1.4 紅外吸收法測定單晶硅中的碳含量

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解單晶硅中碳含量的測試方法。

掌握紅外光譜儀的使用方法。

掌握光譜分析的數(shù)據(jù)判別與分析。

2.實(shí)驗(yàn)原理

利用硅中代位碳原子在波數(shù)為607.2cm^-1(16.47μm)處的紅外吸收峰的吸收系數(shù)來確定代位碳原子濃度。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

（1）紅外光譜儀。光譜范圍為700～550cm^-1（14～18μm），室溫下607.2cm^-1的碳吸收峰處的分辨率必須小于2cm^-1;在77K時，偏移到波數(shù)為607.5cm^-1處吸收帶的分辨率應(yīng)不超過1cm^-1。

（2）厚度測量儀。精度為0.0025mm。

（3）被測試樣架和參比樣品架。被測試樣架和參比樣品架應(yīng)能避免任何繞過樣品的紅外輻射。

（4）低溫恒溫器及合適的窗口材料。低溫恒溫器及合適的窗口材料應(yīng)能使試樣和參比樣品溫度保持在77K。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）制備。由于碳的分凝系數(shù)小于1，單晶硅尾部的碳濃度較高，測碳試樣應(yīng)從單晶硅尾部取樣，以測得單晶硅的最高碳濃度。參比樣品須從代位碳原子濃度小于1×10¹⁵cm^-3的硅片中選取；測試樣品和參比樣品的載流子濃度應(yīng)小于5×10¹⁶cm^-3（室溫電阻率大于0.1Ω·cm）。若無其他規(guī)定，一般以硅片中心為測量區(qū)。如要將硅片加工成小片，小片中心應(yīng)為原片中心并保證有足夠的表面積，以避免入射光繞過試樣。測試樣品和參比樣品應(yīng)經(jīng)雙面研磨，然后拋光至2mm厚或更薄，測量區(qū)的厚度變化不超過0.005mm，測試樣品與參比樣品的厚度差應(yīng)小于0.01mm。

（2）測量。首先調(diào)試好紅外光譜儀，測定試樣在550～700cm^-1（14～18μm）范圍的差示透射譜。為獲得可靠的結(jié)果，半值寬度應(yīng)不大于6cm^-1，否則應(yīng)使用較慢的掃描速度或用較長的測量時間。重新檢查紅外光譜儀的工作狀態(tài)，繪制基線。

（3）測量結(jié)果計(jì)算。吸收系數(shù)α的計(jì)算公式為

式中 α——吸收系數(shù)，cm^-1；

d——試樣厚度，cm；

T₀——峰值吸收處(室溫波數(shù)為607.2cm^-1，77K波數(shù)為607.5cm^-1)基線透過率，%；

T——峰值透過率，%。

代位碳原子濃度N_［C］為

學(xué)院___________專業(yè)___________

班級___________姓名___________學(xué)號___________

紅外吸收法測定單晶硅中的碳含量實(shí)驗(yàn)報告

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.實(shí)驗(yàn)原理

3.實(shí)驗(yàn)方法

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）利用紅外吸收法測定單晶硅中的碳含量數(shù)據(jù)。

（2）簡要分析使用紅外吸收法測定單晶硅中碳含量的影響因素。