半導(dǎo)體晶體定向

半導(dǎo)體晶體定向第1頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、定向方法1、通過(guò)晶體的外觀判斷晶體的生長(zhǎng)方向；2、通過(guò)解理面或破碎面判斷3、通過(guò)腐蝕坑的形態(tài)判斷4、通過(guò)儀器測(cè)量定向

按國(guó)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(cè)定方法有兩種：（適用于測(cè)定半導(dǎo)體單晶材料大致平行于低指數(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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、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α，β，γ。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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

對(duì)立方體和八面體來(lái)說(shuō)，X，Y，Z是對(duì)稱的，性質(zhì)相同的，所以a＝b＝c，而且，三根晶軸是相互垂直的，所以α＝β＝γ＝90°2、晶體定向的作用：（1）晶體定向后就可以對(duì)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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、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(guó)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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖3-1-2晶向指數(shù)的確定

a．過(guò)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<uvw>表示。第7頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）晶面指數(shù)的確定a．對(duì)晶胞作晶軸X、Y、Z，以晶胞的邊長(zhǎng)（a、b、c)作為晶軸上的單位長(zhǎng)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∞)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(jiǎn)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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三如圖所示，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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第11頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4、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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三簡(jiǎn)單立方晶系面間距計(jì)算式：第13頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三立方晶系，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(shū)中表格3-1（p69)第14頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5、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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三設(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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（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(h2k2l2)，則可通過(guò)下式求出該晶帶的晶帶軸方向[uvw]：u=k1.l2—k2.l1

v=l1.h2—l2.h1w=h1.k2—h2.k1b)已知某晶面同屬于兩個(gè)晶帶[u1v1w1]和[u2v2w2]，則可通過(guò)下式求出該晶面的晶面指數(shù)(hkl)：h=v1w2—v2w1k=w1u2—w2u1l=u1v2—u2v1

第17頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、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(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖所示第18頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三立方晶系的立體模型立方晶系的球面投影第19頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）球面投影的特點(diǎn)a)過(guò)球心的平面與球相交于一大圓，直徑等于參考球的；不過(guò)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(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、極射赤面投影（1）極射赤面投影的概念：取通過(guò)參考球中心的赤道平面為投影面，與參考球相交的大圓為邊界，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