Кристалл тегиздиктери жана кристаллдын багыты кристаллографиядагы эки негизги түшүнүк болуп саналат жана кремнийге негизделген интегралдык микросхема технологиясындагы кристалл түзүлүшү менен тыгыз байланышта.
1. Кристаллдын багытынын аныктамасы жана касиеттери
Кристаллдын багыты кристаллдын ичиндеги белгилүү бир багытты билдирет, ал адатта кристаллдын багыт индекстери менен көрсөтүлөт. Кристаллдын багыты кристаллдын түзүлүшүндөгү каалаган эки торчо чекитин туташтыруу менен аныкталат жана ал төмөнкү мүнөздөмөлөргө ээ: ар бир кристаллдын багыты чексиз сандагы торчо чекиттерин камтыйт; бир кристаллдын багыты кристаллдын багыт үй-бүлөсүн түзгөн бир нече параллелдүү кристалл багыттарынан турушу мүмкүн; кристаллдын багыт үй-бүлөсү кристаллдын ичиндеги бардык торчо чекиттерин камтыйт.
Кристаллдын багытынын мааниси кристаллдын ичиндеги атомдордун багыттуу жайгашуусун көрсөтүүдө жатат. Мисалы, [111] кристаллдын багыты үч координата огунун проекциялык катыштары 1:1:1 болгон белгилүү бир багытты билдирет.
2. Кристалл тегиздиктеринин аныктамасы жана касиеттери
Кристалл тегиздиги – бул кристаллдын ичиндеги атомдордун жайгашуу тегиздиги, ал кристалл тегиздик индекстери (Миллер индекстери) менен көрсөтүлөт. Мисалы, (111) кристалл тегиздигинин координата окторундагы кесилиш чекиттеринин тескери маанилери 1:1:1 катышында экенин көрсөтөт. Кристалл тегиздиги төмөнкү касиеттерге ээ: ар бир кристалл тегиздигинде чексиз сандагы торчо чекиттери бар; ар бир кристалл тегиздигинде кристалл тегиздиктеринин үй-бүлөсүн түзгөн чексиз сандагы параллель тегиздиктер бар; кристалл тегиздиктеринин үй-бүлөсү бүт кристаллды камтыйт.
Миллер индекстерин аныктоо ар бир координата огундагы кристалл тегиздигинин кесилиш чекиттерин алуу, алардын өз ара маанилерин табуу жана аларды эң кичине бүтүн сан катышына айландыруу менен жүргүзүлөт. Мисалы, (111) кристалл тегиздигинин x, y жана z огундагы кесилиш чекиттери 1:1:1 катышында болот.
3. Кристалл тегиздиктери менен кристаллдын багытынын ортосундагы байланыш
Кристалл тегиздиктери жана кристаллдын багыты кристаллдын геометриялык түзүлүшүн сүрөттөөнүн эки башка жолу. Кристаллдын багыты атомдордун белгилүү бир багытта жайгашуусун билдирет, ал эми кристалл тегиздиги атомдордун белгилүү бир тегиздиктеги жайгашуусун билдирет. Бул экөөнүн белгилүү бир дал келүүсү бар, бирок алар ар кандай физикалык түшүнүктөрдү билдирет.
Негизги байланыш: Кристалл тегиздигинин нормалдуу вектору (б.а., ошол тегиздикке перпендикуляр вектор) кристаллдын багытына туура келет. Мисалы, (111) кристалл тегиздигинин нормалдуу вектору [111] кристаллдын багытына туура келет, башкача айтканда, [111] багыты боюнча атомдук жайгашуу ошол тегиздикке перпендикуляр.
Жарым өткөргүчтүү процесстерде кристалл тегиздиктерин тандоо түзмөктүн иштешине чоң таасир этет. Мисалы, кремний негизиндеги жарым өткөргүчтөрдө, көбүнчө колдонулган кристалл тегиздиктери (100) жана (111) тегиздиктери болуп саналат, анткени алар ар кандай багытта ар кандай атомдук жайгашууга жана байланыш ыкмаларына ээ. Электрондордун кыймылдуулугу жана беттик энергия сыяктуу касиеттер ар кандай кристалл тегиздиктеринде ар кандай болуп, жарым өткөргүчтүү түзүлүштөрдүн иштешине жана өсүү процессине таасир этет.
4. Жарым өткөргүчтүү процесстердеги практикалык колдонмолор
Кремний негизиндеги жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө кристаллдын багыты жана кристалл тегиздиктери көптөгөн аспектилерде колдонулат:
Кристаллдын өсүшү: Жарым өткөргүч кристаллдар, адатта, белгилүү бир кристаллдык багыттар боюнча өстүрүлөт. Кремний кристаллдары көбүнчө [100] же [111] багыттар боюнча өсөт, анткени бул багыттардагы туруктуулук жана атомдук жайгашуу кристаллдын өсүшүнө жагымдуу.
Оюу процесси: Нымдуу оюуда ар кандай кристалл тегиздиктеринин оюу ылдамдыгы ар кандай болот. Мисалы, кремнийдин (100) жана (111) тегиздиктериндеги оюу ылдамдыгы ар кандай болот, бул анизотроптук оюу эффекттерине алып келет.
Түзмөктүн мүнөздөмөлөрү: MOSFET түзмөктөрүндөгү электрондордун кыймылдуулугуна кристалл тегиздиги таасир этет. Адатта, кыймылдуулук (100) тегиздигинде жогору болот, ошондуктан заманбап кремний негизиндеги MOSFETтер негизинен (100) пластиналарды колдонушат.
Кыскасы, кристалл тегиздиктери жана кристалл багыттары кристаллографияда кристаллдардын түзүлүшүн сүрөттөөнүн эки негизги жолу болуп саналат. Кристалл багыты кристаллдын ичиндеги багыттык касиеттерди билдирет, ал эми кристалл тегиздиктери кристаллдын ичиндеги белгилүү бир тегиздиктерди сүрөттөйт. Бул эки түшүнүк жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө тыгыз байланышта. Кристалл тегиздиктерин тандоо материалдын физикалык жана химиялык касиеттерине түздөн-түз таасир этет, ал эми кристалл багыты кристаллдын өсүшүнө жана иштетүү ыкмаларына таасир этет. Кристалл тегиздиктери менен багыттарынын ортосундагы байланышты түшүнүү жарым өткөргүч процесстерди оптималдаштыруу жана түзмөктүн иштешин жакшыртуу үчүн абдан маанилүү.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 8-октябры