GeSi的晶體結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1GeSi的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)第一頁(yè)，共37頁(yè)。第1頁(yè)/共37頁(yè)第二頁(yè)，共37頁(yè)。1、 晶胞晶胞(jn bo)和晶格常數(shù)和晶格常數(shù) Ge、Si晶體中原子排列的情況如圖晶體中原子排列的情況如圖1-1所示。圖中的立方體是反映所示。圖中的立方體是反映Ge、Si晶體晶體中原子排列基本中原子排列基本(jbn)特點(diǎn)的一個(gè)單元，特點(diǎn)的一個(gè)單元，常稱為晶胞。晶胞的各個(gè)邊長(zhǎng)叫做晶格常常稱為晶胞。晶胞的各個(gè)邊長(zhǎng)叫做晶格常數(shù)，是不同晶體的一個(gè)特征性參量。對(duì)數(shù)，是不同晶體的一個(gè)特征性參量。對(duì)Ge、Si晶體，其晶胞是圖晶體，其晶胞是圖1-1所示的立方所示的立方體，因此只有一個(gè)晶格常數(shù)（記為體，因此只有一個(gè)晶格常數(shù)

2、（記為a）。）。 1.1 Ge、Si的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)圖1-1 Ge、Si的晶格(jn )結(jié)構(gòu) 第2頁(yè)/共37頁(yè)第三頁(yè)，共37頁(yè)。第3頁(yè)/共37頁(yè)第四頁(yè)，共37頁(yè)。第4頁(yè)/共37頁(yè)第五頁(yè)，共37頁(yè)。2、鍺，硅晶體中原子、鍺，硅晶體中原子(yunz)排列的規(guī)律排列的規(guī)律 完整晶體中原子的排列是很規(guī)則的，各有一定的排列規(guī)律完整晶體中原子的排列是很規(guī)則的，各有一定的排列規(guī)律(gul)，這種規(guī)律，這種規(guī)律(gul)可完全由其晶胞結(jié)構(gòu)反映出來(lái)。可完全由其晶胞結(jié)構(gòu)反映出來(lái)。 仔細(xì)分析圖仔細(xì)分析圖1-1中的晶胞，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)中的晶胞，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)Ge、Si晶體，其晶體，其原子排列的規(guī)律原子排列的規(guī)律(gu

3、l)可從兩方面來(lái)看：可從兩方面來(lái)看：（1）每個(gè)原子的周圍有）每個(gè)原子的周圍有4個(gè)最鄰近的原子個(gè)最鄰近的原子（與中心原子的距離都相等），而且這（與中心原子的距離都相等），而且這4個(gè)最個(gè)最鄰近的原子按正四面體分布，鄰近的原子按正四面體分布，Ge、Si中的原中的原子之所以有這種特殊的排列規(guī)律，是由其共子之所以有這種特殊的排列規(guī)律，是由其共價(jià)鍵的性質(zhì)所決定的。按這種規(guī)律分布的鍵，價(jià)鍵的性質(zhì)所決定的。按這種規(guī)律分布的鍵，通常稱為四面體鍵。根據(jù)通常稱為四面體鍵。根據(jù)(gnj)這種看法，這種看法，則整個(gè)晶體可認(rèn)為是由圖則整個(gè)晶體可認(rèn)為是由圖1-2所示的許多共價(jià)所示的許多共價(jià)四面體堆砌而成的。四面體堆砌而成的

