半導(dǎo)體薄膜光譜學(xué)

前言

　　隨著半導(dǎo)體與微電子高科技產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，薄膜科學(xué)和技術(shù)越來(lái)越受到重視薄膜的研究和開(kāi)發(fā)為微電子學(xué)、光電子學(xué)、磁電子學(xué)等新興交叉學(xué)科的發(fā)展提供了材料基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)高質(zhì)量薄膜的生長(zhǎng)工藝、研究有關(guān)薄膜的組成、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能成為發(fā)展這些新學(xué)科的重要組成部分而對(duì)先進(jìn)材料充分而細(xì)致的測(cè)試是研究先進(jìn)薄膜材料過(guò)程中的必由之路，研究先進(jìn)的測(cè)試方法，對(duì)先進(jìn)半導(dǎo)體材料研究及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要的推動(dòng)作用?！　」庾V學(xué)作為測(cè)試材料的主要方法，具有無(wú)損性、靈敏性、方便與外界擾動(dòng)（溫度、壓力） 相耦合等優(yōu)點(diǎn)本書(shū)介紹了光譜學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等方面詳細(xì)介紹了拉曼光譜、光致發(fā)光和光調(diào)制反射幾種實(shí)驗(yàn)方法，并結(jié)合一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，具體分析了CuGaSe2薄膜的特性（能級(jí)結(jié)構(gòu)，溫度特性等），使讀者能夠全面系統(tǒng)地了解光譜學(xué)這種測(cè)試方法?！　”緯?shū)詳細(xì)介紹了光譜學(xué)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，結(jié)合作者的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)地分析了拉曼光譜散射、光致發(fā)光、光調(diào)制反射等光譜學(xué)測(cè)試方法，并討論了如何通過(guò)這些方法研究半導(dǎo)體薄膜的材料特性全書(shū)分為6章：第1章介紹半導(dǎo)體薄膜及其生長(zhǎng)方法； 第2章介紹電磁輻射；第3章介紹光譜學(xué)主要儀器；第4章介紹光學(xué)表征方法； 第5章介紹CuGaSe2薄膜結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性研究； 第6章介紹拉曼光譜的擴(kuò)展應(yīng)用?！　”緯?shū)論述詳實(shí)，語(yǔ)言深入淺出，結(jié)合作者的科研工作，給出了光譜學(xué)在先進(jìn)半導(dǎo)體薄膜測(cè)試的具體實(shí)例，大部分研究成果都已發(fā)表在Journal of Physics Apply， Thin Solid Films．Journal of Raman Spectroscopy等期刊上，并被多次引用?！　”緯?shū)結(jié)合作者一系列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析．注重光譜學(xué)的實(shí)踐和應(yīng)用，著眼于提高讀者的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰λ梢宰鳛槟蹜B(tài)物理、材料科學(xué)和有關(guān)薄膜科學(xué)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)的研究生教材，也可以作為有關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)大學(xué)生的教學(xué)參考書(shū)，對(duì)于從事薄膜研制和生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)人員也有參考價(jià)值。　　本書(shū)第1章、第5章由薛晨陽(yáng)、張文棟編寫(xiě)；第2章由楊玉華編寫(xiě)，第3章由閏樹(shù)斌編寫(xiě)，第4章由徐宏妍編寫(xiě)第6章由菅傲群編寫(xiě)研究生杜文龍和劉毅在資料搜集、整理及校對(duì)等方面做了大量工作。本書(shū)第6章的相關(guān)研究得到國(guó)家“863” 項(xiàng)目和國(guó)家自然基金支持（50535030，50730009），作者在此表示衷心的感謝。同時(shí)對(duì)本書(shū)所引用的論文、圖表和書(shū)籍的作者致以深切的謝意。　　由于作者水平有限，如有缺漏在所難免懇請(qǐng)讀者不吝賜教?！　∽髡摺　?008年3月

