1.4 红外吸收法测定单晶硅中的碳含量

1.实验目的

了解单晶硅中碳含量的测试方法。

掌握红外光谱仪的使用方法。

掌握光谱分析的数据判别与分析。

2.实验原理

利用硅中代位碳原子在波数为607.2cm^-1(16.47μm)处的红外吸收峰的吸收系数来确定代位碳原子浓度。

3.实验设备

（1）红外光谱仪。光谱范围为700～550cm^-1（14～18μm），室温下607.2cm^-1的碳吸收峰处的分辨率必须小于2cm^-1;在77K时，偏移到波数为607.5cm^-1处吸收带的分辨率应不超过1cm^-1。

（2）厚度测量仪。精度为0.0025mm。

（3）被测试样架和参比样品架。被测试样架和参比样品架应能避免任何绕过样品的红外辐射。

（4）低温恒温器及合适的窗口材料。低温恒温器及合适的窗口材料应能使试样和参比样品温度保持在77K。

4.实验步骤

（1）制备。由于碳的分凝系数小于1，单晶硅尾部的碳浓度较高，测碳试样应从单晶硅尾部取样，以测得单晶硅的最高碳浓度。参比样品须从代位碳原子浓度小于1×10¹⁵cm^-3的硅片中选取；测试样品和参比样品的载流子浓度应小于5×10¹⁶cm^-3（室温电阻率大于0.1Ω·cm）。若无其他规定，一般以硅片中心为测量区。如要将硅片加工成小片，小片中心应为原片中心并保证有足够的表面积，以避免入射光绕过试样。测试样品和参比样品应经双面研磨，然后抛光至2mm厚或更薄，测量区的厚度变化不超过0.005mm，测试样品与参比样品的厚度差应小于0.01mm。

（2）测量。首先调试好红外光谱仪，测定试样在550～700cm^-1（14～18μm）范围的差示透射谱。为获得可靠的结果，半值宽度应不大于6cm^-1，否则应使用较慢的扫描速度或用较长的测量时间。重新检查红外光谱仪的工作状态，绘制基线。

（3）测量结果计算。吸收系数α的计算公式为

式中 α——吸收系数，cm^-1；

d——试样厚度，cm；

T₀——峰值吸收处(室温波数为607.2cm^-1，77K波数为607.5cm^-1)基线透过率，%；

T——峰值透过率，%。

代位碳原子浓度N_［C］为

学院___________专业___________

班级___________姓名___________学号___________

红外吸收法测定单晶硅中的碳含量实验报告

1.实验目的

2.实验原理

3.实验方法

4.实验结果

（1）利用红外吸收法测定单晶硅中的碳含量数据。

（2）简要分析使用红外吸收法测定单晶硅中碳含量的影响因素。