4、。 圖圖1-2 鍺、硅中的四面體結(jié)構(gòu)鍺、硅中的四面體結(jié)構(gòu)第5頁(yè)/共37頁(yè)第六頁(yè)，共37頁(yè)。圖1-3 面心立方(lfng)晶格圖1-4 鍺、硅的晶格(jn )結(jié)構(gòu)第6頁(yè)/共37頁(yè)第七頁(yè)，共37頁(yè)。 由圖由圖1-4可見(jiàn)，處于正四面體中心的原子和四面體頂可見(jiàn)，處于正四面體中心的原子和四面體頂角的原子，分別屬于角的原子，分別屬于(shy)兩套不同的面心立方晶格，兩套不同的面心立方晶格，它們是有區(qū)別的。四面體中心原子和頂角原子的價(jià)鍵取向它們是有區(qū)別的。四面體中心原子和頂角原子的價(jià)鍵取向是不一樣的，就是說(shuō)，盡管原子種類相同，但其在晶體中是不一樣的，就是說(shuō)，盡管原子種類相同，但其在晶體中所處的環(huán)境不同。應(yīng)當(dāng)

5、注意，所謂四面體中心或頂角，這所處的環(huán)境不同。應(yīng)當(dāng)注意，所謂四面體中心或頂角，這是相對(duì)的，實(shí)際上，任何一個(gè)原子既可以是某個(gè)四面體的是相對(duì)的，實(shí)際上，任何一個(gè)原子既可以是某個(gè)四面體的中心原子，也可以是另一個(gè)四面體的頂角原子。中心原子，也可以是另一個(gè)四面體的頂角原子。 結(jié)構(gòu)分析指出，這種結(jié)構(gòu)分析指出，這種Ge、Si的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)完全相同，只是原子種類和晶格常數(shù)不同，因此，晶體結(jié)構(gòu)完全相同，只是原子種類和晶格常數(shù)不同，因此，通常把這種形式的晶體結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為通常把這種形式的晶體結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為“金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)”。第7頁(yè)/共37頁(yè)第八頁(yè)，共37頁(yè)。3、 四面體半徑和雜質(zhì)四

6、面體半徑和雜質(zhì)(zzh)的失配的失配 Ge、Si中每一個(gè)原子周圍有中每一個(gè)原子周圍有4個(gè)按正面體分布的鄰近原子。因此，個(gè)按正面體分布的鄰近原子。因此，Ge、Si晶體中的最小原子間距，也就是正四面體的中心原子到頂角原子之間的距離，晶體中的最小原子間距，也就是正四面體的中心原子到頂角原子之間的距離，把這個(gè)最小原子間距再除以把這個(gè)最小原子間距再除以2，就定義為四面體半徑，就定義為四面體半徑(bnjng)，顯然，四面體半，顯然，四面體半徑徑(bnjng)也就是把晶體原子都看成是一個(gè)個(gè)硬球的球半徑也就是把晶體原子都看成是一個(gè)個(gè)硬球的球半徑(bnjng)，這是金，這是金剛石結(jié)構(gòu)特有的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。剛石結(jié)構(gòu)

7、特有的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。 由圖由圖1-4可以看到，最小原子間距就是晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的可以看到，最小原子間距就是晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的1/4。因此易于用。因此易于用晶格常數(shù)晶格常數(shù)a表示出四面體半徑表示出四面體半徑(bnjng)r。因?yàn)榫Оw對(duì)角線長(zhǎng)為。因?yàn)榫Оw對(duì)角線長(zhǎng)為 ，則最小原，則最小原子間距為子間距為 ，所以四面體半徑，所以四面體半徑(bnjng)r = ，代入，代入Ge、Si的晶格常數(shù)，的晶格常數(shù)，即求得：即求得： rSi0.117nm，rGe0.122 nm a3a43a83第8頁(yè)/共37頁(yè)第九頁(yè)，共37頁(yè)。334r83a%348333233283433333arar第9頁(yè)/共37頁(yè)第十頁(yè)，共

