Planet kristal dhe orientimi i kristalit janë dy koncepte thelbësore në kristalografi, të lidhura ngushtë me strukturën kristalore në teknologjinë e qarkut të integruar me bazë silikoni.
1.Përkufizimi dhe Vetitë e Orientimit të Kristalit
Orientimi i kristalit përfaqëson një drejtim specifik brenda një kristali, i shprehur zakonisht nga indekset e orientimit të kristalit. Orientimi i kristalit përcaktohet duke lidhur çdo dy pika rrjetë brenda strukturës kristalore dhe ka karakteristikat e mëposhtme: çdo orientim kristal përmban një numër të pafund pikash rrjetë; një orientim me një kristal mund të përbëhet nga orientime të shumta kristalore paralele që formojnë një familje orientimi kristal; familja e orientimit të kristalit mbulon të gjitha pikat e rrjetës brenda kristalit.
Rëndësia e orientimit të kristalit qëndron në treguesin e rregullimit të drejtimit të atomeve brenda kristalit. Për shembull, orientimi i kristalit [111] përfaqëson një drejtim specifik ku raportet e projeksionit të tre akseve koordinative janë 1:1:1.
2. Përkufizimi dhe vetitë e planeve kristalore
Një rrafsh kristal është një rrafsh i renditjes së atomit brenda një kristali, i përfaqësuar nga indekset e planit kristal (indekset Miller). Për shembull, (111) tregon se reciprocat e prerjeve të planit kristal në boshtet koordinative janë në raportin 1:1:1. Rrafshi kristal ka këto veti: çdo plan kristal përmban një numër të pafund pikash rrjetë; çdo rrafsh kristal ka një numër të pafund planesh paralele që formojnë një familje të rrafsheve kristalore; familja e aeroplanit kristal mbulon të gjithë kristalin.
Përcaktimi i indekseve Miller përfshin marrjen e prerjeve të rrafshit kristal në çdo bosht koordinativ, gjetjen e reciprokeve të tyre dhe konvertimin e tyre në raportin më të vogël të numrit të plotë. Për shembull, plani kristal (111) ka prerje në boshtet x, y dhe z në raportin 1:1:1.
3. Marrëdhënia ndërmjet planeve kristal dhe orientimit të kristalit
Planet kristal 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 kristal 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 kryesore: Vektori normal i një rrafshi kristali (dmth. vektori pingul me atë plan) korrespondon me një orientim kristali. Për shembull, vektori normal i planit kristal (111) korrespondon me orientimin kristal [111], që do të thotë se rregullimi atomik përgjatë drejtimit [111] është pingul me atë plan.
Në proceset gjysmëpërçuese, përzgjedhja e planeve kristal ndikon shumë në performancën e pajisjes. Për shembull, në gjysmëpërçuesit me bazë silikoni, aeroplanët kristal të përdorur zakonisht janë aeroplanët (100) dhe (111) sepse ato kanë rregullime të ndryshme atomike dhe metoda të lidhjes në drejtime të ndryshme. Vetitë 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. Aplikime praktike në proceset gjysmëpërçuese
Në prodhimin e gjysmëpërçuesve me bazë silikoni, orientimi i kristalit dhe planet kristal 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 qëndrueshmëria dhe rregullimi atomik në këto orientime janë të favorshme për rritjen e kristaleve.
Procesi i gdhendjes: Në gravurë të lagësht, rrafshe të ndryshme kristalore kanë shkallë të ndryshme gravimi. Për shembull, shkalla e gravimit në rrafshet (100) dhe (111) të silikonit ndryshojnë, duke rezultuar në efekte gravore anizotropike.
Karakteristikat e pajisjes: Lëvizshmëria e elektroneve në pajisjet MOSFET ndikohet nga rrafshi kristal. Në mënyrë tipike, lëvizshmëria është më e lartë në rrafshin (100), kjo është arsyeja pse MOSFET-ët modernë me bazë silikoni përdorin kryesisht (100) vaferë.
Në përmbledhje, planet kristal dhe orientimet kristalore janë dy mënyra themelore për të përshkruar strukturën e kristaleve në kristalografi. Orientimi i kristalit përfaqëson vetitë e drejtimit brenda një kristali, ndërsa planet kristal përshkruajnë plane specifike brenda kristalit. Këto dy koncepte janë të lidhura ngushtë në prodhimin e gjysmëpërçuesve. Zgjedhja e planeve kristal ndikon drejtpërdrejt në vetitë fizike dhe kimike të materialit, ndërsa orientimi i kristalit ndikon në rritjen dhe teknikat e përpunimit të kristalit. Kuptimi i marrëdhënies midis planeve kristal dhe orientimeve është thelbësor për optimizimin e proceseve gjysmëpërçuese dhe përmirësimin e performancës së pajisjes.
Koha e postimit: Tetor-08-2024