Si(100)和蓝宝石(0001)衬底上3C-SiC的Raman研究(英文)

单晶Si和蓝宝石 (0 0 0 1)是两种重要的 3C SiC异质外延衬底材料 ,然而 ,由于Si及蓝宝石和 3C SiC之间大的晶格失配度和热膨胀系数失配度 ,在 3C SiC中会产生很大的内应力 ,直接影响 3C SiC的电学特性。Raman散射测试是一个功能很强的测试方法 ,其强度、宽度、Raman位移等有关Raman参数可以给出有关SiC晶体质量的信息 ,其中包括内应力。利用背散射几何构置的Raman方法研究了Si(10 0 )和蓝宝石 (0 0 0 1)衬底上LPCVD方法生长的SiC外延薄膜 ,在生长的所有样品中均观察到了典型的 3C SiC的TO和LO声子峰 ,在3C SiC/Si材料中 ,这两个声子峰分别位于 970 3cm-1和 796 0cm-1,在 3C SiC/蓝宝石材料中 ,分别位于96 5 1cm-1和 80 1 2cm-1,这一结果表明这两种外延材料均为 3C SiC晶型。利用一个 3C SiC自由膜作为无应力标准样品 ,并根据 3C SiC/Si和 3C SiC/蓝宝石的TO和LO声子峰Raman位移相对于自由膜的移动量 ,得到 3C SiC中的内应力约分别为 1GPa和 4GPa。实验发现在这两种材料的TO声子峰的Raman位移移动方向相反 ,通过比较 3C SiC、Si和蓝宝石的热膨胀系数 ,预期Si衬底上的 3C SiC外延膜受到的应力为张应力 ,而蓝宝石衬底上 3C SiC受到的应力则为压应力。