Крышталічныя плоскасці і арыентацыя крышталя — два асноўныя паняцці ў крышталаграфіі, цесна звязаныя з крышталічнай структурай у тэхналогіі інтэгральных схем на аснове крэмнію.
1. Вызначэнне і ўласцівасці арыентацыі крышталяў
Арыентацыя крышталя ўяўляе сабой пэўны кірунак унутры крышталя, які звычайна выражаецца індэксамі арыентацыі крышталя. Арыентацыя крышталя вызначаецца шляхам злучэння любых двух кропак рашоткі ўнутр крыштальнай структуры і мае наступныя характарыстыкі: кожная арыентацыя крышталя змяшчае бясконцую колькасць кропак рашоткі; арыентацыя аднаго крышталя можа складацца з некалькіх паралельных арыентацый крышталя, якія ўтвараюць сямейства арыентацый крышталя; сямейства арыентацый крышталя ахоплівае ўсе кропкі рашоткі ўнутры крышталя.
Значэнне арыентацыі крышталя заключаецца ў тым, каб паказаць напрамак размяшчэння атамаў унутры крышталя. Напрыклад, арыентацыя крышталя [111] прадстаўляе пэўны кірунак, дзе суадносіны праекцый трох каардынатных восяў складаюць 1:1:1.
2. Вызначэнне і ўласцівасці крышталічных плоскасцяў
Крышталічная плоскасць — гэта плоскасць размяшчэння атамаў у крышталі, прадстаўленая індэксамі крышталічнай плоскасці (індэксамі Мілера). Напрыклад, (111) паказвае, што адваротныя велічыні кропак перасячэння крышталічнай плоскасці з восямі каардынат знаходзяцца ў суадносінах 1:1:1. Крышталічная плоскасць мае наступныя ўласцівасці: кожная крышталічная плоскасць змяшчае бясконцую колькасць вузлоў рашоткі; кожная крышталічная плоскасць мае бясконцую колькасць паралельных плоскасцяў, якія ўтвараюць сямейства крышталічных плоскасцяў; сямейства крышталічных плоскасцяў ахоплівае ўвесь крышталь.
Вызначэнне індэксаў Мілера ўключае ў сябе ўзяцце кропак перасячэння крышталічнай плоскасці з кожнай воссю каардынат, знаходжанне іх адваротных велічынь і пераўтварэнне іх у найменшае цэлалікавае суадносіны. Напрыклад, крышталічная плоскасць (111) мае кропкі перасячэння з восямі x, y і z у суадносінах 1:1:1.
3. Сувязь паміж крышталічнымі плоскасцямі і арыентацыяй крышталя
Крышталічныя плоскасці і арыентацыя крышталя — гэта два розныя спосабы апісання геаметрычнай структуры крышталя. Арыентацыя крышталя адносіцца да размяшчэння атамаў уздоўж пэўнага кірунку, а крышталічная плоскасць — да размяшчэння атамаў на пэўнай плоскасці. Гэтыя два паняцці маюць пэўнае адпаведнасць, але яны адлюстроўваюць розныя фізічныя паняцці.
Ключавая сувязь: Нармальны вектар крышталічнай плоскасці (г.зн. вектар, перпендыкулярны гэтай плоскасці) адпавядае арыентацыі крышталя. Напрыклад, нармальны вектар крышталічнай плоскасці (111) адпавядае арыентацыі крышталя [111], гэта значыць, што размяшчэнне атамаў уздоўж кірунку [111] перпендыкулярнае гэтай плоскасці.
У паўправадніковых працэсах выбар крышталічных плоскасцяў значна ўплывае на прадукцыйнасць прылады. Напрыклад, у паўправадніках на аснове крэмнію звычайна выкарыстоўваюцца крышталічныя плоскасці (100) і (111), паколькі яны маюць рознае размяшчэнне атамаў і спосабы сувязі ў розных напрамках. Такія ўласцівасці, як рухомасць электронаў і павярхоўная энергія, адрозніваюцца на розных крышталічных плоскасцях, што ўплывае на прадукцыйнасць і працэс росту паўправадніковых прылад.
4. Практычнае прымяненне ў паўправадніковых працэсах
У вытворчасці паўправаднікоў на аснове крэмнію арыентацыя крышталяў і крышталічныя плоскасці выкарыстоўваюцца ў многіх аспектах:
Рост крышталяў: Паўправадніковыя крышталі звычайна вырошчваюцца ўздоўж пэўных арыентацый крышталяў. Крышталі крэмнію часцей за ўсё растуць уздоўж арыентацый [100] або [111], таму што стабільнасць і размяшчэнне атамаў у гэтых арыентацыях спрыяльныя для росту крышталяў.
Працэс травлення: Пры мокрым травленні розныя крышталічныя плоскасці маюць розную хуткасць травлення. Напрыклад, хуткасці травлення на плоскасцях (100) і (111) крэмнію адрозніваюцца, што прыводзіць да анізатропных эфектаў травлення.
Характарыстыкі прылады: Рухомасць электронаў у MOSFET-прыладах залежыць ад крышталічнай плоскасці. Як правіла, рухомасць вышэйшая на плоскасці (100), таму сучасныя крэмніевыя MOSFET-транзістары пераважна выкарыстоўваюць пласціны (100).
Карацей кажучы, крышталічныя плоскасці і арыентацыя крышталяў — гэта два асноўныя спосабы апісання структуры крышталяў у крышталаграфіі. Арыентацыя крышталяў прадстаўляе накіраваныя ўласцівасці ўнутры крышталя, у той час як крышталічныя плоскасці апісваюць канкрэтныя плоскасці ўнутры крышталя. Гэтыя дзве канцэпцыі цесна звязаны ў вытворчасці паўправаднікоў. Выбар крышталічных плоскасцяў непасрэдна ўплывае на фізічныя і хімічныя ўласцівасці матэрыялу, а арыентацыя крышталяў уплывае на рост крышталяў і тэхналогіі апрацоўкі. Разуменне ўзаемасувязі паміж крышталічнымі плоскасцямі і арыентацыямі мае вырашальнае значэнне для аптымізацыі працэсаў вытворчасці паўправаднікоў і паляпшэння прадукцыйнасці прылад.
Час публікацыі: 08 кастрычніка 2024 г.