8、37頁(yè)。雜質(zhì)元素NCBPSiAlAsGeGaSbSnInBiPbTl四面體半徑/nm0.0700.0770.0880.1100.1170.1260.1180.1220.1260.1360.1400.1440.1460.1460.147表表1-1常用雜質(zhì)常用雜質(zhì)(zzh)元素的四面體半徑元素的四面體半徑雜質(zhì)PAsSbBAlGaInSnCGe在硅中晶的失配因子0.0160.0080.160.2480.0770.0770.2310.200.3420.0427表表1-2雜質(zhì)在硅中的失配雜質(zhì)在硅中的失配(sh pi)因子因子第10頁(yè)/共37頁(yè)第十一頁(yè)，共37頁(yè)。4、 摻雜摻雜(chn z)問(wèn)題問(wèn)題 在在

9、Ge、Si晶體中，如果所摻入雜質(zhì)的失配因子較大，則雜質(zhì)將使晶格發(fā)晶體中，如果所摻入雜質(zhì)的失配因子較大，則雜質(zhì)將使晶格發(fā)生畸變，在晶體中造成較大的應(yīng)力，在高溫下由于晶體內(nèi)摩擦力迅速減小，則生畸變，在晶體中造成較大的應(yīng)力，在高溫下由于晶體內(nèi)摩擦力迅速減小，則晶體原子有可能發(fā)生重新排列以減小應(yīng)力，這就必將導(dǎo)致晶體原子有可能發(fā)生重新排列以減小應(yīng)力，這就必將導(dǎo)致(dozh)各種晶體缺各種晶體缺陷的出現(xiàn)。由于這種失配雜質(zhì)的摻入所引起的位錯(cuò)，稱為失配位錯(cuò)。顯然，失陷的出現(xiàn)。由于這種失配雜質(zhì)的摻入所引起的位錯(cuò)，稱為失配位錯(cuò)。顯然，失配雜質(zhì)摻入越多，則晶格畸變?cè)酱螅驮饺菀桩a(chǎn)生晶體缺陷。因此，在配雜質(zhì)摻入越多，

10、則晶格畸變?cè)酱螅驮饺菀桩a(chǎn)生晶體缺陷。因此，在Ge、Si晶體中，為保證不致于產(chǎn)生大量的缺陷，就有一個(gè)摻雜濃度的上限。例如，對(duì)晶體中，為保證不致于產(chǎn)生大量的缺陷，就有一個(gè)摻雜濃度的上限。例如，對(duì)硅中的硅中的B和和P，摻雜濃度上限分別為，摻雜濃度上限分別為51019/cm3和和51020/cm3 ；但對(duì)；但對(duì)Si中的中的As，因其失配因子很小，則此濃度上限可接近其最大固溶度，因其失配因子很小，則此濃度上限可接近其最大固溶度51021/cm3 ，所，所以，在以，在Si中摻中摻As不易產(chǎn)生缺陷。不易產(chǎn)生缺陷。 第11頁(yè)/共37頁(yè)第十二頁(yè)，共37頁(yè)。v怎樣才能保證在半導(dǎo)體中既要摻雜濃度高又要保持晶體的完

11、整怎樣才能保證在半導(dǎo)體中既要摻雜濃度高又要保持晶體的完整(wnzhng)呢？這就呢？這就是所謂是所謂“完美晶體技術(shù)完美晶體技術(shù)”需要解決的一個(gè)重要課題。目前，在硅工藝中所采用的辦法，需要解決的一個(gè)重要課題。目前，在硅工藝中所采用的辦法，歸納起來(lái)可以有三種：歸納起來(lái)可以有三種：v（1）用）用As取代取代P和和Sbv（2）四面體半徑大于）四面體半徑大于Si的雜質(zhì)，和四面體半徑小于的雜質(zhì)，和四面體半徑小于Si的雜質(zhì)同時(shí)摻入。的雜質(zhì)同時(shí)摻入。v（3）P和和As或或B和和As同時(shí)摻入。同時(shí)摻入。圖1-5 硅晶格常數(shù)隨摻雜濃度(nngd)的變化第12頁(yè)/共37頁(yè)第十三頁(yè)，共37頁(yè)。1tzsyrxtlskr

