拉曼光谱：精准量化微晶硅薄膜晶化率

其中I₅₂₀和I₄₈₀表示在520cm^-1 和480cm^-1附近的拉曼峰的面积，中心为520 cm^-1附近的拉曼峰是晶体硅的特征峰，位于480 cm^-1附近的拉曼峰是非晶硅的约化声子谱密度。

本文采用自主研制的Finder 930全自动共聚焦显微拉曼光谱仪分析了硅基底上微晶硅薄膜晶化率，拉曼光谱实测数据及多峰拟合结果如图1所示。可以观测到拉曼峰位在310cm^-1附近的类纵声学模（类TA 模）特征峰，在480 cm^-1附近的类横光学模（类TO模）分解为峰位在470 cm^-1附近（Prim TO）和在490 cm^-1处（Seco TO）两个特征峰。对于出现晶态硅特征峰的样品对应于峰位在510cm^-1附近的晶粒间界拉曼散射成分（GB）特征峰[3]。

自主开发了晶化率自动计算软件，可以实现自动分峰拟合和晶化率计算，软件操作简单，易于使用，晶化率拟合结果如图2所示，自动计算结果可知晶化率为33.52%.

图2 采用自主研制软件拟合结果

拉曼光谱技术可以无损分析微晶硅薄膜晶化率，在晶硅（晶体硅）与无定型硅（非晶硅）的定量鉴别及晶化率评估中展现出优异性能，通过解析特征峰的强度或面积，直接计算得出材料的晶化率，为材料性能评估提供了实验依据。

[1]赵之雯,刘玉岭.微晶硅薄膜稳定性的研究[J].河北工业大学学报,2011,40(02):13-15

[2] 高磊等. 微晶硅薄膜沉积工艺的研究方法及其应用[P].2023.06.23.

[3] 范闪闪,郭强,杨彦彬,等.相变区硅薄膜拉曼和红外光谱分析[J].光谱学与光谱分析,2018,38(01):82-86.

作者简介

张丽文

拉曼应用工程师，负责拉曼光谱产品的应用及推广，在光谱应用中有近10年经验。