硅 (Si) 的应变/应力评估技术
变形（失真）发生在施加压力或应力的物质的晶体结构中。由物质的晶体结构和分子振动引起的拉曼散射光的频率由于其应变而发生变化。这是拉曼散射的特征，拉曼散射是非弹性碰撞散射，与瑞利散射相反，瑞利散射是弹性碰撞散射，其中与激光具有相同频率的光被散射。拉曼光谱用于分析材料的应变和应力，成像可以实现应力和应变映射。
■拉曼光谱测量应变和应力的能力
具有应变（应变）的晶体具有拉曼散射光，与未应变的晶体相比，该光发生了频移。如下图所示，与未应变硅的拉曼散射（此处为 ωs2）相比，在压缩应力下硅的拉曼散射（此处为 ωs1）向更高频率移动。硅在 520 cm -1处具有光学模式（F2g 模式） 。该峰对晶体应变敏感，已知由拉应力引起的应变向低波数侧移动，由压应力引起的应变向高波数侧移动。
▲ 拉曼散射光由于压缩应力而向更高的波数移动
■ 根据峰值偏移量计算应力
520 cm -1处的峰值波数偏移量与应力成比例增加。因此，通过准确地测量波数偏移，也可以准确地测量应变。为了测量准确的波数偏移量，使用了具有高波数分辨率的测量仪器和取峰重叠的方法。通过增加光谱仪光栅的色散可以实现高波数分辨率。此外，可以通过从光谱分析确定峰值位置并计算从未失真状态下的光谱峰值位置的偏移量来确定照射位置的应变状态。
▲ 520 cm -1由于压应力和拉应力的峰值偏移
■ 观察硅(Si) 应力分布
通过拉曼成像可以检测到硅晶体中的缺陷和应变。右图是测量硅 (Si) 晶片上的划痕的图像。硅中出现在520 cm -1的拉曼峰由于应力引起的晶格中的应变而移动。可以通过对峰值位置的移动进行成像来观察应力分布。黄色区域表示向较低波数的转变，深蓝色区域表示向较高波数的转变。可以观察到，在划痕周围的区域中，晶格因压缩应力和拉伸应力而变形。RAMANtouch/RAMANforce 可以检测和成像 0.1cm -1的峰值偏移。RAMANtouch/RAMANforce 可用于应变硅（应变硅、应变硅）和硅薄膜的拉曼成像。高速图像采集可在短时间内进行测量。
测量时间：10分钟，应力=-250 MPa × Δν(cm -1 )