12、h1,1,11lzkyhx第13頁(yè)/共37頁(yè)第十四頁(yè)，共37頁(yè)。 B格子的格點(diǎn)還可看成是分列在一系列平行、等距的平面系上，這些平面格子的格點(diǎn)還可看成是分列在一系列平行、等距的平面系上，這些平面系稱為晶面系（晶面族）。系稱為晶面系（晶面族）。 一個(gè)一個(gè)(y )無(wú)窮大的無(wú)窮大的B格子，可有無(wú)窮多方向不同的晶面系。格子，可有無(wú)窮多方向不同的晶面系。 v3.晶面指數(shù)（密勒指數(shù)）：晶面指數(shù)（密勒指數(shù)）：第14頁(yè)/共37頁(yè)第十五頁(yè)，共37頁(yè)。第15頁(yè)/共37頁(yè)第十六頁(yè)，共37頁(yè)。v例例1：在立方晶系中，：在立方晶系中，100代表代表v 100,010,001三個(gè)等效晶向。三個(gè)等效晶向。v例例2：在立方晶系

13、中，：在立方晶系中，100代表代表(100), (010), (001)三個(gè)等效晶面族。三個(gè)等效晶面族。v 有時(shí)有時(shí)(yush)為了表示一個(gè)具體的晶面，也可以不化為了表示一個(gè)具體的晶面，也可以不化互質(zhì)整數(shù)?；ベ|(zhì)整數(shù)。v例例3：(200)指平行于指平行于(100)，但與，但與a軸截距為軸截距為a/2的晶面。的晶面。v說(shuō)明：若選用基矢坐標(biāo)系，方法類似，顯然數(shù)值是不同的。說(shuō)明：若選用基矢坐標(biāo)系，方法類似，顯然數(shù)值是不同的。第16頁(yè)/共37頁(yè)第十七頁(yè)，共37頁(yè)。第17頁(yè)/共37頁(yè)第十八頁(yè)，共37頁(yè)。第18頁(yè)/共37頁(yè)第十九頁(yè)，共37頁(yè)。第19頁(yè)/共37頁(yè)第二十頁(yè)，共37頁(yè)。說(shuō)明：六角晶系的四指數(shù)表示說(shuō)

14、明：六角晶系的四指數(shù)表示 以上三指數(shù)表示晶向、晶面原則上適用于任何晶系，但用于以上三指數(shù)表示晶向、晶面原則上適用于任何晶系，但用于六角晶系有一個(gè)缺點(diǎn)：六角晶系有一個(gè)缺點(diǎn)： 晶體具有等效的晶面、晶向不具有類似的指數(shù)。晶體具有等效的晶面、晶向不具有類似的指數(shù)。例：六棱柱的兩個(gè)相鄰的外表面在晶體學(xué)上應(yīng)是等價(jià)的，但例：六棱柱的兩個(gè)相鄰的外表面在晶體學(xué)上應(yīng)是等價(jià)的，但其密勒指數(shù)卻分別其密勒指數(shù)卻分別(fnbi)為為(100)和和(110)。夾角為。夾角為600的的密排方向是等價(jià)的，但其方向指數(shù)卻為密排方向是等價(jià)的，但其方向指數(shù)卻為100和和110.在晶體結(jié)構(gòu)上本來(lái)是等價(jià)的晶面卻不具有類似的指數(shù)，給研在晶

15、體結(jié)構(gòu)上本來(lái)是等價(jià)的晶面卻不具有類似的指數(shù)，給研究帶來(lái)不方便。究帶來(lái)不方便。第20頁(yè)/共37頁(yè)第二十一頁(yè)，共37頁(yè)。第21頁(yè)/共37頁(yè)第二十二頁(yè)，共37頁(yè)。第22頁(yè)/共37頁(yè)第二十三頁(yè)，共37頁(yè)。1.3 鍺硅晶體鍺硅晶體(jngt)的各向異性的各向異性第23頁(yè)/共37頁(yè)第二十四頁(yè)，共37頁(yè)。v1、原子分布(fnb)和鍵密度的各向異性圖1-19 鍺、硅中常用晶向上(xingshng)原子的分布 aa1212aaa4 . 1222121aaa17.110：111：可見(jiàn)，可見(jiàn)，110方向上的原子線密度最大。方向上的原子線密度最大。第24頁(yè)/共37頁(yè)第二十五頁(yè)，共37頁(yè)。22

