半導(dǎo)體材料測試與表征

半導(dǎo)體材料測試與表征第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一參考文獻(xiàn)：1.藍(lán)閩波.納米材料測試技術(shù)[M].華東理工大學(xué)出版社,2009.5,34~120.2.周玉.材料分析測試技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2007.8.3.陳文哲.材料測試與表征技術(shù)的挑戰(zhàn)和展望[J].理化檢驗(yàn),2007,43(5):89~91..4.吳征鎧，唐敖慶.分子光譜學(xué)專論，山東科學(xué)技術(shù)出版社，1999.5.王斌,徐曉軒,秦哲,宋寧,張存洲.分子束外延n-GaAs/SI-GaAs薄膜材料的拉曼光譜研究.光譜學(xué)與光譜分析.2008,28(9):2013-2016.第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一材料測試與表征的作用和地位成分結(jié)構(gòu)制備性能第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一性能測試力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一結(jié)構(gòu)表征內(nèi)容：材料成分分析、結(jié)構(gòu)分析，也包括材料表面與界面分析、微區(qū)形貌分析以及缺陷等一般原理：通過對表征材料的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)參數(shù)及其變化的檢測，分析測量信號獲知材料成分、結(jié)構(gòu)等。第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一材料結(jié)構(gòu)表征的內(nèi)容與基本方法成分分析結(jié)構(gòu)分析形貌分析化學(xué)價(jià)鍵分析表面與界面分析XRD、IR、Raman、XPS、AESXRD、ED、Raman、中子衍射TEM、SEM、AFM、STMIR、RamanXPS、AES第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一20世紀(jì)50年代20世紀(jì)70年代現(xiàn)代導(dǎo)電類型、載流子濃度、遷移率、雜質(zhì)含量層錯(cuò)、位錯(cuò)密度、夾雜和孿晶等半導(dǎo)體薄膜的表面、異質(zhì)結(jié)界面性質(zhì)、薄膜材料的組分和結(jié)構(gòu)分析納米級研究半導(dǎo)體材料的測試與表征電阻率、霍耳系數(shù)、磁阻、光電導(dǎo)、光吸收、X射線衍射、金相觀察結(jié)電容技術(shù)、激光光譜技術(shù)、俄歇電子能譜、二次離子質(zhì)譜和電子顯微分析技術(shù)測試表征第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一拉曼光譜是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.Raman在1928年所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。拉曼光譜第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一

h

基態(tài)E0振動(dòng)激發(fā)態(tài)E1h0h0h0h0

+

E1+h0E0+h0h(0

-

)激發(fā)虛態(tài)Rayleigh散射Raman散射拉曼原理第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一h(0

+

)E0E1E1+h0E2+h0

h

h0h(0

-

)ANTI-STOKES0-

RayleighSTOKES0+

0第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一Raman位移：Raman散射光與入射光頻率差表征分子振-轉(zhuǎn)能級的特征物理量；定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)。取決于分子振動(dòng)能級的改變,與入射光波長無關(guān)；拉曼位移、退偏振比退偏振比與入射偏振方向垂直的拉曼散射光強(qiáng)度與入射偏振方向平行的拉曼散射光強(qiáng)度退偏比可以提供有關(guān)分子振動(dòng)的對稱性及分子構(gòu)型的信息。第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一激光拉曼光譜儀第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一單色儀光電倍增管高壓電源光子計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算機(jī)顯示器樣品激光器凹面鏡第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一經(jīng)離子注入后的半導(dǎo)體損傷分布外延層的質(zhì)量TextRaman光譜在半導(dǎo)體科學(xué)中的應(yīng)用半磁半導(dǎo)體的組分外延層混品的組分載流子濃度第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一Raman光譜的應(yīng)用舉例a用拉曼光譜研究金剛石膜的生長過程：a生長2min樣品的Raman光譜b生長30min樣品的Raman光譜c生長1h樣品的Raman光譜d生長2h樣品的Raman光譜第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一用CVD方法制備的金剛石薄膜利用拉曼光譜來確定SP2/SP3鍵價(jià)比，判定金剛石薄膜的生長情況及質(zhì)量。拉曼特征峰：1332cm-1拉曼特征峰：1550cm-1第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一b不同Si摻雜濃度的n-GaAs薄膜的Raman光譜研究Si摻雜濃度不斷提高，致使界面失配，位錯(cuò)不斷地提高，造成內(nèi)