單晶金剛石聲子非簡諧衰減效應(yīng)研究

編號：CYYJ03417

篇名：單晶金剛石聲子非簡諧衰減效應(yīng)研究

作者：李斌 胡秀飛 楊旖秋 王英楠 謝雪健 彭燕 楊祥龍 王�，| 胡小波 徐現(xiàn)剛 馮志紅

關(guān)鍵詞： 單晶金剛石 拉曼光譜 摻雜 溫度相關(guān)性 聲子衰減 聲子壽命

機(jī)構(gòu)： 山東大學(xué)新一代半導(dǎo)體材料研究院 山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 專用集成電路國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所

摘要： 隨著金剛石作為散熱材料在大功率半導(dǎo)體器件、激光器、微波器件和大規(guī)模集成電路等領(lǐng)域中的應(yīng)用愈加廣泛,通過對金剛石局部進(jìn)行精確測溫以評價其散熱性能是一個重要的研究課題。本文使用拉曼光譜儀對不同摻雜類型的高溫高壓(HTHP)樣品和化學(xué)氣相沉積(CVD)樣品在228~678 K進(jìn)行檢測,得到了金剛石樣品TO模拉曼峰位、半峰全寬等與溫度的一一對應(yīng)關(guān)系,并通過理論計(jì)算模型明確了熱膨脹、三聲子、四聲子隨溫度變化對拉曼峰位、半峰全寬的貢獻(xiàn)。理論和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同摻雜以及不同類型樣品的拉曼光譜峰位無明顯區(qū)別;隨溫度升高,半峰全寬寬化,主要影響因素為聲子衰減導(dǎo)致的非簡諧效應(yīng),同時受載流子的電離率、濃度、類型,以及缺陷和雜質(zhì)影響;聲子壽命主要受到聲子的非簡諧衰減作用影響,基本不受雜質(zhì)散射的影響。本研究為金剛石材料的溫度檢測提供了一種無損、非接觸、高空間分辨率的方法。