16、241411aa2228 . 22422124142aaa2223 . 23432124142aaa圖圖1-20畫(huà)出了鍺、硅晶體的幾個(gè)畫(huà)出了鍺、硅晶體的幾個(gè)(j )主要晶面上原子分布的情況由此容易主要晶面上原子分布的情況由此容易計(jì)算出各個(gè)晶面上的原子密度如下：計(jì)算出各個(gè)晶面上的原子密度如下：（110）：）：（111）：）：（100）：）：圖1-20 鍺、硅中常用(chn yn)晶面上原子的分布第25頁(yè)/共37頁(yè)第二十六頁(yè)，共37頁(yè)。v觀察圖觀察圖1-21，以原子，以原子O為例，當(dāng)它作為（為例，當(dāng)它作為（100）面）面上的原子時(shí)，與一側(cè)相鄰的（上的原子時(shí)，與一側(cè)相鄰的（100）面中的原子）面中的

17、原子A、B間有間有2個(gè)鍵作用著，與另一側(cè)相鄰的（個(gè)鍵作用著，與另一側(cè)相鄰的（100）面中）面中的原子的原子C、D間也有間也有2個(gè)鍵作用著，即（個(gè)鍵作用著，即（100）面間）面間每一個(gè)原子有每一個(gè)原子有2個(gè)鍵作用著。而（個(gè)鍵作用著。而（100）面上的原子）面上的原子密度密度(md)為為2/a2，所以在（，所以在（100）面間，單位面）面間，單位面積上作用的鍵數(shù)積上作用的鍵數(shù)鍵的面密度鍵的面密度(md)為為22/a2=4/a2。圖1-21 鍺、硅晶體結(jié)構(gòu)第26頁(yè)/共37頁(yè)第二十七頁(yè)，共37頁(yè)。v再觀察圖再觀察圖1-21中的原子中的原子O，當(dāng)它作為，當(dāng)它作為(zuwi)（110）面上的原子時(shí)，）面上

18、的原子時(shí)，它與一側(cè)相鄰的（它與一側(cè)相鄰的（110）面中的原子）面中的原子B有一個(gè)鍵作用著，與另一側(cè)相鄰有一個(gè)鍵作用著，與另一側(cè)相鄰的（的（110）面中的原子）面中的原子D也有一個(gè)鍵作用著，即（也有一個(gè)鍵作用著，即（110）面間每一個(gè)原）面間每一個(gè)原子有一個(gè)鍵作用著。而（子有一個(gè)鍵作用著。而（110）面的原子密度為）面的原子密度為2.8/a2，所以（，所以（110）面間的鍵密度為：面間的鍵密度為：22/8 . 28 . 21aa表表1-41-4晶面的幾種晶面的幾種(j zhn(j zhn) )密密度分析度分析原子線密度原子線密度原子面密度原子面密度鍵的面密度（即晶面間作鍵的面密度（即晶面間作用力

