基于斜向背散射偏振拉曼光谱的{100}c-Si面内应力分析

复杂应力状态下应力分量的解耦分析对半导体的设计和制造具有重要意义。本文开展了方法学研究,首先建立了{100}晶面族单晶硅面内应力分量解耦分析模型,基于该模型,通过改变入射光和散射光的几何构型和偏振构型,可得到单晶硅拉曼频移与应力分量的解析关系。在此基础上,提出了一种利用斜向背散射偏振拉曼光谱在不同倾角、偏振方向和样品旋转角度下开展原位拉曼探测实现应力分量解耦分析的实用技术。本文通过实验验证了该方法的可靠性和适用性。     

用于光谱力学分析的显微拉曼外光路子系统

显微拉曼光谱法是一种无损非接触的微尺度实验力学技术。本文设计研制了可用于空间任意几何和偏振构型下力学测量的显微拉曼外光路子系统,用以开展复杂载荷环境下应力/应变的原位、在线测量。该外光路子系统采用观察光路与信号光路同轴设计,并基于笼式光机组件搭建光路。为标定、验证系统的性能与可靠性,本文采用所研制的外光路系统开展了Kevlar 29纤维的拉伸实验和单晶硅的围压实验。实验结果表明,将外光路子系统用于光谱力学测量能够给出与商用系统性能一致的测量结果、精度及可靠性,并能够用于获取商用系统无法给出的几何与偏振构型下的光谱信息,从而实现复杂环境、载荷、应力状态下的光谱力学精细测量。