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            2. 行業應用
              Industry Applications

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              硅鍺多層薄膜厚度的測量


                硅鍺材料廣泛的應用于半導體和能量轉換應用中,比如半導體制冷器件、功率反向開關。在這些應用中,硅鍺和緩沖層的厚度需要測量,硅鍺的化學成分比較穩定,但不要確定其結晶度或無定形化。

                我們使用MProbe UVVisSR薄膜測厚儀測量了幾個硅鍺薄膜樣品。樣品結構如下:

                樣品1:氧化硅緩沖層/硅,其中緩沖層由SiO/SiO2組成,這是參考樣品。測量結果為36.2nm緩沖層/硅,緩沖層結構為1.6nmSiO/34.6nm SiO2。

                樣品2:硅鍺/氧化硅緩沖層/硅。測量結果為6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅(緩沖層結構為1.6nmSiO/34.6nm SiO2)。

                樣品3:氧化硅/非晶硅/硅鍺/氧化硅緩沖層/硅。測量結果為18nm氧化硅7.2nm非晶硅/6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅。



                圖1. 測量得到的反射光譜曲線,

                紅線是樣品1,曲線具有雙峰表明硅的電子躍遷結構

                藍線是樣品2,光譜曲線反應了鍺的非晶/多晶結構

                黃線是樣品3,光譜曲線顯示非晶材料的特性

                圖2. 樣品1測量結果顯示緩沖層結構為:1.6nm SiO/34.6nm SiO2。曲線擬合度很好。

                圖3. 樣品2測量結果顯示:6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅,曲線擬合度非常好

                圖4. 樣品2硅鍺薄膜的光學色散曲線。


                圖5. 將樣品2硅鍺的光學色散曲線與標準的Si11Ge89晶體材料色散曲線相比較,可以得出樣品2硅鍺已經無定形化了。

                代表測量得到的折射率(n)曲線, 代表測量得到的消光系數(k)曲線, 代表標準Si11Ge89晶體材料的折射率(n)曲線, 代表標準Si11Ge89晶體材料的消光系數(k)曲線。

                圖6. 樣品3測量結果,18.9nm氧化硅7.2nm非晶硅/6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅,非晶硅的色散模型使用Tauc-Lorentz近似模型,非晶硅層和氧化硅層直接測量得到,其他膜層數據從樣品2中導入。



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