半導(dǎo)體晶體定向課件

1、關(guān)于半導(dǎo)體晶體定向第1頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四一、半導(dǎo)體晶體定向在生產(chǎn)中的應(yīng)用1、生產(chǎn)工藝的要求，晶體的生產(chǎn)方向與晶向之間存在一定的偏離角度。2、切籽晶時(shí)，要求有一定晶向的偏離度。3、晶體在制造器件或進(jìn)行外延時(shí)，要求按一定的晶向切片4、制造小器件時(shí)，按一定方向進(jìn)行切片可以減少碎片，提高成品率。第2頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四二、定向方法 1、通過晶體的外觀判斷晶體的生長方向；2、通過解理面或破碎面判斷3、通過腐蝕坑的形態(tài)判斷4、通過儀器測量定向 按國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，半導(dǎo)體單晶晶向測定方法有兩種：（適用于測定半導(dǎo)體單晶材料大

2、致平行于低指數(shù)原子面的表面取向）（1）X射線衍射定向法：該方法可用于所有半導(dǎo)體單晶的定向；（2）光圖定向法：該方法目的主要用于單一元素半導(dǎo)體單晶的定向。第3頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四 1、晶體定向（廣義）: 在晶體上建立一個(gè)坐標(biāo)系，由X, Y, Z 軸組成。X, Y, Z 軸也稱為晶軸或結(jié)晶主軸。三根晶軸上分別有軸單位矢量a, b, c, 還有軸角，。 晶軸的方向以在原點(diǎn)的前方、右方、上方為正，反之為負(fù)。如圖所示:3.1 半導(dǎo)體晶體取向的表示方法第4頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四 對立方體和八面體來說，X，Y，Z是對稱的，性質(zhì)相同的，所以

3、abc，而且，三根晶軸是相互垂直的，所以902、晶體定向的作用：（1）晶體定向后就可以對晶體上所有的面、線等進(jìn)行標(biāo)定，給出這些面、線的晶體學(xué)方向性符號(hào)； （2）晶體定向是研究晶體各種物理性質(zhì)方向性的基礎(chǔ)。 第5頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四3、晶向指數(shù)和晶面指數(shù)（1）定義：在晶體中存在著一系列的原子列或原子平面，晶體中原子組成的平面叫晶面，原子列表示的方向稱為晶向。為了便于表示各種晶向和晶面，需要確定一種統(tǒng)一的標(biāo)號(hào)，稱為晶向指數(shù)和晶面指數(shù)，國際上通用的是密勒（Miller）指數(shù)。 （2）晶向指數(shù)的確定： （如圖3-1-2）第6頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)

4、58分，星期四圖3-1-2 晶向指數(shù)的確定 a過晶胞原點(diǎn)作一直線OP，使其平行于待標(biāo)定的晶向AB；b在直線OP上選取距原點(diǎn)O最近的一個(gè)陣點(diǎn)P，確定P點(diǎn)的坐標(biāo)值；c將此值乘以最小公倍數(shù)化為最小整數(shù)u、v、w，加上方括號(hào)，uvw 即為AB晶向的晶向指數(shù)。如u、v、w中某一數(shù)為負(fù)值，則將負(fù)號(hào)標(biāo)注在該數(shù)的上方。d、晶體中因?qū)ΨQ關(guān)系而等同的各組晶向可歸并為一個(gè)晶向族，用表示。第7頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四（3）晶面指數(shù)的確定 a對晶胞作晶軸X、Y、Z，以晶胞的邊長（a、b、c)作為晶軸上的單位長度；b求出待定晶面在三個(gè)晶軸上的截距r、s、t(如該晶面與某軸平行，則截距為)

5、c取這些截距數(shù)的倒數(shù)1/r、1/s、1/t 。d將上述倒數(shù)化為最小的簡單整數(shù)，并加上圓括號(hào)，即表示該晶面的指數(shù)，一般記為（hkl）第8頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四在晶體中有些晶面具有共同的特點(diǎn)（其上原子排列和分布規(guī)律是完全相同的，晶面間距也相同）唯一不同的是晶面在空間的位向，這樣的一組等同晶面稱為一個(gè)晶面族，用符號(hào)hkl表示。 第9頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四如圖所示，立方晶系中的晶面與晶向：（指數(shù)相同的晶面和晶向相互垂直）第10頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四第11頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分

