红外吸收法测定硅单晶中氧和碳.pptx

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1、硅中氧和碳的红外吸收光谱。如图所示
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氧的特征峰:
(1)波长为λ1=(-),此吸收波峰主要为分子对称伸缩振动产生的,吸收峰强度很小。
(2)波长为λ2=9μm(-),此吸收波峰主要为分子弯曲振动产生的,吸收峰强度最大。
(3)波长为λ3=(-),此吸收波峰主要为分子反对称伸缩振动产生的,吸收峰强度很小。
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碳的特征峰:
(1)波长为λ1=(-),此吸收波峰为基本峰,吸收峰强度较大。
(2)波长为λ2=(波数为1217cm-),此吸收波峰主要为倍频峰,吸收峰很小。
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将上式除,可得
R、K、T分别为反射率、吸收率和透射率。在半导体中传播时,吸收系数α的定义:相当于波的能量经过1/α距离时减弱为1/e倍。因此α越大,光强度减弱越多,光的吸收性能越高。
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2、和半峰宽的求法
用如下公式来求吸收系数比较麻烦,
一般用如下公式来求:
---从吸收峰到零透射线的测量值
---从氧峰所对应的波数值横坐标的垂线与基线的交点到零投射线的测量值
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实际半波峰的做法:
令A点在上红外光谱吸收峰值的纵坐标上的一点,由A点对应的透射强度大小为,过点A作基线的平行线,与波峰两侧交点之间的波数宽度为半峰宽。
只要证明A点的吸收系数为1/2则说明该处得到的波数宽即为半峰宽:
证明:
因为
及
所以
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1)空气参考法:
室温下(300K):
77K:
2)差别法:
室温下(300K):
77K:
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(4)德国工业标准测氧、碳的经验公式:这一公式与ASTM经验公式相比较,由于吸收系数换算为氧、碳含量的折算系数。因此有:
此测试条件与ASTM经验公式的测试条件相同
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四、我国测试硅晶体中间隙氧含量的标准方法:
1、测试方法与范围:
(1)红外吸收法
(2)范围:。测量范围为:至最大固溶度。
2、用红外光谱仪测定Si-O键在1107cm-()处的吸收系数来确定硅晶体中间隙氧的含量。
3、测量仪器
(1)双光束红外分光光度计或傅里叶变换红外光谱仪。(仪器在1107cm-处的分辨率小于5cm-。)
(2)低温测量装置。
(3)千分尺,.
(4)被测试样架和参比样品架。
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:
(1)选择方法:[O]≥的试样,用空气参考法或差别法;含量[O]≤的试样,采用差别。
具体操作步骤:
1)分别在试样光束和参考比光束中安放样品架,通光孔径为直径5~10mm.
2)调整透过率0%和100%.
3)放置在样品架上分别放置待测样品和参考样品(空气参考法不需放)。
4)双光束红外分光光度计要调整扫描速度、时间常数、狭缝宽度和增益等仪器参数。在1107cm-处作半峰宽。如图所示。
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