19、的強(qiáng)度）用力的強(qiáng)度）110111100111100110111第27頁(yè)/共37頁(yè)第二十八頁(yè)，共37頁(yè)。v我們知道，云母可以剝成一層一層的薄片，這就是云母的解理性，所剝裂我們知道，云母可以剝成一層一層的薄片，這就是云母的解理性，所剝裂出的面就是解理面；當(dāng)然，在剪切力的作用下，層與層之間（即解理面之出的面就是解理面；當(dāng)然，在剪切力的作用下，層與層之間（即解理面之間）也是容易錯(cuò)開(kāi)的，這就是所謂滑移。間）也是容易錯(cuò)開(kāi)的，這就是所謂滑移。v一般說(shuō)來(lái)，滑移面或解理面是原子面密度最大的晶面，因?yàn)檫@樣的晶面其一般說(shuō)來(lái)，滑移面或解理面是原子面密度最大的晶面，因?yàn)檫@樣的晶面其面間距較大，作用力較弱。但是面間距較大

20、，作用力較弱。但是(dnsh)對(duì)對(duì)Ge、Si晶體，雖然晶體，雖然110面的面的原子密度最大，然而其晶面間的作用力并不是最小。因此，原子密度最大，然而其晶面間的作用力并不是最小。因此，Ge、Si晶體的晶體的滑移面或解理面不是滑移面或解理面不是110面，而應(yīng)當(dāng)是鍵密度最小的面，而應(yīng)當(dāng)是鍵密度最小的111面。這已為很面。這已為很多事實(shí)所證明，例如當(dāng)弄碎一塊薄多事實(shí)所證明，例如當(dāng)弄碎一塊薄Si片后，斷面往往是很平整的片后，斷面往往是很平整的111面。面。v2、鍺、硅晶體(jngt)中的滑移或解理的各向異性第28頁(yè)/共37頁(yè)第二十九頁(yè)，共37頁(yè)。v考慮到考慮到Ge、Si的的111面易于裂開(kāi)這一特點(diǎn)，對(duì)指

21、導(dǎo)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)實(shí)踐具有面易于裂開(kāi)這一特點(diǎn)，對(duì)指導(dǎo)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)實(shí)踐具有重要意義。例如，在用重要意義。例如，在用100片子制作器件時(shí)，管芯圖形的排列應(yīng)當(dāng)片子制作器件時(shí)，管芯圖形的排列應(yīng)當(dāng)(yngdng)沿沿方向方向(見(jiàn)圖見(jiàn)圖1-22),因?yàn)橐驗(yàn)?11面與面與100面的交線是面的交線是方向，這樣排列方向，這樣排列管芯有利于最后劃片時(shí)獲得形狀較正規(guī)的管芯，減少了弄破管芯的可能性，又如，管芯有利于最后劃片時(shí)獲得形狀較正規(guī)的管芯，減少了弄破管芯的可能性，又如，對(duì)對(duì)111晶片，最好是按圖晶片，最好是按圖1-23排列管芯，即一邊沿著排列管芯，即一邊沿著方向方向,因?yàn)橐驗(yàn)?11面之面之間的交線就是間的交

22、線就是方向，這就可以保證沿方向，這就可以保證沿方向劃片時(shí)不易弄碎管芯。值方向劃片時(shí)不易弄碎管芯。值得注意的是，在垂直得注意的是，在垂直方向劃片時(shí)，劃刀的走向應(yīng)當(dāng)方向劃片時(shí)，劃刀的走向應(yīng)當(dāng)(yngdng)按圖按圖1-23所所示的箭頭方向進(jìn)行，否則，劃刀相反進(jìn)行的，將易于引起晶片沿其它二個(gè)示的箭頭方向進(jìn)行，否則，劃刀相反進(jìn)行的，將易于引起晶片沿其它二個(gè)方向的方向的111面裂開(kāi)，而造成管芯破碎。面裂開(kāi)，而造成管芯破碎。第29頁(yè)/共37頁(yè)第三十頁(yè)，共37頁(yè)。圖1-22 100面管芯排列(pili)圖1-23 111晶面上管芯的排列(pili)v在應(yīng)力的作用下，在應(yīng)力的作用下，Ge、Si晶體將最易沿晶體

