PDF《！＂#$% 的电子拉曼散射及二级拉曼谱研究 ！》

!"#$% 的电子拉曼散射及二级拉曼谱研究! 韩茹! 杨银堂 柴常春 (西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安 "#$$"#) (%$$" 年&月'日收到;

%$$" 年(月%" 日收到修改稿) 研究了利用离子注入法得到的掺氮 )*+,- 拉曼光谱.

理论线形分析表明, 与/0*+,- 相比, '0*+,- 中12 声子等 离子体激元耦合模 (123- 模) 拉曼位移随自由载流子浓度变化较小. 4#/54 )6 激发光下得到的电子拉曼散射光谱 表明, ! 位处由 #7 (8# ) 到#7 (9) 的能谷轨道跃迁带来的拉曼谱 '0*+,- 中有四条, /0*+,- 中有二条;

高频 ':$5: 及':4 ;

6< # 处观察到的谱线被认为与深能级缺陷有关. 最后, 利用纤锌矿型结构二级拉曼散射选择定则指认了 '0*及/0* +,- 二级拉曼谱. 关键词:碳化硅,电子拉曼散射,轨道能谷分裂,倍频谱 !国家部委预研资助项目 (批准号: 4# 资助的课题 . ! 通讯作者. 9*6?,@:AB4%'C DE6. ;

E6 #5 引言近年来, 碳化硅 (+,-) 材料以其能够实现高功 率、 高温、 高速器件的特点正日益在微电子领域体现 其重要性, 成为当前半导体科学领域研究的热点. 半导体材料可靠的电学特性对器件制造中的工艺控 制以及器件的退化研究十分重要. 光学方法做为一 种非接触、 无损伤的测量手段, 被广泛应用于半导体 材料研究 [#―:] . 很多学者都研究了不同晶型 +,- 的 拉曼特性 [/―"] : 一级拉曼谱、 二级拉曼谱 [&] , 并根据

12 声子等离子体激元耦合模 (123- 模) 研究了材料 的电学特性 [(, #$] . 本文通过拉曼散射光谱计算了掺氮 (F) 的/0* 及'0*+,- 中两种电学特性参数, 分析了 F 施主在不 等效施主位处的电子拉曼散射, 并利用纤锌矿型结 构二级拉曼散射选择定则指认了其二级拉曼谱中的 倍频谱及合频谱. %5 实验实验使用的材料是从德国 +,-BG7D?@ 8H 公司购 买的单晶 /0*+,- (晶向偏离{ $$$#} 面&度左右) 及'0*+,- 体材料, 厚度均为 /:$!

6 左右, 导电类型为 掺氮的 ) 型, +, 面抛光, 掺杂浓度分别为 /0*+,-: &5$ I #$#" ;

6< : ;

'0*+,-:45$ I #$#& ;

6< : . 为了研究 F 在+,- 中的电子拉曼散射, 对#J 及%J /0*+,- 样片 利用离子注入形成 F 区. 经过离子注入模拟软件 KLMN 的仿真, 实际注入设计为三次, 注入的能量和 剂量分别为 第一次注入: 离子注入能量 ##$ OPQ;

剂量: #J '5$ I #$#: ;

6< % , %J &5$ I #$#: ;

6< % . 第二次注入: 离子注入能量 "$ OPQ;

剂量: #J /5$ I #$#: ;

6< % , %J '5$ I #$#: ;

6< % . 第三次注入: 离子注入能量 /$ OPQ;

剂量: #J :5$ I #$#: ;

6< % , %J '5$ I #$#: ;

6< % . 两样片三次注入对应的束流强度分别为 $5/, $5: 和$5%! 8, 注入深度均为 $5#"(! 6, 总剂量为 #J 样片 #5: I #$#/ ;

6< % , %J 样片 %5$ I #$#/ ;

6< % , 设计浓 度R总剂量S注入深度, 因此设计注入浓度分别为 #J 样片 "5%' I #$#& ;

6< : , %J 样片 #5#% I #$#( ;

6< : . 退 火设备采用中科院上海硅酸盐研究所的高温退火炉 (最高工作温度: %%$$T, 炉温均匀性:U 4T) , 退火 温度为 #'$$T, 采用高纯氩气保护, 时间一个小时. 拉曼 散射测量在英国LP),7A?V 公司生产的M)Q,? 型显微激光拉曼光谱仪上进行, 激发光为 8BW 激光的 4#/54 )6 线, 激发功率为 %$ 6X, 聚焦后垂直 样品表面入射. 测试在室温下进行, 扫描范围为 第4" 卷第4期%$$& 年4月S%$$&S4" ($4) S:#&%*$' 物理学报8-K8 30Y+M-8 +MFM-8 [email protected]", FE.4, N?G, %$$& " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " %$$& -A,).3AG7. +E;