क्रिस्टल प्लेन्स आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशन या क्रिस्टलोग्राफीमधील दोन मुख्य संकल्पना आहेत, सिलिकॉन-आधारित एकात्मिक सर्किट तंत्रज्ञानातील क्रिस्टल स्ट्रक्चरशी जवळून संबंधित आहेत.
1. क्रिस्टल ओरिएंटेशनची व्याख्या आणि गुणधर्म
क्रिस्टल अभिमुखता क्रिस्टलमधील विशिष्ट दिशा दर्शवते, विशेषत: क्रिस्टल अभिमुखता निर्देशांकांद्वारे व्यक्त केली जाते. क्रिस्टल अभिमुखता क्रिस्टल संरचनेतील कोणतेही दोन जाळी बिंदू जोडून परिभाषित केली जाते आणि त्यात खालील वैशिष्ट्ये आहेत: प्रत्येक क्रिस्टल अभिमुखतेमध्ये जाळीच्या बिंदूंची असीम संख्या असते; एका क्रिस्टल ओरिएंटेशनमध्ये अनेक समांतर क्रिस्टल ओरिएंटेशन असू शकतात जे क्रिस्टल ओरिएंटेशन फॅमिली बनवतात; क्रिस्टल ओरिएंटेशन फॅमिली क्रिस्टलमधील सर्व जाळीच्या बिंदूंचा समावेश करते.
क्रिस्टल ओरिएंटेशनचे महत्त्व क्रिस्टलमधील अणूंची दिशात्मक व्यवस्था दर्शविण्यामध्ये आहे. उदाहरणार्थ, [१११] क्रिस्टल अभिमुखता विशिष्ट दिशा दर्शवते जेथे तीन समन्वय अक्षांचे प्रक्षेपण गुणोत्तर १:१:१ असते.
2. क्रिस्टल प्लेन्सची व्याख्या आणि गुणधर्म
क्रिस्टल प्लेन हे क्रिस्टलमधील अणू व्यवस्थेचे एक समतल असते, जे क्रिस्टल समतल निर्देशांक (मिलर निर्देशांक) द्वारे दर्शविले जाते. उदाहरणार्थ, (111) निर्देशांक अक्षांवर क्रिस्टल प्लेनच्या इंटरसेप्ट्सचे परस्परसंबंध 1:1:1 च्या प्रमाणात आहेत. क्रिस्टल प्लेनमध्ये खालील गुणधर्म आहेत: प्रत्येक क्रिस्टल प्लेनमध्ये जाळीच्या बिंदूंची असीम संख्या असते; प्रत्येक क्रिस्टल प्लेनमध्ये असीम समांतर विमाने असतात जे क्रिस्टल समतल कुटुंब बनवतात; क्रिस्टल विमान कुटुंब संपूर्ण क्रिस्टल कव्हर करते.
मिलर निर्देशांकांच्या निर्धारामध्ये प्रत्येक समन्वय अक्षावर क्रिस्टल प्लेनचे इंटरसेप्ट घेणे, त्यांचे परस्परसंबंध शोधणे आणि त्यांना सर्वात लहान पूर्णांक गुणोत्तरामध्ये रूपांतरित करणे समाविष्ट आहे. उदाहरणार्थ, (111) क्रिस्टल प्लेनमध्ये x, y आणि z अक्षांवर 1:1:1 च्या प्रमाणात इंटरसेप्ट्स असतात.
3. क्रिस्टल विमाने आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशन यांच्यातील संबंध
क्रिस्टल विमाने आणि क्रिस्टल अभिमुखता क्रिस्टलच्या भूमितीय संरचनेचे वर्णन करण्याचे दोन भिन्न मार्ग आहेत. क्रिस्टल अभिमुखता एका विशिष्ट दिशेने अणूंच्या व्यवस्थेचा संदर्भ देते, तर क्रिस्टल समतल विशिष्ट समतलातील अणूंच्या व्यवस्थेचा संदर्भ देते. या दोघांमध्ये एक विशिष्ट पत्रव्यवहार आहे, परंतु ते भिन्न भौतिक संकल्पनांचे प्रतिनिधित्व करतात.
