多孔硅材料的微拉曼光譜應力測量技術.pdf

1、多孔硅薄膜是具有良好力熱光電性能的納米半導體材料，但是備制時在材料內(nèi)部會產(chǎn)生殘余應力，在實際應用中，這些殘余應力會引起多孔硅薄膜結(jié)構(gòu)或器件的翹曲、倒塌和斷裂。因此，需要研究有效的無損的多孔硅材料或器件的殘余應力測量技術。微拉曼光譜法是一種有效的應力測量技術，它具有無損、快速、空間分辨率高等特點。該技術在多孔硅材料應力測量中應用的關鍵在于建立多孔硅材料的拉曼頻移與應力間的定量關系，但目前還缺少這一關系。本文針對多孔硅材料的拉曼應力測量理論

2、以及相應的拉曼頻移與應力間的定量關系開展了研究工作。
　　本文建立了多孔硅材料的橫觀各向同性力學模型，研究了適用于橫觀各向同性材料的拉曼應力測量理論，推導出了橫觀各向同性材料的拉曼頻移-應力關系式。同時，采用納米壓痕方法與數(shù)字散斑相關方法對多孔硅材料的彈性模量和泊松比等力學性能參數(shù)進行了實驗測定。利用所研究的拉曼應力測量理論與實驗測定的材料參數(shù)，本文確定了多孔硅材料的拉曼頻移應力因子及其隨材料孔隙率的變化曲線。結(jié)果表明，測量的空間

3、方位和材料參數(shù)，特別是彈性模量是影響橫觀各向同性材料拉曼頻移應力因子的主要因素；多孔硅的拉曼頻移應力因子隨著孔隙率的增大快速減?。?0％孔隙率多孔硅的拉曼頻移應力因子比單晶硅的頻移因子減小了1個量級。
　　本文利用多孔硅材料的拉曼頻移-應力定量關系，應用微拉曼光譜法對多孔硅薄膜/單晶硅基底復合結(jié)構(gòu)的殘余應力進行了測量。結(jié)果表明，材料制備在多孔硅薄膜內(nèi)部引起了較大的拉應力，該拉應力是導致多孔硅薄膜開裂的主要原因；在界面區(qū)域殘余應力分