Il-pjani tal-kristall u l-orjentazzjoni tal-kristall huma żewġ kunċetti ewlenin fil-kristalografija, relatati mill-qrib mal-istruttura tal-kristall fit-teknoloġija taċ-ċirkwit integrat ibbażat fuq is-silikon.
1. Definizzjoni u Proprjetajiet tal-Orjentazzjoni tal-Kristall
L-orjentazzjoni tal-kristall tirrappreżenta direzzjoni speċifika fi ħdan kristall, tipikament espressa permezz ta' indiċi tal-orjentazzjoni tal-kristall. L-orjentazzjoni tal-kristall hija definita billi jiġu konnessi żewġ punti tal-kannizzata fi ħdan l-istruttura tal-kristall, u għandha l-karatteristiċi li ġejjin: kull orjentazzjoni tal-kristall fiha numru infinit ta' punti tal-kannizzata; orjentazzjoni ta' kristall wieħed tista' tikkonsisti f'orjentazzjonijiet multipli paralleli tal-kristall li jiffurmaw familja ta' orjentazzjoni tal-kristall; il-familja tal-orjentazzjoni tal-kristall tkopri l-punti kollha tal-kannizzata fi ħdan il-kristall.
Is-sinifikat tal-orjentazzjoni tal-kristall jinsab fl-indikazzjoni tal-arranġament direzzjonali tal-atomi fil-kristall. Pereżempju, l-orjentazzjoni tal-kristall [111] tirrappreżenta direzzjoni speċifika fejn il-proporzjonijiet tal-projezzjoni tat-tliet assi tal-koordinati huma 1:1:1.
2. Definizzjoni u Proprjetajiet tal-Pjani tal-Kristall
Pjan kristallin huwa pjan ta' arranġament ta' atomu fi ħdan kristall, rappreżentat minn indiċi tal-pjan kristallin (indiċi ta' Miller). Pereżempju, (111) jindika li r-reċiproċi tal-interċetti tal-pjan kristallin fuq l-assi koordinati huma fil-proporzjon ta' 1:1:1. Il-pjan kristallin għandu l-proprjetajiet li ġejjin: kull pjan kristallin fih numru infinit ta' punti tal-kannizzata; kull pjan kristallin għandu numru infinit ta' pjani paralleli li jiffurmaw familja ta' pjani kristallin; il-familja ta' pjani kristallin tkopri l-kristall kollu.
Id-determinazzjoni tal-indiċi ta' Miller tinvolvi li jittieħdu l-interċetti tal-pjan tal-kristall fuq kull assi ta' koordinati, jinstabu r-reċiproċi tagħhom, u jiġu konvertiti fl-iżgħar proporzjon ta' numru sħiħ. Pereżempju, il-pjan tal-kristall (111) għandu interċetti fuq l-assi x, y, u z fil-proporzjon ta' 1:1:1.
3. Ir-Relazzjoni Bejn il-Pjani tal-Kristall u l-Orjentazzjoni tal-Kristall
Il-pjani tal-kristall u l-orjentazzjoni tal-kristall huma żewġ modi differenti kif tiddeskrivi l-istruttura ġeometrika ta' kristall. L-orjentazzjoni tal-kristall tirreferi għall-arranġament tal-atomi tul direzzjoni speċifika, filwaqt li pjan tal-kristall jirreferi għall-arranġament tal-atomi fuq pjan speċifiku. Dawn it-tnejn għandhom ċerta korrispondenza, iżda jirrappreżentaw kunċetti fiżiċi differenti.
Relazzjoni ewlenija: Il-vettur normali ta' pjan kristallin (jiġifieri, il-vettur perpendikolari għal dak il-pjan) jikkorrispondi għal orjentazzjoni tal-kristall. Pereżempju, il-vettur normali tal-pjan kristallin (111) jikkorrispondi għall-orjentazzjoni tal-kristall [111], li jfisser li l-arranġament atomiku tul id-direzzjoni [111] huwa perpendikolari għal dak il-pjan.
Fil-proċessi tas-semikondutturi, l-għażla tal-pjani tal-kristall taffettwa ħafna l-prestazzjoni tal-apparat. Pereżempju, fis-semikondutturi bbażati fuq is-silikon, il-pjani tal-kristall li jintużaw b'mod komuni huma l-pjani (100) u (111) għaliex għandhom arranġamenti atomiċi differenti u metodi ta' twaħħil f'direzzjonijiet differenti. Proprjetajiet bħall-mobilità tal-elettroni u l-enerġija tal-wiċċ ivarjaw fuq pjani tal-kristall differenti, u jinfluwenzaw il-prestazzjoni u l-proċess tat-tkabbir tal-apparati semikondutturi.
4. Applikazzjonijiet Prattiċi fil-Proċessi tas-Semikondutturi
Fil-manifattura tas-semikondutturi bbażati fuq is-silikon, l-orjentazzjoni tal-kristall u l-pjani tal-kristall huma applikati f'ħafna aspetti:
Tkabbir tal-Kristalli: Il-kristalli semikondutturi tipikament jitkabbru tul orjentazzjonijiet speċifiċi tal-kristalli. Il-kristalli tas-silikon jikbru l-aktar komunement tul l-orjentazzjonijiet [100] jew [111] għaliex l-istabbiltà u l-arranġament atomiku f'dawn l-orjentazzjonijiet huma favorevoli għat-tkabbir tal-kristalli.
Proċess ta' Inċiżjoni: Fl-inċiżjoni mxarrba, pjani differenti tal-kristall għandhom rati ta' inċiżjoni li jvarjaw. Pereżempju, ir-rati ta' inċiżjoni fuq il-pjani (100) u (111) tas-silikon huma differenti, u dan jirriżulta f'effetti ta' inċiżjoni anisotropiċi.
Karatteristiċi tal-Apparat: Il-mobilità tal-elettroni fl-apparati MOSFET hija affettwata mill-pjan tal-kristall. Tipikament, il-mobilità hija ogħla fuq il-pjan (100), u huwa għalhekk li l-MOSFETs moderni bbażati fuq is-silikon jużaw predominantement wejfers (100).
Fil-qosor, il-pjani tal-kristall u l-orjentazzjonijiet tal-kristalli huma żewġ modi fundamentali biex tiddeskrivi l-istruttura tal-kristalli fil-kristalografija. L-orjentazzjoni tal-kristall tirrappreżenta l-proprjetajiet direzzjonali fi ħdan kristall, filwaqt li l-pjani tal-kristall jiddeskrivu pjani speċifiċi fi ħdan il-kristall. Dawn iż-żewġ kunċetti huma relatati mill-qrib fil-manifattura tas-semikondutturi. L-għażla tal-pjani tal-kristall tħalli impatt dirett fuq il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-materjal, filwaqt li l-orjentazzjoni tal-kristall tinfluwenza t-tkabbir tal-kristall u t-tekniki tal-ipproċessar. Il-fehim tar-relazzjoni bejn il-pjani tal-kristall u l-orjentazzjonijiet huwa kruċjali għall-ottimizzazzjoni tal-proċessi tas-semikondutturi u t-titjib tal-prestazzjoni tal-apparat.
Ħin tal-posta: 08 ta' Ottubru 2024