內(nèi)容概要

　　光譜技術(shù)是研究半導(dǎo)體薄膜材料表面特性、界面特性與成膜質(zhì)量的重要工具?！栋雽?dǎo)體薄膜光譜學(xué)》主要介紹了半導(dǎo)體薄膜光譜學(xué)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等方面詳細(xì)介紹了拉曼光譜，光致發(fā)光和光調(diào)制反射幾種實(shí)驗(yàn)方法，并結(jié)合一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，具體分析了CuGase：薄膜的結(jié)構(gòu)特性與光學(xué)特性。使讀者能夠全面、系統(tǒng)地了解半導(dǎo)體薄膜光譜技術(shù)的測(cè)試方法和分析方法。　　《半導(dǎo)體薄膜光譜學(xué)》內(nèi)容新穎，深入淺出，有助于高年級(jí)本科生、研究生和科研人員在半導(dǎo)體薄膜光譜學(xué)學(xué)習(xí)研究中掌握基本原理和方法?！栋雽?dǎo)體薄膜光譜學(xué)》可作為教學(xué)和科研的參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　薛晨陽(yáng)，男，山西人，博士，教授，碩士導(dǎo)師。1994年，山西大學(xué)，獲理論物理專(zhuān)業(yè)本科學(xué)位，1997年在山西大學(xué)光電研究所，獲量子光學(xué)及激光技術(shù)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位；2003年在希臘雅典國(guó)立科技大學(xué)物理系，獲得半導(dǎo)體材料專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位，回國(guó)后在中北大學(xué)儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事研究工作，2005年聘為重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。2005年被評(píng)為山西省青年學(xué)科帶頭人，和2007年被評(píng)為教育部世紀(jì)優(yōu)秀人才。德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)、英國(guó)牛津大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者?！　埼臈?，男，漢族，1962年9月生，河南太康人，教授。博士生導(dǎo)師，中共黨員。1982年華北工學(xué)院機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)，1986年獲碩士學(xué)位，1995年在北京理工大學(xué)獲博士學(xué)位，1996年至1998年，在清華大學(xué)儀器儀表博士后流動(dòng)站工作。1998年2月任華北工學(xué)院副院長(zhǎng)，2000年10月任華北工學(xué)院院長(zhǎng)。2004年6月任中北大學(xué)校長(zhǎng)兼黨委副書(shū)記。

書(shū)籍目錄

前言第1章 半導(dǎo)體薄膜及其生長(zhǎng)方法1.1 半導(dǎo)體薄膜概述1.2 半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)方法1.2.1 化學(xué)氣相傳輸法1.2.2 金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法1.2.3 分子束外延法1.2.4 外延CuGaSe2生長(zhǎng)過(guò)程舉例參考文獻(xiàn)第2章 電磁輻射理論2.1 電磁波的麥克斯韋理論2.2 介電函數(shù)2.2.1 光學(xué)常數(shù)和Kramers-Kronig關(guān)系2.2.2 由實(shí)驗(yàn)決定的介電函數(shù)2.3 可見(jiàn)光和近可見(jiàn)光光譜學(xué)2.3.1 光吸收的量子解釋2.3.2 半導(dǎo)體激發(fā)態(tài)的光吸收2.3.3 局部態(tài)躍遷的吸收2.3.4 局部態(tài)吸收的理論描述參考文獻(xiàn)第3章 光譜學(xué)主要儀器3.1 光源3.1.1 黑體輻射和氣體放電燈3.1.2 光譜燈和譜線的形狀3.1.3 同步加速輻射3.1.4 激光輻射源3.2 光學(xué)器件3.2.1 光學(xué)基礎(chǔ)器件3.2.2 分光儀和光譜儀3.2.3 干涉儀3.3 電磁輻射的檢測(cè)3.3.1 信號(hào)與噪聲3.3.2 光電倍增管3.3.3 光電探測(cè)器參考文獻(xiàn)第4章 光學(xué)表征方法4.1 拉曼光譜和顯微拉曼光譜4.1.1 拉曼散射原理4.1.2 拉曼張量和選擇定則4.1.3 溫度效應(yīng)4.1.4 拉曼光譜對(duì)應(yīng)變的表征4.1.5 拉曼光譜和微拉曼光譜的實(shí)驗(yàn)裝置4.2 光致發(fā)光光譜4.2.1 半導(dǎo)體對(duì)光的吸收4.2.2 光致發(fā)光光譜4.2.3 半導(dǎo)體材料的光致發(fā)光4.2.4 激變光致發(fā)光光譜和變化激勵(lì)源光致發(fā)光光譜4.2.5 光致發(fā)光光譜的實(shí)驗(yàn)裝置4.3 調(diào)制光反射光譜4.3.1 調(diào)制光譜和電介質(zhì)函數(shù)4.3.2 Franz-Keldysh效應(yīng)4.3.3 低場(chǎng)極限下的光反射光譜4.3.4 光反射光譜的應(yīng)力特征4.3.5 調(diào)制光反射光譜的實(shí)驗(yàn)裝置4.4 各向異性反射光譜4.4.1 偏振光橢圓光譜和各向異性反射光譜4.4.2 各向異性反射光譜儀的實(shí)驗(yàn)裝置4.4.3 各向異性反射光譜的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第5章 CuGase2薄膜結(jié)構(gòu)中的光學(xué)特性研究5.1 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)與分析5.1.1 CuGaSe2薄膜的晶格振動(dòng)5.1.2 隨組分變化的拉曼模5.1.3 拉曼模的溫度特性5.1.4 富Cu的CuGaSe2薄膜的定位效應(yīng)5.2 CuGaSe2樣品的光致發(fā)光光譜分析5.2.1 富CuCuGaSe2樣品5.2.2 富GaCuGaSe2樣品5.3 調(diào)制光發(fā)射光譜的應(yīng)用5.3.1 均勻組分CuGaSe2調(diào)制光反射光譜5.3.2 隨成分變化的調(diào)制光反射光譜5.3.3 調(diào)制光反射光譜的溫度特性5.4 反射各向異性光譜實(shí)驗(yàn)與分析5.4.1 GaAs反射各向異性光譜5.4.2 CuGaSe2反射各向異性5.4.3 RAS和PR光譜的比較參考文獻(xiàn)第6章 拉曼光譜的擴(kuò)展應(yīng)用6.1 拉曼光譜在MEMS器件應(yīng)力測(cè)試方面的應(yīng)用6.1.1 MEMS器件殘余應(yīng)力測(cè)試6.1.2 MEMS器件動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試6.2 遠(yuǎn)程拉曼光譜儀在深空探測(cè)中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)附錄1 基本物理常量和單位換算表附錄2 專(zhuān)有名詞英漢對(duì)照

