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1、半导体材料测试与表征第1页，本讲稿共18页参考文献：1.蓝闽波.纳米材料测试技术M.华东理工大学出版社,2009.5 ,34120.2.周玉.材料分析测试技术M.哈尔滨工业大学出版社,2007.8.3.陈文哲.材料测试与表征技术的挑战和展望J.理化检验,2007,43(5):8991.4.吴征铠，唐敖庆.分子光谱学专论，山东科学技术出版社，1999.5.王斌,徐晓轩,秦哲,宋宁,张存洲.分子束外延n-GaAs/SI-GaAs薄膜材料的拉曼光谱研究.光谱学与光谱分析.2008,28(9):2013-2016.第2页，本讲稿共18页材料测试与表征的作用和地位成分结构制备性能第3页，本讲稿共18页性
2、能测试力学性能物理性能化学性能第4页，本讲稿共18页结构表征内容：内容：材料成分分析、结构分析，也包括材料表面材料成分分析、结构分析，也包括材料表面与界面分析、微区形貌分析以及缺陷等与界面分析、微区形貌分析以及缺陷等一般原理：一般原理：通过对表征材料的物理性质或物理化学性质通过对表征材料的物理性质或物理化学性质参数及其变化的检测，分析测量信号获知材料成分、结参数及其变化的检测，分析测量信号获知材料成分、结构等。构等。第5页，本讲稿共18页材料结构表征的内容与基本方法成分分析成分分析结构分析结构分析形貌分析形貌分析化学价键化学价键分析分析表面与界面分析表面与界面分析XRD、IR、Raman、XP
3、S、AESXRD、ED、Raman、中子衍射TEM、SEM、AFM、STMIR、RamanXPS、AES第6页，本讲稿共18页20世纪50年代20世纪70年代现代导电类型、载流子浓度、迁移率、杂质含量层错、位错密度、夹杂和孪晶等半导体薄膜的表面、异质结界面性质、薄膜材料的组分和结构分析纳米级研究半导体材料的测试与表征电阻率、霍耳系数、磁阻、光电导、光吸收、X射线衍射、金相观察结电容技术、激光光谱技术、俄歇电子能谱、二次离子质谱和电子显微分析技术测试表征第7页，本讲稿共18页拉曼光谱是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.Raman在1928年所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不
4、同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱第8页，本讲稿共18页 h 基态基态E0振动激发态振动激发态E1h 0h 0h 0h 0+E1+h 0E0+h 0h(0-)激发虚态Rayleigh散射散射Raman散射散射拉曼原理第9页，本讲稿共18页h(0+)E0E1E1+h 0E2+h 0 h h 0h(0-)ANTI-STOKES 0-RayleighSTOKES 0+0第10页，本讲稿共18页Raman位移：位移：Raman散射光与入射光频率差表征分子振-转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据。取决于分子振动能级的改变,与入射光波长无关；
5、拉曼位移、退偏振比退偏振比与入射偏振方向垂直的拉曼散射光强度与入射偏振方向平行的拉曼散射光强度退偏比可以提供有关分子振动的对称性及分子构型的信息。第11页，本讲稿共18页激光拉曼光谱仪第12页，本讲稿共18页单色仪光电倍增管高压电源光子计数器驱动电路计算机显示器样品激光器凹面镜第13页，本讲稿共18页经离子注入后的半导体损伤分布外延层的质量TextRaman光谱在半导体科学中的应用半磁半导体的组分外延层混品的组分载流子浓度第14页，本讲稿共18页Raman光谱的应用举例光谱的应用举例a 用拉曼光谱研究金刚石膜的生长过程：a生长2min样品的Raman光谱b生长30min样品的Raman光谱c生长1h样品的Raman光谱d生长2h样品的Raman光谱第15页，本讲稿共18页用CVD方法制备的金刚石薄膜利用拉曼光谱来确定SP2/SP3键价比，判定金刚石薄膜的生长情况及质量。拉曼特征峰：1332cm-1拉曼特征峰：1550cm-1第16页，本讲稿共18页b 不同Si掺杂浓度的n-GaAs薄膜的Raman光谱研究Si掺杂浓度不断提高，致使界面失配，位错不断地提高，造成内部应力也在不断的增大，原来的晶格振动平衡被破坏，四价Si替代了三价Ga致使谱线移动。第17页，本讲稿共18页Thank you！第18页，本讲稿共18页