Kristal düzlemler ve kristal yönelimi, kristalografinin iki temel kavramıdır ve silikon tabanlı entegre devre teknolojisindeki kristal yapısıyla yakından ilişkilidir.
1. Kristal Yönlendirmesinin Tanımı ve Özellikleri
Kristal yönelimi, genellikle kristal yönelim indeksleriyle ifade edilen, kristal içindeki belirli bir yönü temsil eder. Kristal yönelimi, kristal yapı içindeki herhangi iki kafes noktasının birleştirilmesiyle tanımlanır ve şu özelliklere sahiptir: her kristal yönelimi sonsuz sayıda kafes noktası içerir; tek bir kristal yönelimi, bir kristal yönelim ailesi oluşturan birden fazla paralel kristal yöneliminden oluşabilir; kristal yönelim ailesi, kristal içindeki tüm kafes noktalarını kapsar.
Kristal yöneliminin önemi, kristal içindeki atomların yönsel dizilimini göstermesidir. Örneğin, [111] kristal yönelimi, üç koordinat ekseninin izdüşüm oranlarının 1:1:1 olduğu belirli bir yönü temsil eder.
2. Kristal Düzlemlerin Tanımı ve Özellikleri
Kristal düzlemi, kristal içindeki atom diziliminin bir düzlemidir ve kristal düzlemi indeksleriyle (Miller indeksleri) gösterilir. Örneğin, (111), kristal düzleminin koordinat eksenlerindeki kesişimlerinin karşılıklılarının 1:1:1 oranında olduğunu gösterir. Kristal düzlemi şu özelliklere sahiptir: her kristal düzlemi sonsuz sayıda kafes noktası içerir; her kristal düzlemi, bir kristal düzlemi ailesi oluşturan sonsuz sayıda paralel düzleme sahiptir; kristal düzlemi ailesi tüm kristali kapsar.
Miller indekslerinin belirlenmesi, kristal düzleminin her koordinat eksenindeki kesişimlerinin alınmasını, bunların karşılıklılarının bulunmasını ve en küçük tam sayı oranına dönüştürülmesini içerir. Örneğin, (111) kristal düzleminin x, y ve z eksenlerinde 1:1:1 oranında kesişimleri vardır.
3. Kristal Düzlemler ve Kristal Yönlendirmesi Arasındaki İlişki
Kristal düzlemler ve kristal yönelimi, bir kristalin geometrik yapısını tanımlamanın iki farklı yoludur. Kristal yönelimi, atomların belirli bir doğrultuda dizilimini ifade ederken, kristal düzlemi, atomların belirli bir düzlemdeki dizilimini ifade eder. Bu ikisinin belirli bir ilişkisi vardır, ancak farklı fiziksel kavramları temsil ederler.
Temel ilişki: Bir kristal düzleminin normal vektörü (yani, bu düzleme dik vektör), bir kristal yönelimine karşılık gelir. Örneğin, (111) kristal düzleminin normal vektörü, [111] kristal yönelimine karşılık gelir; bu, [111] yönündeki atomik düzenlemenin bu düzleme dik olduğu anlamına gelir.
Yarı iletken proseslerde, kristal düzlem seçimi cihaz performansını büyük ölçüde etkiler. Örneğin, silikon bazlı yarı iletkenlerde, yaygın olarak kullanılan kristal düzlemler (100) ve (111) düzlemleridir çünkü farklı atom dizilimlerine ve farklı yönlerde bağlanma yöntemlerine sahiptirler. Elektron hareketliliği ve yüzey enerjisi gibi özellikler farklı kristal düzlemlerde değişiklik göstererek yarı iletken cihazların performansını ve büyüme sürecini etkiler.
4. Yarı İletken Proseslerinde Pratik Uygulamalar
Silisyum esaslı yarı iletken üretiminde kristal yönlendirme ve kristal düzlemleri birçok açıdan uygulanır:
Kristal Büyümesi: Yarı iletken kristaller genellikle belirli kristal yönelimleri boyunca büyütülür. Silikon kristalleri genellikle [100] veya [111] yönelimleri boyunca büyür çünkü bu yönelimlerdeki kararlılık ve atomik düzenleme kristal büyümesi için uygundur.
Aşındırma İşlemi: Islak aşındırmada, farklı kristal düzlemleri farklı aşındırma hızlarına sahiptir. Örneğin, silisyumun (100) ve (111) düzlemlerindeki aşındırma hızları farklılık gösterir ve bu da anizotropik aşındırma etkilerine neden olur.
Cihaz Özellikleri: MOSFET cihazlarındaki elektron hareketliliği kristal düzleminden etkilenir. Tipik olarak, hareketlilik (100) düzleminde daha yüksektir, bu nedenle modern silikon tabanlı MOSFET'lerde ağırlıklı olarak (100) yongalar kullanılır.
Özetle, kristal düzlemleri ve kristal yönelimleri, kristalografide kristallerin yapısını tanımlamanın iki temel yoludur. Kristal yönelimi, bir kristal içindeki yön özelliklerini temsil ederken, kristal düzlemleri kristal içindeki belirli düzlemleri tanımlar. Bu iki kavram, yarı iletken üretiminde yakından ilişkilidir. Kristal düzlemlerinin seçimi, malzemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini doğrudan etkilerken, kristal yönelimi kristal büyümesini ve işleme tekniklerini etkiler. Kristal düzlemleri ve yönelimleri arasındaki ilişkiyi anlamak, yarı iletken süreçlerini optimize etmek ve cihaz performansını iyileştirmek için çok önemlidir.
Gönderim zamanı: 08-Eki-2024