क्रिस्टलोग्राफीमध्ये क्रिस्टल प्लेन आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशन या दोन मुख्य संकल्पना आहेत, ज्या सिलिकॉन-आधारित इंटिग्रेटेड सर्किट तंत्रज्ञानातील क्रिस्टल स्ट्रक्चरशी जवळून संबंधित आहेत.
१. क्रिस्टल ओरिएंटेशनची व्याख्या आणि गुणधर्म
क्रिस्टल ओरिएंटेशन क्रिस्टलमधील एक विशिष्ट दिशा दर्शवते, जी सामान्यतः क्रिस्टल ओरिएंटेशन निर्देशांकांद्वारे व्यक्त केली जाते. क्रिस्टल ओरिएंटेशन क्रिस्टल रचनेतील कोणत्याही दोन जाळी बिंदूंना जोडून परिभाषित केले जाते आणि त्यात खालील वैशिष्ट्ये आहेत: प्रत्येक क्रिस्टल ओरिएंटेशनमध्ये अनंत संख्येने जाळी बिंदू असतात; एका क्रिस्टल ओरिएंटेशनमध्ये अनेक समांतर क्रिस्टल ओरिएंटेशन असू शकतात जे क्रिस्टल ओरिएंटेशन कुटुंब बनवतात; क्रिस्टल ओरिएंटेशन कुटुंब क्रिस्टलमधील सर्व जाळी बिंदूंना व्यापते.
क्रिस्टल ओरिएंटेशनचे महत्त्व क्रिस्टलमधील अणूंची दिशात्मक व्यवस्था दर्शविण्यामध्ये आहे. उदाहरणार्थ, [111] क्रिस्टल ओरिएंटेशन एक विशिष्ट दिशा दर्शवते जिथे तीन निर्देशांक अक्षांचे प्रक्षेपण गुणोत्तर 1:1:1 असते.
२. क्रिस्टल प्लेनची व्याख्या आणि गुणधर्म
क्रिस्टल प्लेन म्हणजे क्रिस्टलमधील अणू व्यवस्थेचे एक प्लेन असते, जे क्रिस्टल प्लेन इंडेक्स (मिलर इंडेक्स) द्वारे दर्शविले जाते. उदाहरणार्थ, (111) दर्शवते की निर्देशांक अक्षांवरील क्रिस्टल प्लेनच्या इंटरसेप्ट्सचे परस्परसंबंध 1:1:1 च्या प्रमाणात आहेत. क्रिस्टल प्लेनमध्ये खालील गुणधर्म आहेत: प्रत्येक क्रिस्टल प्लेनमध्ये अनंत संख्येने जाळी बिंदू असतात; प्रत्येक क्रिस्टल प्लेनमध्ये अनंत संख्येने समांतर प्लेन असतात जे क्रिस्टल प्लेन फॅमिली बनवतात; क्रिस्टल प्लेन फॅमिली संपूर्ण क्रिस्टलला व्यापते.
मिलर निर्देशांकांच्या निर्धारणामध्ये प्रत्येक निर्देशांक अक्षावरील क्रिस्टल प्लेनचे इंटरसेप्ट घेणे, त्यांचे परस्परसंबंध शोधणे आणि त्यांना सर्वात लहान पूर्णांक गुणोत्तरात रूपांतरित करणे समाविष्ट आहे. उदाहरणार्थ, (111) क्रिस्टल प्लेनमध्ये x, y आणि z अक्षांवर 1:1:1 च्या प्रमाणात इंटरसेप्ट असतात.
३. क्रिस्टल प्लेन आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशनमधील संबंध
क्रिस्टल प्लेन आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशन हे क्रिस्टलच्या भौमितिक रचनेचे वर्णन करण्याचे दोन वेगवेगळे मार्ग आहेत. क्रिस्टल ओरिएंटेशन म्हणजे एका विशिष्ट दिशेने अणूंची व्यवस्था, तर क्रिस्टल प्लेन म्हणजे एका विशिष्ट प्लेनवर अणूंची व्यवस्था. या दोघांमध्ये एक विशिष्ट सुसंगतता आहे, परंतु ते वेगवेगळ्या भौतिक संकल्पनांचे प्रतिनिधित्व करतात.