23、將最易沿111面發(fā)生滑移，但究竟朝面發(fā)生滑移，但究竟朝哪個(gè)方向最易發(fā)生滑移呢？實(shí)踐表明這也是各向異性的，存在有一個(gè)哪個(gè)方向最易發(fā)生滑移呢？實(shí)踐表明這也是各向異性的，存在有一個(gè)所謂滑移方向，就是所謂滑移方向，就是方向。這是不難理解的，因?yàn)榉较?。這是不難理解的，因?yàn)榉较蚍较蛏显拥姆植甲蠲?，原子間的作用必然較強(qiáng)，要沖破這些原子間的聯(lián)上原子的分布最密，原子間的作用必然較強(qiáng)，要沖破這些原子間的聯(lián)系就不容易，所以系就不容易，所以(suy)只有沿該方向滑移時(shí)才不需要那么大的力。只有沿該方向滑移時(shí)才不需要那么大的力。第30頁(yè)/共37頁(yè)第三十一頁(yè)，共37頁(yè)。v總而言之，總而言之，Ge、Si晶體的滑移面（解理面

24、）是晶體的滑移面（解理面）是111面，滑移方向是面，滑移方向是。但有必要指出，這里所說(shuō)的滑移面和滑移方向，是指最容易發(fā)生的滑移的晶面和晶向，并不排除沿其它晶面和晶向發(fā)生滑移的可能。例如，打碎一塊。但有必要指出，這里所說(shuō)的滑移面和滑移方向，是指最容易發(fā)生的滑移的晶面和晶向，并不排除沿其它晶面和晶向發(fā)生滑移的可能。例如，打碎一塊Ge或或Si單晶時(shí)，其斷面不太整齊，這就是證明。單晶時(shí)，其斷面不太整齊，這就是證明。v下面我們根據(jù)下面我們根據(jù)Ge、Si晶體滑移的各向異性性質(zhì)，來(lái)說(shuō)明晶體滑移的各向異性性質(zhì)，來(lái)說(shuō)明Ge、Si晶體中的棱位錯(cuò)的某些特點(diǎn)。晶體中的棱位錯(cuò)的某些特點(diǎn)。v我們知道，位錯(cuò)是晶體中發(fā)生不完

25、全滑移的結(jié)果，是已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線。圖我們知道，位錯(cuò)是晶體中發(fā)生不完全滑移的結(jié)果，是已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線。圖1-24中中D點(diǎn)處垂直于紙面的一條線，稱為點(diǎn)處垂直于紙面的一條線，稱為(chn wi)棱位錯(cuò)，圖中箭頭表示的是滑移方向?？梢韵胍?jiàn)，位錯(cuò)線應(yīng)當(dāng)位于滑移面內(nèi)，而且是沿著原子密度最大的方向。所以，棱位錯(cuò)，圖中箭頭表示的是滑移方向。可以想見(jiàn)，位錯(cuò)線應(yīng)當(dāng)位于滑移面內(nèi)，而且是沿著原子密度最大的方向。所以，Ge、Si晶體中的位錯(cuò)線往往是在晶體中的位錯(cuò)線往往是在111面內(nèi)，而且其方向往往是面內(nèi)，而且其方向往往是方向。而導(dǎo)致發(fā)生位錯(cuò)的滑移，其方向如上述也是方向。而導(dǎo)致發(fā)生位錯(cuò)的滑移，其方向如

26、上述也是方向。由于在同一個(gè)面內(nèi)的兩個(gè)方向。由于在同一個(gè)面內(nèi)的兩個(gè)方向，其間夾角為方向，其間夾角為60（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖1-17），故），故Ge、Si晶體中的棱位錯(cuò)線往往與滑移方向互成晶體中的棱位錯(cuò)線往往與滑移方向互成60夾角，因此，就把這種位錯(cuò)特稱為夾角，因此，就把這種位錯(cuò)特稱為(chn wi)“60位錯(cuò)位錯(cuò)”。第31頁(yè)/共37頁(yè)第三十二頁(yè)，共37頁(yè)。v位錯(cuò)不但可以通過(guò)滑移產(chǎn)生，而且也容易通過(guò)滑移而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。由于位錯(cuò)不但可以通過(guò)滑移產(chǎn)生，而且也容易通過(guò)滑移而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。由于Ge、Si晶體中存在有最容易發(fā)生滑移的晶面和晶向，所以晶體中存在有最容易發(fā)生滑移的晶面和晶向，所以Ge、Si晶晶體中位錯(cuò)的分布并不