6、，星期四4、晶面間距與晶面夾角不同的hkl晶面，其面間距(即相鄰的兩個(gè)平行晶面之間的距離)各不相同。其特點(diǎn)：低指數(shù)的晶面其面間距較大，而高指數(shù)面的面間距小。 如圖所示：正交晶系的面間距公式：第12頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四簡單立方晶系面間距計(jì)算式：第13頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四立方晶系，兩個(gè)晶面（h1k1l1)和（h2k2l2)之間的夾角：各個(gè)晶面之間的夾角如書中表格3-1（p69)第14頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四5、晶帶定理（1）晶帶定理：相交于同一直線(或平行于同一直線)的所有晶面的組合稱為晶帶，該

7、直線稱為晶帶軸，同一晶帶軸中的所有晶面的共同特點(diǎn)是，所有晶面的法線都與晶帶軸垂直(如圖1-23所示)。第15頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四設(shè)有一晶帶其晶帶軸為uvw晶向，該晶帶中任一晶面為(hkl)，則由矢量代數(shù)可以證明晶帶軸uvw與該晶帶的任一晶面(hkl)之間均具有下列關(guān)系：hu+kv+lw =0這就是晶帶定理。凡滿足此關(guān)系的晶面都屬于以uvw為晶帶軸的晶帶。如圖所示：屬晶帶軸001的晶帶，包括晶面（100）（010）（110）等晶面第16頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四（2）晶帶定理的應(yīng)用： a)已知某晶帶中任意兩個(gè)晶面(h1k1l1)和

8、(h2k2l2)，則可通過下式求出該晶帶的晶帶軸方向uvw：u=k1.l2k2.l1 v= l1.h2l2 .h1w=h1. k2h2. k1b) 已知某晶面同屬于兩個(gè)晶帶u1v1w1和u2v2w2，則可通過下式求出該晶面的晶面指數(shù)(hkl)：h=v1 w2v2 w1k=w1 u2w2 u1l =u1 v2u2 v1 第17頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四二、晶面的投影表示1、球面投影(立方晶系）（1）概念：將立方晶體晶面模型放在參考球中心，對晶體的每個(gè)晶面作法線并和球表面相交于一點(diǎn)，這些交點(diǎn)稱為“極點(diǎn)”。所有極點(diǎn)的集合稱為晶體的球面投影。晶面與極點(diǎn)成一一對應(yīng)關(guān)系。如圖

9、所示第18頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四立方晶系的立體模型立方晶系的球面投影第19頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四（2）球面投影的特點(diǎn)a)過球心的平面與球相交于一大圓，直徑等于參考球的；不過球心的平面與球相交于一小圓，直徑小于參考球直徑。b)任意兩個(gè)晶面的交角等于它們的極點(diǎn)在參考球上的角距離。c)屬于同一晶帶的許多晶面，它們的極點(diǎn)必定位于同一大圓上，晶帶軸的投影點(diǎn)則在與此大圓成90度角的圓上。第20頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四2、極射赤面投影（1）極射赤面投影的概念：取通過參考球中心的赤道平面為投影面，與參考球相交的

10、大圓為邊界，此大圓稱為基圓。再選取參考球的南極或北極作為投影點(diǎn)。假設(shè)上半球的某一個(gè)晶面的球面投影點(diǎn)與S的連線與基圓的交點(diǎn)即為該晶面的極射赤面投影點(diǎn)。所有晶面的極射赤面投影點(diǎn)的集合構(gòu)成整個(gè)晶體的極射赤面投影。第21頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四001SN101O第22頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四(001）的極射赤面投影立方晶系的球面投影第23頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四（2）極射赤面投影的特點(diǎn)a) 參考球上的大圓的極射赤面投影為大圓弧，它以基圓直徑的兩個(gè)端點(diǎn)為起始點(diǎn)；若大圓經(jīng)過南北極時(shí)為基圓上的一直徑；垂直于南北極的大圓（基圓）的極射赤面投影為基圓本身。b) 若晶體以基圓上下對稱，則上下兩半球的極射赤面投影完全相同。c) 若晶體中某主要晶向的極點(diǎn)位于極射赤面投影的中心，則得到的極射赤面投影為該晶向的投影。如圖所示：第24頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四第25頁，共27頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)58分，星期四課后作業(yè)：1、判斷(100)、