章節(jié)摘錄

　　第1章　半導(dǎo)體薄膜及其生長(zhǎng)方法　　1.1半導(dǎo)體薄膜概述　　薄膜的歷史已有1000多年了，薄膜科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的形成還是近30年來(lái)的事情。時(shí)至今日，薄膜材料已是材料科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，涉及物理、化學(xué)、電子學(xué)、冶金學(xué)等學(xué)科，在國(guó)防、通信、航空、航天、電子工業(yè)等方面，有著十分廣泛的應(yīng)用?！　”∧げ牧洗笾路譃殡妼W(xué)薄膜、光學(xué)薄膜、有機(jī)分子薄膜、裝飾膜、包裝膜等，本書(shū)主要介紹半導(dǎo)體薄膜材料。半導(dǎo)體薄膜材料具有以下特點(diǎn)：可以在襯底上形成薄膜材料；容易實(shí)現(xiàn)大面積化，而且不受形狀的限制；制備工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉；有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能?！　〗陙?lái)，薄膜技術(shù)得到很大的發(fā)展，各種新的成膜方法不斷涌現(xiàn)，特別是以等離子體反應(yīng)方法為代表的新技術(shù)得到發(fā)展，制膜質(zhì)量也得到大大改善。傳統(tǒng)的鍍膜已從單一的真空蒸鍍發(fā)展到包括蒸鍍、離子鍍、濺射鍍膜、化學(xué)氣相沉積、PCVD、MOCVD、分子束外延、液相生長(zhǎng)、微波法及MWECR法等在內(nèi)的成膜技術(shù)；包括離子刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕、離子注入和離子束混合改性等在內(nèi)的微細(xì)加工技術(shù)；以及薄膜沉積過(guò)程檢測(cè)控制、薄膜檢測(cè)、薄膜應(yīng)用在內(nèi)的內(nèi)容十分豐富的薄膜技術(shù)，并逐漸成為一門(mén)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)?！　”∧ぜ夹g(shù)與薄膜材料屬于交叉學(xué)科，它的發(fā)展涉及幾乎所有前沿學(xué)科，它的應(yīng)用與推廣已滲透到各個(gè)學(xué)科以及應(yīng)用技術(shù)的領(lǐng)域。至今，薄膜技術(shù)與薄膜材料已涉及電子、計(jì)算機(jī)、磁記錄、信息、傳感器、能源、機(jī)械、光學(xué)、航空航天、核工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。不同專(zhuān)業(yè)的科學(xué)工作者，不同行業(yè)的技術(shù)人員已經(jīng)或正在打破學(xué)科的界限，開(kāi)展薄膜技術(shù)與薄膜材料的研究開(kāi)發(fā)工作?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《半導(dǎo)體薄膜光譜學(xué)》詳細(xì)介紹了光譜學(xué)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，結(jié)合作者的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)地分析了拉曼光譜散射、光致發(fā)光、光調(diào)制反射等光譜學(xué)測(cè)試方法，并討論了如何通過(guò)這些方法研究半導(dǎo)體薄膜的材料特性。全書(shū)分為6章：第1章介紹半導(dǎo)體薄膜及其生長(zhǎng)方法；第2章介紹電磁輻射；第3章介紹光譜學(xué)主要儀器；第4章介紹光學(xué)表征方法；第5章介紹CuGaSe2薄膜結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性研究；第6章介紹拉曼光譜的擴(kuò)展應(yīng)用。





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