半导体晶体定向.ppt

第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日一、半导体晶体定向在生产中的应用1、生产工艺的要求，晶体的生产方向与晶向之间存在一定的偏离角度。2、切籽晶时，要求有一定晶向的偏离度。3、晶体在制造器件或进行外延时，要求按一定的晶向切片4、制造小器件时，按一定方向进行切片可以减少碎片，提高成品率。第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日二、定向方法1、通过晶体的外观判断晶体的生长方向；2、通过解理面或破碎面判断3、通过腐蚀坑的形态判断4、通过仪器测量定向按国家质量技术监督检验检疫总局，半导体单晶晶向测定方法有两种：（适用于测定半导体单晶材料大致平行于低指数原子面的表面取向）（1）X射线衍射定向法：该方法可用于所有半导体单晶的定向；（2）光图定向法：该方法目的主要用于单一元素半导体单晶的定向。第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日1、晶体定向（广义）:在晶体上建立一个坐标系，由X,Y,Z轴组成。X,Y,Z轴也称为晶轴或结晶主轴。三根晶轴上分别有轴单位矢量a,b,c,还有轴角α，β，γ。晶轴的方向以在原点的前方、右方、上方为正，反之为负。如图所示:3.1半导体晶体取向的表示方法第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日对立方体和八面体来说，X，Y，Z是对称的，性质相同的，所以a＝b＝c，而且，三根晶轴是相互垂直的，所以α＝β＝γ＝90°2、晶体定向的作用：（1）晶体定向后就可以对晶体上所有的面、线等进行标定，给出这些面、线的晶体学方向性符号；（2）晶体定向是研究晶体各种物理性质方向性的基础。第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日3、晶向指数和晶面指数（1）定义：在晶体中存在着一系列的原子列或原子平面，晶体中原子组成的平面叫晶面，原子列表示的方向称为晶向。为了便于表示各种晶向和晶面，需要确定一种统一的标号，称为晶向指数和晶面指数，国际上通用的是密勒（Miller）指数。（2）晶向指数的确定：（如图3-1-2）第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日图3-1-2晶向指数的确定a．过晶胞原点作一直线OP，使其平行于待标定的晶向AB；b．在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的坐标值；c．将此值乘以最小公倍数化为最小整数u、v、w，加上方括号，[uvw]即为AB晶向的晶向指数。如u、v、w中某一数为负值，则将负号标注在该数的上方。d、晶体中因对称关系而等同的各组晶向可归并为一个晶向族，用uvw表示。第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日（3）晶面指数的确定a．对晶胞作晶轴X、Y、Z，以晶胞的边长（a、b、c)作为晶轴上的单位长度；b．求出待定晶面在三个晶轴上的截距r、s、t(如该晶面与某轴平行，则截距为∞)c．取这些截距数的倒数1/r、1/s、1/t。d．将上述倒数化为最小的简单整数，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，一般记为（hkl）第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日在晶体中有些晶面具有共同的特点（其上原子排列和分布规律是完全相同的，晶面间距也相同）唯一不同的是晶面在空间的位向，这样的一组等同晶面称为一个晶面族，用符号{hkl}表示。第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日如图所示，立方晶系中的晶面与晶向：（指数相同的晶面和晶向相互垂直）第10页，共27页，星期日，2025年，2月5日第11页，共27页，星期日，2025年，2月5日4、晶面间距与晶面夹角不同的{hkl}晶面，其面间距(即相邻的两个平行晶面之间的距离)各不相同。其特点：低指数的晶面其面间距较大，而高指数面的面间距小。如图所示：正交晶系的面间距公式：第12页，共27页，星期日，2025年，2月5日简单立方晶系面间距计算式：第13页，共27页，星期日，2025年，2月5日立方晶系，两个晶面（h1k1l1)和（h2k2l2)之间的夹角：各个晶面之间的夹角如书中表格3-1（p69)第14页，共27页，星期日，2025年，2月5日5、晶带定理（1）晶带定理：相交于同一直线(或平行于同一直线)的所有晶面的组合称为晶带，该直线称为晶带轴，同一晶带轴中的所有晶面的共同特点是，所有晶面的法线都与晶带轴垂直(如图1-23所示)。第15页，共27页，星期日，2025年，2月5日设有一晶带其晶带轴为[uvw]晶向，该晶带中任一晶面为(hkl)，则由矢量代数可以证明晶带轴[uvw]与该晶带的任一晶面(hkl)之间均具有下列关系：hu+kv+lw=0这就是晶带定理。凡满足此关系的晶面都属于以[