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#set text(font: ("Times New Roman", "Source Han Serif SC"))
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= 关键信息
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- 碳化硅载流子浓度的拉曼光谱表征研究:LOPC与载流子浓度有关,可以使用紫外拉曼增加载流子浓度以增强LOPC。
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= 论文们
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== 碳化硅载流子浓度的拉曼光谱表征研究
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- 这是一个毕业论文。
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- 无损检测载流子的方法,有电容电压法、霍尔效应法、SIMS。
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- 他认为,应该将 4H-SiC 的模式分为两类,强声子模式(我们的强极性模式),进一步分为纵波和横波;
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另一类则是弱声子模式(我们的弱极性模式),分为轴向模和平面模。
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- 使用紫外拉曼,可以在低掺杂的情况下增加载流子浓度,从而产生 LOPC 峰。
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=== 引用
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- 47-48: LOPC 的原理的细节。在简并半导体中,电荷密度的频率大约为 50 THz,与 LO 频率接近。金属中电子频率要更高,因此不会耦合。
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- 57-58: LOPC 本应该有两个分支,另一个由于展宽而不可见。
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- 45,57,60,64-66: 在一定浓度范围内(2e16-1e17),LOPC 峰位与掺杂浓度的关系是线性的;浓度升高,就有其它的因素参与,同时出现不对称性。
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- 67,71-74: 使用 FTA 模式(200 附近的一对 E2)的不对称性和两个峰的相对高度,也可以估计掺杂浓度。
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== Spectroscopic analysis of electrical properties in polar semiconductors with over-damped plasmons
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这篇论文提出了一个新的模型来估计介电函数,进而给出一个新的 LOPC 及红外吸收谱的拟合式子。
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这个介电函数在一些细节处比之前拟合的更好(但并不是决定性地好);
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同时,通过这个函数拟合得到的 TO 阻尼系数(damped coefficient)与常规介电方法得到的差别很大。
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此文给出了许多公式,包括各种介电函数,以及使用 m-CDF 得到的 LOPC 散射截面和红外反射。
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细节上来说,原本的介电函数考虑了 TO 和自由载流子的阻尼、等离子的频率(被称为 CDF);
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额外考虑了 LO 的阻尼后的式子(被称为 m-CDF)被广泛使用于拟合红外和拉曼谱;
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此外还有一个更加扩展的式子(考虑了等离子体与与 LO 的耦合),但因为其中一些参数与实验没有对应,而没有广泛使用。
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在这篇文章中,依然使用 m-CDF。
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使用 m-CDF 对 LOPC 在高浓度下的拟合更好,在低浓度下差不多;同时,拟合结果中,m-CDF 的 LO 阻尼比 CDF 要小很多。
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在红外的拟合中,必须使用 m-CDF 才能同时拟合好 TO 和 LO 附近的光谱。
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=== 基础知识(无引用)
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- 在 SiC 中,等离子是过阻尼的($omega_#text[p] < gamma$)。
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- 等离子的频率与掺杂浓度有关。在较低掺杂浓度时,等离子频率远远小于 LO;只有在重掺杂的情况下,等离子频率才会接近 LO 频率。
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- 基于此,LOPC 峰表现得更像原本的 LO 峰;同时 L- 分支会过于展宽而不可见。
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- LO 与自由电子和离子杂质的耦合为 Fröhlich-like interaction。
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- 在低浓度下,LO 阻尼随掺杂浓度近似线性增加(见引用);但在高浓度下,激子频率与 LO 相近,必须使用考虑了 LO 与激子耦合的介电函数。
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=== 疑问
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在这篇文章之后,大家使用的都是这个新的模型,还是依然使用旧的?
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=== 引用
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- 4: 由于较大的载流子阻尼和有效质量;n-6H-SiC 的 LOPC 随载流子浓度而产生的偏移很小。
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- 16: 在 GaAs 中,LOPC 峰的偏移与掺杂浓度关系很大。
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- 17: 在 n-SiC 中,一直到 1e19,TO 峰都没有可见的展宽,说明 TO 与载流子的几乎没有耦合。
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- 16,18-19: 经典介电函数的公式(为高频极限、TO 模式、自由载流子三者造成的影响的和)。
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- 20-23: 根据广义 Lyddane-Sacks-Teller 关系,在普通的介电函数中,只考虑了 TO 声子;并给出了如何考虑 LO 的阻尼。
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- 29-35: 对最复杂的介电函数的研究,以及使用它来拟合一些红外结果。
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- 37-38: 不同载流子浓度下的 LO 阻尼不同(在低掺杂浓度下,近似线性增加),可以认为是 LO 与自由载流子和离子杂质耦合得到的。
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== Depth Profiling of Ion-Implanted 4H-SiC Using Confocal Raman Spectroscopy
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这篇文章的样品是衬底、大约几微米厚的外延层(n型)、大约几百纳米厚的离子注入层(p型)。
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它使用拉曼来测试这些层的厚度。
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在这篇文章中,blue shift 指峰向左移动。
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这篇文章发现,不同剂量的离子注入会导致衬底的 LOPC 移动。它解释为光子两次通过离子注入层,受到了注入层的影响而导致的。
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=== 基础知识(无引用)
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- 拉曼在横向的空间分辨率主要取决于斑点大小,进一步取决于激光波长和物镜的数值孔径(NA)。共聚焦针孔则影响纵向分辨率。
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=== 引用
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- 3-11: 测试 SiC 电学性质的几个方法,包括霍尔效应、SIMS 等,还有很多别的方法。它们都是有损或需要准备样品的。
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这些内容在 introduction 的第一段中有详细介绍。
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- 12: 拉曼的优点,包括通过共聚焦来提高空间分辨率。
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- 2,13-17: 其它几个通过拉曼来测深度分布的文章。