27、雜亂無(wú)章，而是有一定規(guī)律的，即位錯(cuò)線往往是體中位錯(cuò)的分布并不雜亂無(wú)章，而是有一定規(guī)律的，即位錯(cuò)線往往是處于處于111面內(nèi)的面內(nèi)的方向。因此，在晶體的一個(gè)表面上所觀察到的方向。因此，在晶體的一個(gè)表面上所觀察到的許多許多(xdu)位錯(cuò)的露頭處，將成為有規(guī)律的排列位錯(cuò)的露頭處，將成為有規(guī)律的排列位錯(cuò)排，如圖位錯(cuò)排，如圖1-25所示。所示。圖1-24 棱位移(wiy)示意圖圖1-25 晶體表面(biomin)位錯(cuò)排的顯示第32頁(yè)/共37頁(yè)第三十三頁(yè)，共37頁(yè)。v一般說(shuō)來(lái)，晶面間的共價(jià)鍵密度愈高，則此晶面簇的各晶面連接得愈牢，也就愈一般說(shuō)來(lái)，晶面間的共價(jià)鍵密度愈高，則此晶面簇的各晶面連接得愈牢，也就愈難

28、被腐蝕掉，因此在該晶面簇的垂直方向上腐蝕速度就愈慢。相反，晶面間的共難被腐蝕掉，因此在該晶面簇的垂直方向上腐蝕速度就愈慢。相反，晶面間的共價(jià)鍵密度愈低，則該種晶面愈易被腐蝕掉，因此，在該晶面簇的垂直方向上腐蝕價(jià)鍵密度愈低，則該種晶面愈易被腐蝕掉，因此，在該晶面簇的垂直方向上腐蝕速度就越快。由表速度就越快。由表1-4可知，對(duì)可知，對(duì)Ge、Si晶體晶體(jngt)，111雙層原子面內(nèi)的共價(jià)鍵雙層原子面內(nèi)的共價(jià)鍵密度最高，其次是密度最高，其次是100，再其次是，再其次是110。所以。所以Ge、Si晶體晶體(jngt)在在方向方向上腐蝕速度最快，上腐蝕速度最快，次之，次之，最慢。最慢。v3、 鍺、硅晶體化學(xué)腐蝕(fsh)的各向異性第33頁(yè)/共37頁(yè)第三十四頁(yè)，共37頁(yè)。v我們知道我們知道(zh do)，位錯(cuò)在晶體表面的露頭處，經(jīng)過(guò)腐蝕后將出現(xiàn)一，位錯(cuò)在晶體表面的露頭處，經(jīng)過(guò)腐蝕后將出現(xiàn)一些形狀規(guī)則的腐蝕坑。晶面種類不同，腐蝕坑的形狀也不相同，據(jù)此些形狀規(guī)則的腐蝕坑。晶面種類不同，腐蝕坑的形狀也不相同，據(jù)此可粗略地確定晶向，或用光點(diǎn)法精確地定向。盡管腐蝕坑的形狀與很可粗略地確定晶向，或用光點(diǎn)法精確地定向。盡管腐蝕坑的形狀與很多因素有關(guān)，但基本上腐蝕坑中的各個(gè)晶面都傾向于多因素有關(guān)，但基本上腐蝕坑中的各個(gè)晶面都傾向于111面，因?yàn)槊?，因?yàn)檠匮胤较虻母g速度