晶体材料亚表面的损伤检测解析.pptVIP

截面样品的制备 1.选样品 2. 样品的清洗处理 3. 加陪片（常用硅片）粘样品 按照块体样品制备的步骤 非破坏性检测 与破坏性检测相比，非破坏性检测在样品检测的过程中不会给晶片造成破坏，也不会引入新的损伤，这一突出的优点使得其在某些场合下获得了极为广泛的应用。 显微拉曼光谱法 拉曼光谱分析法是基于1928年印度物理学家C.V.Raman等发现的基于光的非弹性散射拉曼效应。入射光与样品分子之间并非都发生弹性碰撞，也会以一定几率出现方向、频率均改变的非弹性碰撞，即拉曼散射。人射光与拉曼散射光频率之间的差值即为拉曼偏移。 拉曼光谱分析法是一种对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到检测样品分子振动、转动方面的信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。目前，显微Raman光谱仪被广泛应用于晶体材料的相位转换及残余应力的检测分析中。 显微拉曼光谱法 传统的显微拉曼光谱仪的激光束光斑尺寸相对较大(10mm×2mm )，分辨率低，在目前超精密加工晶片的残余应力分析中采用的显微拉曼光谱仪的激光束直径为1μm。 英国雷尼绍inVia激光拉曼光谱仪 其原理是将入射激光通过显微镜聚焦到样品上，从而可以在不受周围物质干扰的情况下精确地获得样品微区的有关化学成分、晶体结构、分子相互作用及分子取向等各种拉曼光谱信息。并可以通过改变入射激光束的波长来改变检测深度，从而获取0.1~10μm深度范围内的应力和相位信息。 应用显微拉曼光谱法在测量晶体材料的残余应力时，材料在受到应力作用时，与之对应的拉曼光谱会发生一定的变化：当材料受压应力时，拉曼峰位会向高波数移动；当材料受拉应力时，拉曼峰位会向低波数移动。 材料受力前的拉曼波数为ωj0(j=1,2,3), 受力后的拉曼波数为ωj,受力前后的波数存在如下关系： 式中λj是Secular方程的特征根，对于具有金刚石结构材料的晶体材料来说，其Secular方程为： 拉曼频移与残余应力的对应关系 其中，p、q、 是声子变形电压（是材料的常数）， εij是应变张量的分量。 通过上面两式就可以建立起应变张量分量与拉曼谱线移动的函数关系。 求解Secular方程必须解决两个问题： 1.行列式共有三个特征值存在，这对应于物质晶格震动的三种模式，所以必须明确那些模式对拉曼谱线的移动有贡献； 2.试验中只能够观察到一个总的谱线移动，而应变张量含有六个未知的分量，不可能通过一个谱线移动来解得全部六个应变分量的值，所以必须对结构内部的应变状态作假设。 TO峰横光学模 LO峰纵光学模 TA峰横声学模 LA峰纵声学模 * 晶体材料亚表面的损伤检测 几种常见的晶体材料及其应用 亚表面损伤检测的意义 常见的亚表面损伤检测的方法 几种常见的晶体材料及其应用 SiC晶片 SiC单晶作为第三代半导体材料, 以其化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光、特有的大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率等特性, 成为国际上制作半导体照明器件、微电子器件等的理想衬底材料。 SiC单晶的应用 高温和高功率半导体元件 2. 微波及高频半导体元件 3. 短波长发光元件 4. 紫外光敏二极体—在各种发动机内部工作 5. 蓝色镭射二极体 蓝宝石（Al2O3）晶片 蓝宝石（Al2O3）晶棒 目前蓝宝石主要有两大用途： 一类是衬底材料，其中主要是LED半导体衬底材料，LED照明用蓝宝石衬底占蓝宝石衬底应用比例达90%以上； 另一类就是窗口材料，如手表表盘、航空、航天、精密制造、特殊制造等。 蓝宝石晶体的应用 蓝宝石晶体是一种集优良的光学、物理和化学性能于一体的多功能晶体材料，具有硬度高、熔点高、透光性好、电绝缘性优异、热传导性良好、化学性能稳定等优点，在光电子、微电子、国防、超导等领域具有广泛的应用。 多晶Si片 单晶Si片 单晶硅与多晶硅的应用 单晶硅和多晶硅都是重要的半导体材料，用于制造半导体器件、 太阳能电池等。 单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一，加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳能电池的研制。 多晶硅是生产单晶硅的直接原料。 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12%左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。随着技术得提高，目前多晶硅的转换效率也可以