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原文传递｛110｝晶面平面应力分量测量方法及系统

专利名称：	｛110｝晶面平面应力分量测量方法及系统
摘要：	本发明提供了一种{110}晶面平面应力分量测量方法及系统，涉及应力测量技术领域，该方法包括在待测{110}晶面上建立样品坐标系；该样品坐标系的X轴和Y轴方向为待测{110}晶面内的正交方向，Z轴方向为外法向；将入射光沿Z轴方向的反方向聚焦到待测{110}晶面上，控制几何偏振配置使入射光和散射光均为偏振光，并背向采集拉曼光谱信息；构建该拉曼光谱信息中拉曼频移增量与待测{110}晶面应力分量之间的关系式；求解该关系式得到该应力分量。本发明实施例提供的{110}晶面平面应力分量测量方法，可以准确测量金刚石型半导体材料的{110}晶面在任意平面应力状态下的各应力分量，操作简单，空间分辨率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	仇巍;马路路;亢一澜;曲传咏;张茜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910638177.7
公开号：	CN110333221A
代理机构：	北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	杨奇松
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300000 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，包括：在待测{110}晶面上建立样品坐标系；所述样品坐标系为空间直角坐标系，所述样品坐标系的X轴方向和Y轴方向为所述待测{110}晶面内的正交方向，Z轴方向为外法向；通过偏振显微拉曼光谱系统将入射光沿所述Z轴方向的反方向聚焦到所述待测{110}晶面上，控制几何偏振配置使入射光和散射光均为偏振光，并背向采集拉曼光谱信息；构建所述拉曼光谱信息中拉曼频移增量与所述待测{110}晶面应力分量之间的关系式；所述应力分量包括：X轴方向正应力分量、Y轴方向正应力分量，以及所述待测{110}晶面上垂直于X轴方向并指向Y轴方向的切应力分量；求解所述关系式得到所述应力分量。 2.根据权利要求1所述的{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，所述入射光和所述散射光均为线偏振光，所述拉曼频移增量与所述待测{110}晶面应力分量之间的关系式为：其中，θ分别为入射光偏振方向和散射光的偏振方向与X轴方向的夹角，取为偏振角度组合；表示偏振角度组合为时所采集的拉曼光谱的频移相对于其无应力状态时的增量；σx为X轴方向正应力分量，σy为Y轴方向正应力分量，τxy为切应力分量；分别代表偏振角度组合为时σx、σy和τxy与拉曼频移增量之间线性关系的常数因子。 3.根据权利要求1所述的{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，所述求解所述关系式得到所述应力分量的步骤，包括：选取待测{110}晶面上任一测点的三个不同的偏振角度组合，得到所述测点对应的拉曼频移增量与所述待测{110}晶面应力分量之间三个相互独立的关系式，并以所述三个相互独立的关系式构建方程组；求解所述方程组，得到由所述测点的所述三个不同的偏振角度组合下拉曼频移增量表达的所述待测{110}晶面应力分量表达式方程组；将所述测点的所述三个不同的偏振角度组合下测得的拉曼频移增量代入所述应力分量表达式方程组以求解得到所述应力分量。 4.根据权利要求3所述的{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，所述三个不同的偏振角度组合分别为(0°,90°)、(30°,120°)和(45°,135°)，所述应力分量表达式方程组为： 5.根据权利要求4所述的{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，当所述待测{110}晶面为单晶硅的{110}晶面时，设置所述样品坐标系的坐标为X＝[-1 1 0]，Y＝[001]，Z＝[110]，得到对应测点的应力分量表达式方程组为：其中，所述应力分量的单位为GPa。 6.根据权利要求1所述的{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，所述待测{110}晶面为金刚石型半导体材料的{110}晶面。 7.根据权利要求6所述的{110}晶面平面应力分量测量方法，其特征在于，所述金刚石型半导体材料为硅、锗和硅锗合金中的一种。 8.一种{110}晶面平面应力分量测量系统，其特征在于，包括：样品坐标系建立模块，用于在待测{110}晶面上建立样品坐标系；所述样品坐标系为空间直角坐标系，所述样品坐标系的X轴方向和Y轴方向为所述待测{110}晶面内的正交方向，Z轴方向为外法向；拉曼光谱信息采集模块，用于通过偏振显微拉曼光谱系统将入射光沿所述Z轴方向的反方向聚焦到所述待测{110}晶面上，控制几何偏振配置使入射光和散射光均为偏振光，并背向采集拉曼光谱信息；关系式构建模块，用于构建所述拉曼光谱信息中拉曼频移增量与所述待测{110}晶面应力分量之间的关系式；所述应力分量包括：X轴方向正应力分量、Y轴方向正应力分量，以及所述待测{110}晶面上垂直于X轴方向并指向Y轴方向的切应力分量；应力分量计算模块，用于求解所述关系式得到所述应力分量。 9.根据权利要求8所述的{110}晶面平面应力分量测量系统，其特征在于，所述关系式构建模块包括：方程组构建单元，用于选取待测{110}晶面上任一测点的三个不同的偏振角度组合，得到所述测点对应的拉曼频移增量与所述待测{110}晶面应力分量之间的三个相互独立的关系式，并以所述三个相互独立的关系式构建方程组；应力分量表达单元，用于求解所述方程组，得到由所述测点的所述三个不同偏振角度组合下拉曼频移增量表达的所述待测{110}晶面应力分量表达式方程组。
所属类别：	发明专利