मुख्य संबंध: क्रिस्टल समतलाचा सामान्य सदिश (म्हणजे त्या समतलाला लंब असलेला वेक्टर) क्रिस्टल ओरिएंटेशनशी संबंधित असतो. उदाहरणार्थ, (111) क्रिस्टल प्लेनचा सामान्य वेक्टर [111] क्रिस्टल ओरिएंटेशनशी संबंधित आहे, म्हणजे [111] दिशेच्या बाजूने असलेली अणू व्यवस्था त्या समतलाला लंब आहे.
सेमीकंडक्टर प्रक्रियांमध्ये, क्रिस्टल प्लेनची निवड डिव्हाइसच्या कार्यक्षमतेवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करते. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन-आधारित सेमीकंडक्टरमध्ये, सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या क्रिस्टल विमाने (100) आणि (111) विमाने आहेत कारण त्यांच्यात भिन्न अणू व्यवस्था आणि वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये बाँडिंग पद्धती आहेत. इलेक्ट्रॉन गतिशीलता आणि पृष्ठभाग उर्जा यासारखे गुणधर्म वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्लेनवर भिन्न असतात, जे सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या कार्यक्षमतेवर आणि वाढीच्या प्रक्रियेवर परिणाम करतात.
4. सेमीकंडक्टर प्रक्रियांमध्ये व्यावहारिक अनुप्रयोग
सिलिकॉन-आधारित सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये, क्रिस्टल अभिमुखता आणि क्रिस्टल विमाने अनेक पैलूंमध्ये लागू केली जातात:
क्रिस्टल ग्रोथ: सेमीकंडक्टर क्रिस्टल्स विशेषत: विशिष्ट क्रिस्टल अभिमुखतेसह वाढतात. सिलिकॉन क्रिस्टल्स सामान्यतः [100] किंवा [111] अभिमुखतेच्या बाजूने वाढतात कारण या अभिमुखतांमधील स्थिरता आणि अणू व्यवस्था क्रिस्टलच्या वाढीसाठी अनुकूल असतात.
एचिंग प्रक्रिया: ओल्या कोरीव कामामध्ये, वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्लेनमध्ये वेगवेगळे एचिंग दर असतात. उदाहरणार्थ, सिलिकॉनच्या (100) आणि (111) विमानांवरील कोरीव कामाचे दर भिन्न आहेत, परिणामी ॲनिसोट्रॉपिक एचिंग परिणाम होतात.
उपकरणाची वैशिष्ट्ये: MOSFET उपकरणांमधील इलेक्ट्रॉन गतिशीलता क्रिस्टल प्लेनमुळे प्रभावित होते. सामान्यतः, (100) विमानात गतिशीलता जास्त असते, म्हणूनच आधुनिक सिलिकॉन-आधारित MOSFETs प्रामुख्याने (100) वेफर्स वापरतात.
सारांश, क्रिस्टलोग्राफीमध्ये क्रिस्टल्सच्या संरचनेचे वर्णन करण्यासाठी क्रिस्टल प्लेन्स आणि क्रिस्टल ओरिएंटेशन हे दोन मूलभूत मार्ग आहेत. क्रिस्टल ओरिएंटेशन क्रिस्टलमधील दिशात्मक गुणधर्मांचे प्रतिनिधित्व करते, तर क्रिस्टल विमाने क्रिस्टलमधील विशिष्ट विमानांचे वर्णन करतात. सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये या दोन संकल्पना जवळून संबंधित आहेत. क्रिस्टल विमानांची निवड सामग्रीच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांवर थेट परिणाम करते, तर क्रिस्टल अभिमुखता क्रिस्टल वाढ आणि प्रक्रिया तंत्रांवर प्रभाव पाडते. सेमीकंडक्टर प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी आणि डिव्हाइस कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी क्रिस्टल विमाने आणि अभिमुखता यांच्यातील संबंध समजून घेणे महत्वाचे आहे.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-०८-२०२४