qarqeve të integruara me bazë silikoni.
1. Përkufizimi dhe vetitë e orientimit të kristalit
Orientimi i kristalit përfaqëson një drejtim specifik brenda një kristali, që shprehet zakonisht nga indekset e orientimit të kristalit. Orientimi i kristalit përcaktohet duke lidhur çdo dy pika rrjete brenda strukturës kristalore dhe ka karakteristikat e mëposhtme: çdo orientim kristali përmban një numër të pafund pikash rrjete; një orientim i vetëm kristali mund të përbëhet nga orientime të shumëfishta paralele të kristalit që formojnë një familje orientimi kristali; familja e orientimit të kristalit mbulon të gjitha pikat e rrjetës brenda kristalit.
Rëndësia e orientimit të kristalit qëndron në tregimin e rregullimit të drejtimit të atomeve brenda kristalit. Për shembull, orientimi i kristalit [111] përfaqëson një drejtim specifik ku raportet e projeksionit të tre boshteve koordinative janë 1:1:1.
2. Përkufizimi dhe Vetitë e Planeve Kristalore
Një plan kristali është një plan i rregullimit të atomeve brenda një kristali, i përfaqësuar nga indekset e planit kristalor (indekset Miller). Për shembull, (111) tregon se reciprokisht e prerjeve të planit kristalor në boshtet koordinative janë në raportin 1:1:1. Plani kristalor ka vetitë e mëposhtme: çdo plan kristalor përmban një numër të pafund pikash rrjete; çdo plan kristalor ka një numër të pafund planesh paralele që formojnë një familje planesh kristalore; familja e planit kristalor mbulon të gjithë kristalin.
Përcaktimi i indekseve të Millerit përfshin marrjen e prerjeve të planit kristalor në secilin bosht koordinativ, gjetjen e vlerave të tyre reciproke dhe konvertimin e tyre në raportin më të vogël të numrave të plotë. Për shembull, plani kristalor (111) ka prerje në boshtet x, y dhe z në raportin 1:1:1.
3. Marrëdhënia midis Planeve të Kristalit dhe Orientimit të Kristalit
Planet kristalore dhe orientimi i kristalit janë dy mënyra të ndryshme për të përshkruar strukturën gjeometrike të një kristali. Orientimi i kristalit i referohet rregullimit të atomeve përgjatë një drejtimi specifik, ndërsa një plan kristali i referohet rregullimit të atomeve në një plan specifik. Këto të dyja kanë një korrespondencë të caktuar, por ato përfaqësojnë koncepte të ndryshme fizike.
Marrëdhënia kyçe: Vektori normal i një plani kristali (domethënë, vektori pingul me atë plan) korrespondon me orientimin e kristalit. Për shembull, vektori normal i planit kristalor (111) korrespondon me orientimin e kristalit [111], që do të thotë se rregullimi atomik përgjatë drejtimit [111] është pingul me atë plan.
Në proceset gjysmëpërçuese, përzgjedhja e planeve kristalore ndikon shumë në performancën e pajisjes. Për shembull, në gjysmëpërçuesit me bazë silikoni, planet kristalore të përdorura zakonisht janë planet (100) dhe (111) sepse ato kanë rregullime atomike dhe metoda lidhjeje të ndryshme në drejtime të ndryshme. Veti të tilla si lëvizshmëria e elektroneve dhe energjia sipërfaqësore ndryshojnë në plane të ndryshme kristalore, duke ndikuar në performancën dhe procesin e rritjes së pajisjeve gjysmëpërçuese.
4. Zbatime praktike në proceset gjysmëpërçuese
Në prodhimin e gjysmëpërçuesve me bazë silikoni, orientimi i kristalit dhe planet kristalore zbatohen në shumë aspekte:
Rritja e kristalit: Kristalet gjysmëpërçuese zakonisht rriten përgjatë orientimeve specifike të kristalit. Kristalet e silikonit rriten më së shpeshti përgjatë orientimeve [100] ose [111] sepse stabiliteti dhe rregullimi atomik në këto orientime janë të favorshme për rritjen e kristalit.
Procesi i gdhendjes: Në gdhendjen e lagësht, plane të ndryshme kristalore kanë shpejtësi të ndryshme gdhendjeje. Për shembull, shpejtësitë e gdhendjes në planet (100) dhe (111) të silikonit ndryshojnë, duke rezultuar në efekte gdhendjeje anizotropike.
Karakteristikat e Pajisjes: Lëvizshmëria e elektroneve në pajisjet MOSFET ndikohet nga plani kristalor. Në mënyrë tipike, lëvizshmëria është më e lartë në planin (100), prandaj MOSFET-et moderne me bazë silikoni përdorin kryesisht pllaka (100).
Si përmbledhje, planet kristalore dhe orientimet e kristaleve janë dy mënyra themelore për të përshkruar strukturën e kristaleve në kristalografi. Orientimi i kristaleve përfaqëson vetitë drejtuese brenda një kristali, ndërsa planet kristalore përshkruajnë plane specifike brenda kristalit. Këto dy koncepte janë të lidhura ngushtë në prodhimin e gjysmëpërçuesve. Përzgjedhja e planeve kristalore ndikon drejtpërdrejt në vetitë fizike dhe kimike të materialit, ndërsa orientimi i kristaleve ndikon në rritjen dhe teknikat e përpunimit të kristaleve. Të kuptuarit e marrëdhënies midis planeve kristalore dhe orientimeve është thelbësore për optimizimin e proceseve gjysmëpërçuese dhe përmirësimin e performancës së pajisjes.
Koha e postimit: 08 tetor 2024