电子材料的近紫外拉曼与显微拉曼分析

摘要： 拉曼与显微拉曼分析方法已被广泛用于研究电子和光子器件材料。拉曼光谱可用于理解基本声子特性，以及与晶体结构、无序性、掺杂和外源因素（如温度与应力）相关的效应。显微拉曼技术将这些研究拓展至微米尺度。本文综述了采用近紫外波段（约400至325纳米）激光激发进行拉曼测量时的多重优势。近紫外显微拉曼技术利用衍射极限光学系统在更短波长下实现聚焦光斑尺寸减小的关键优势，从而获得高空间分辨率的成像。相较于广泛使用的可见光激发，近紫外拉曼与显微拉曼光谱具有独特优势：其一可利用特定材料中较浅的光学穿透深度来探测近表面区域或界面；其二通过调节激发光子能量与材料电子能级的相对关系来研究共振效应；最后，对于强荧光材料，需将拉曼散射波长调整至远离可能干扰信号的发射谱区。本文通过多个实例展示这些核心优势在解决电子与光子材料应用物理问题中的应用，包括硅及相关材料的应力分布、氮化镓等III族氮化物半导体的应力与热效应，以及从石墨、石墨烯到化学气相沉积金刚石的碳材料研究。文中还简要回顾了应力与温度诱导声子能量偏移的基本效应及其在研究外延生长和器件相关效应中的应用。