मुख्य संबंध: क्रिस्टल प्लेनचा सामान्य वेक्टर (म्हणजेच, त्या प्लेनला लंब असलेला वेक्टर) क्रिस्टल ओरिएंटेशनशी संबंधित असतो. उदाहरणार्थ, (111) क्रिस्टल प्लेनचा सामान्य वेक्टर [111] क्रिस्टल ओरिएंटेशनशी संबंधित असतो, म्हणजेच [111] दिशेला असलेली अणु व्यवस्था त्या प्लेनला लंब असते.
अर्धवाहक प्रक्रियांमध्ये, क्रिस्टल प्लेनची निवड उपकरणाच्या कामगिरीवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करते. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन-आधारित अर्धवाहकांमध्ये, सामान्यतः वापरले जाणारे क्रिस्टल प्लेन (100) आणि (111) प्लेन असतात कारण त्यांच्याकडे वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये वेगवेगळ्या अणु व्यवस्था आणि बंधन पद्धती असतात. इलेक्ट्रॉन गतिशीलता आणि पृष्ठभागाची ऊर्जा यासारखे गुणधर्म वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्लेनवर बदलतात, ज्यामुळे अर्धवाहक उपकरणांची कार्यक्षमता आणि वाढ प्रक्रिया प्रभावित होते.
४. सेमीकंडक्टर प्रक्रियांमध्ये व्यावहारिक अनुप्रयोग
सिलिकॉन-आधारित सेमीकंडक्टर उत्पादनात, क्रिस्टल ओरिएंटेशन आणि क्रिस्टल प्लेन अनेक पैलूंमध्ये लागू केले जातात:
क्रिस्टल ग्रोथ: सेमीकंडक्टर क्रिस्टल्स सामान्यतः विशिष्ट क्रिस्टल ओरिएंटेशनसह वाढतात. सिलिकॉन क्रिस्टल्स सामान्यतः [100] किंवा [111] ओरिएंटेशनसह वाढतात कारण या ओरिएंटेशनमधील स्थिरता आणि अणु व्यवस्था क्रिस्टल वाढीसाठी अनुकूल असते.
एचिंग प्रक्रिया: वेट एचिंगमध्ये, वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्लेनमध्ये एचिंग रेट वेगवेगळे असतात. उदाहरणार्थ, सिलिकॉनच्या (१००) आणि (१११) प्लेनवरील एचिंग रेट वेगवेगळे असतात, ज्यामुळे अॅनिसोट्रॉपिक एचिंग इफेक्ट्स होतात.
उपकरणाची वैशिष्ट्ये: MOSFET उपकरणांमधील इलेक्ट्रॉन गतिशीलता क्रिस्टल प्लेनमुळे प्रभावित होते. सामान्यतः, (१००) प्लेनवर गतिशीलता जास्त असते, म्हणूनच आधुनिक सिलिकॉन-आधारित MOSFET प्रामुख्याने (१००) वेफर्स वापरतात.
थोडक्यात, क्रिस्टलोग्राफीमध्ये क्रिस्टल्सच्या संरचनेचे वर्णन करण्याचे क्रिस्टल प्लेन आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशन हे दोन मूलभूत मार्ग आहेत. क्रिस्टल ओरिएंटेशन क्रिस्टलमधील दिशात्मक गुणधर्मांचे प्रतिनिधित्व करते, तर क्रिस्टल प्लेन क्रिस्टलमधील विशिष्ट प्लेनचे वर्णन करतात. या दोन संकल्पना अर्धवाहक उत्पादनात जवळून संबंधित आहेत. क्रिस्टल प्लेनची निवड थेट सामग्रीच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांवर परिणाम करते, तर क्रिस्टल ओरिएंटेशन क्रिस्टलच्या वाढीवर आणि प्रक्रिया तंत्रांवर प्रभाव पाडते. अर्धवाहक प्रक्रिया ऑप्टिमायझ करण्यासाठी आणि डिव्हाइस कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी क्रिस्टल प्लेन आणि ओरिएंटेशनमधील संबंध समजून घेणे अत्यंत महत्वाचे आहे.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-०८-२०२४