拉曼光譜在第三代半導體材料測試領域的應用

付丙磊，張爭光，王志越

(中電科電子裝備集團有限公司，北京 100070)

GaN是第三代半導體材料的重要代表，是固態光源和電力電子、微波射頻器件的"核芯"，大量應用于航空、航天等重要領域，在半導體照明、新一代移動通信、智能電網、新能源汽車等民品領域市場前景廣闊，是關乎國防安全和國民經濟的戰略性先進電子材料。應力、有源區結溫等性質對GaN器件性能具有相當重要的影響，如何對其進行精確、無損、便捷的檢測成為科研及工業界亟需解決的重要問題。拉曼光譜是利用光與物質的相互作用來進行材料分析的手段，具有非接觸、無損等特點，可以得到材料應力、晶體組分、器件結溫、自由載流子濃度等第三代半導體材料、器件的重要信息，在第三代半導體測試領域具有很好的應用前景。

本文綜述了第三代半導體GaN材料體系的拉曼光譜性質，并對其在第三代半導體無損檢測領域的應用前景進行了展望。

1 第三代半導體GaN材料的拉曼光譜

拉曼光譜是一種非彈性散射光譜，晶格振動（聲子）是拉曼光譜的主要研究對象。當用一定頻率的激發光照射晶體時，入射光與晶體中的聲子等元激發發生非彈性散射（散射光的頻率與激發光的頻率不等的散射），散射光性質與晶體中聲子等元激發密切相關，通過對散射光頻率、強度等性質的分析，可以得到晶體應力、晶體質量、組分、結溫、自由載流子濃度等方面的信息。

只有一個聲子參與的拉曼散射稱為一階拉曼散射。……