라만 분광법으로 실리콘 카바이드 결정의 분포를 테스트하는 방법은 무엇입니까?

라만 분광법으로 실리콘 카바이드 결정의 분포를 테스트하는 방법은 무엇입니까?

Silicon carbide has a variety of crystal types, but the silicon crystal structure the market needed is mainly 4H-SiC. So the silicon carbide crystal growth in crystal types is a defect. To a certain extent, it can be distinguished by the naked eye. A more accurate measurement method for testing the silicon carbide crystal distribution is Raman spectroscopy: Raman spectroscopy has characteristics for crystals, and the peak positions of the light emitted by different crystals are different.

1. What is Raman Spectroscopy?

1928 년 인도 과학자 라만은 액체 벤젠의 산란 스펙트럼을 연구하는 실험에서 라만 산란을 발견했습니다. 라만 산란 분광법은 간단히 말해서 물질에 입사되는 빛의 빔을 사용하고 입사광의 주파수는 v이고 결과 산란광의 주파수는 v, v + Δv1, v-Δv1, v가됩니다. + Δv2, v-Δv2 등. 이 Δv1, Δv2 등 Δv는 특성이 있습니다. 즉, 각 물질은 라만 시프트 (방출 광에서 입사광을 뺀 값)라고하는 일정한 차이 (피크 위치, 피크 강도)가 있습니다.

예를 들어, 4H-SiC의 라만 스펙트럼은 다음과 같습니다.

라만 시프트 (cm-1) E2 가로 음향 파 E2 가로 음향 파 A1 가로 음향 파 E2 가로 음향 파 A1 가로 음향 파 A1 종파 LOPC LOPC
4H-SiC를 194.958 204.034 610.031 776.489 796.861 963.106 964.769 994.643

 

The table above shown here is the Raman shift. During the silicon carbide crystal distribution measurement, the computer will help to calculate it and process it as a Raman shift spectrum.  

2. How to Test the Silicon Carbide Crystal Distrubution?

일반적인 테스트 조건은 다음과 같습니다. LabRAM HR Raman 분광기의 Ar + 레이저의 532nm 레이저를 사용하여 수직으로 입사하고 여기 전력은 200mW이며 산란광을 수집하는 모드는 후방 산란 모드입니다. 파장이 다른 입사광은 투과 깊이가 다릅니다. 일반적으로 266nm 레이저는 0.2um, 325nm 레이저는 2um, 514nm 레이저는 30um으로 자외선은 얇은 샘플 측정에만 사용할 수 있습니다.

Because the silicon carbide wafer has different positions, multiple measurements will be taken to obtain the silicon carbide crystal distribution:

Silicon Carbide Crystal Distribution

The data has three indicators: the position of the peak, the height of the peak (light intensity), and the width of the peak. Only when the peak position is completely matched, can it be 적격 4H-SiC. XRD와 마찬가지로 다른 피크가있을 때마다 다른상의 물질이며 이는 결함입니다.

The difference in the position of the peak is due to the difference in the energy of the phonons brought about by the different silicon carbide crystal lattices, that is, the different frequencies. Each phonon has its corresponding energy level. The virtual energy level theory can be used to explain Raman (non-linear process):

비선형 프로세스-가상 에너지 레벨 이론

입자는 입사광을 가상 에너지 수준 (주황색)으로 흡수 한 다음 원래 에너지 수준과 다른 진동 에너지 수준 (빨간색)으로 다시 전환합니다. 상위 에너지 레벨은 가상 에너지 레벨이기 때문에 원래의 실제 에너지 레벨과 충돌하지 않는 한 입사광의 주파수를 변경할 수 있습니다.

LOPC 모드 (964.769 cm-1)를 사용하여 캐리어 농도를 분석 할 수 있습니다.

n = 1.25 * 1017cm-2 *(964.769cm-1-VLOPC measurement)

As the carrier concentration increases, the interaction between atoms and the lattice increases, which makes the Raman peak blue shift (smaller), the intensity decreases, and the width increases. This method is not as accurate as other methods and can only be used as an aid to analyze the silicon carbide crystal distribution.

3. Why not Use XRD to Measure Silicon Carbide Crystal Distribution?

X-rays are optical radiation generated by the transition of electrons in the inner layer of atoms under the bombardment of high-speed moving electrons, including continuous X-rays and characteristic X-rays. Silicon carbide single crystal can be used as X-ray gratings, and the coherent scattering produced by these large numbers of particles (atoms, ions, or molecules) will cause light interference, increasing or decreasing the intensity of scattered X-rays. Due to the superposition of scattered waves from a large number of particles, the beams that interfere with each other to produce the highest intensity are called X-ray diffraction lines.

회절 조건을 충족하기 위해 Bragg 공식을 적용 할 수 있습니다 : 2dsinθ = nλ.

입사 빔은 각 산란기가 그 강도의 작은 부분을 구형파로 재 방사하도록합니다. 산란 체가 d 간격으로 대칭으로 배열되면, 이러한 구형파는 경로 길이 차이 2dsinθ가 파장 λ의 정수배와 같은 방향으로 만 동기화됩니다. 이 경우 입사 빔의 일부가 2θ 각도로 편향되어 회절 패턴에서 반사 지점이 생성됩니다.

Use X-rays of known wavelengths to measure the θ angle to calculate the interplanar spacing d, which is used for X-ray structure analysis; the other is to use a silicon carbide seed crystal with a known d to measure the θ angle to calculate the characteristic X-ray wavelength, and then the elements contained in the sample can be found in the existing data.

The measurement formula is 2dSinθ=λ. While the d value among the cubic silicon carbide crystal is close, and the characteristic is not obvious enough, the accurate silicon carbide crystal distribution cannot be precisely determined. For these reasons, it is not suitable to use the XRD to measure the distribution of silicon carbide crystals.

파워 웨이 웨이퍼

자세한 내용은 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

이 게시물을 공유하기