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- 12,19: 其它影响拉曼分辨率的因素(折射率、吸收率,等)。
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- 26-30: 几个其它的,掺杂影响 LOPC 频率的文章。
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== 拉曼面扫描表征氮掺杂 6H-SiC 晶体多型分布
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用拉曼表征了整个晶锭的多型分布。
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=== 引用
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- 1-2: SiC 的优良性质、应用。相应地,第一段开头有一些介绍可以用。
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- 5-9: 使用拉曼表征 SiC 表面的组成、应变、载流子。
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- 13: 较低的温度有利于 15R 的形成。
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- 5,9,14-15: 载流子越少,LOPC 越高、越窄、越靠左。
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== Raman intensity profiles of zone-folded modes in SiC: Identification of stacking sequence of 10H-SiC
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使用拉曼确定 10H 的结构。
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具体来说,在计算的部分,它不是用第一性原理来计算拉曼张量的,而是用键极化率模型来估计的。
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具体的力常数的数值则是拟合出来的。它还讨论了距离较远的原子的力常数对模式的特征向量(反应在拉曼张量上)的影响。
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它将原子的位移表述为“atomic displacement pattern”,
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=== 基础知识(无引用)
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- SiC 结构可以用 X 射线衍射、电子显微镜或拉曼来确定。
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=== 引用
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- 1-4,7-8: 拉曼确定堆叠顺序。
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- 5-6: 拉曼获得 SiC 的各向异性信息。
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- 2: 使用色散曲线,来根据观测到的折叠模式来确定周期(但是堆叠顺序无法得知)。
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- 1-2,16-18: 使用 bond polarizability model 来估计拉曼强度。需要阅读一下 3,看它们估计得怎样。
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- 25: FTA 模式的分裂大小在实验上可以测试得到。
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- 26: 最强的 FTO 和 FTA 模式的 reduced wavevector 与六方的比例有关。
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== Single-defect phonons imaged by electron microscopy
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这篇文章是从热传导、声子缺陷相互作用的角度开始讲的,而不是着眼于 SiC。
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=== 引用
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- 1-8: 缺陷通过散射声子、改变色散,来改变热传导。
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- 3-4,9-10: 使用不同实验方法(包括时域热流,3-omega 方法,瞬态光栅光谱)研究声子与缺陷的相互作用。
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- 1,5: 使用玻尔兹曼输运方程来研究声子与缺陷的相互作用,缺陷被视为微扰(影响原子质量和原子之间的力常数)。
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- 4,6,11-13: 使用格林函数法,
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== n-SiC 拉曼散射光谱的温度特性
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这篇文章研究了在 4H 和 6H 中,温度对以下四种模式的影响:本征,LOPC,N 特征峰,二次拉曼。结论分别为:
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- 对于本征,随着温度升高,大多数红移,光学模式更明显。这是由于声子数增加,非简谐效应导致的。
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- 对于 LOPC,随着温度升高,峰位先蓝移再红移。这是由于先主要受到载流子数先快速增加的影响(蓝移),再主要受到声子数增加的影响(红移)。
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- 对于 N 特征峰,随着温度升高,峰位不变,但展宽、强度减弱。
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- 对于二次拉曼,随着温度升高,峰位红移,强度下降。
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=== 基础知识(无引用)
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- 他认为,温度导致的拉曼位移有两个原因,一个是晶格常数增加,一个是光学声子与其它声子之间的非简谐耦合;但并没有给出来源。
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=== 引用
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- 6-9: 其它材料(AlN InN GaN GaSb)的拉曼光谱随温度的变化。
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- 11: 掺 N 会明显影响光学模但对声学模的影响较小。
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- 8: 非简谐效应是导致拉曼峰展宽的主要原因。
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- 5,17-18: N 掺杂导致 4H 中出现新的峰,包括 395 附近的局域模,526 572 与 k 位施主基态的轨道能谷分裂有关,635 附近与深能级缺陷有关。
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6H 中也会出现一些峰。
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- 10: 拉曼中,线宽与寿命成反比。
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- 19: 基态能谷分裂能够促进电离。
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== Raman analysis of defects in n-type 4H-SiC
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这篇文章在不同的三个位置(没有缺陷的地方和两个缺陷附近)测试了拉曼光谱。
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它指出了五个 N 峰。
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395 可能(may be)是局域模,526 和 572 与 k 位谷分裂有关,635 与深能级缺陷有关。57 处还有一个 h 位的谷分裂。
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此外,还测试了二阶拉曼,发现六边形缺陷会影响两个二阶拉曼的峰(来源于影响了 M 点和 K 点的声子),
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但如何影响的还未知。
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=== 引用
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- 8: 6H-SiC 的 LOPC。
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- 9-11: N 峰。尤其是 11。
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- 18: 拟合 LOPC 的公式(m-CDF)。
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- 20: Kirczenow’s shell model,用来解释非直接带隙半导体中,杂质键的激发。
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- 21: 635 峰与深能级缺陷有关。
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- 2,5: 缺陷影响 SiC 性能。
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