CN106323936A - 一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法，其包括：提供一GaN材料样品，并在所述GaN材料样品的待测试表面上制备一金属薄膜层；提供一拉曼光谱检测设备，从所述待测试表面上对所述GaN材料样品进行拉曼光谱测试；其中，所述拉曼光谱检测设备发射的激发光为紫外光。通过在GaN材料样品的待测试表面上制备一金属薄膜层，其可以改变GaN材料样品的表面态，对样品表面的能带弯曲进行调节，从而减小紫外激光照射产生的表面光电压，降低光电压对测试过程的干扰，提高测试结果的正确性以及测试精确度。

Description

一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法
技术领域
本发明涉及半导体材料检测技术领域，尤其涉及一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法。
背景技术
拉曼光谱测试是一种无损伤、高灵敏度的测量技术，在GaN材料的检测中有着广泛的应用，是进行材料结构研究分析的重要工具。同时，对于GaN材料而言，由于紫外光的光子能量与电子能级间的能量差相当，可以得到共振拉曼光谱，增强效果十分显著，使得拉曼测试的灵敏度提高很多，所以近年来，紫外光拉曼光谱在GaN材料的测试中越来越多的得到使用。
相比于使用传统的可见激光(532nm、633nm等)对GaN材料进行的拉曼测试，GaN材料在紫外激光下(例如325nm)进行拉曼光谱测试时，由于激发光源的波长小于GaN材料的吸收波长，激光的穿透深度较浅(一般为100nm左右)，所得的拉曼信号主要来源于GaN材料的样品表面，而同时激光在GaN材料的样品表面会产生较大的光电压，对测试结果造成干扰，使测试结果的正确性以及测试精确度无法得到保证。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法，该方法中，在使用紫外激光对GaN材料进行拉曼光谱检测时，可以减小激光在GaN材料的样品表面产生的光电压，提高测试结果的正确性以及测试精确度。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法，其包括：提供一GaN材料样品，并在所述GaN材料样品的待测试表面上制备一金属薄膜层；提供一拉曼光谱检测设备，从所述待测试表面上对所述GaN材料样品进行拉曼光谱测试；其中，所述拉曼光谱检测设备发射的激发光为紫外光。
其中，所述GaN材料样品为块状结构，其厚度不小于100nm。
其中，所述金属薄膜层的厚度为5～20nm。
其中，所述金属薄膜层的材料选自功函数为3.5～5eV的金属材料。
其中，所述金属薄膜层的材料选自功函数为4～5eV的金属材料。
其中，所述金属薄膜层的材料为Ti、Au、Ni或Ag。
其中，制备所述金属薄膜层具体包括以下步骤：S1、对所述GaN材料样品的待测试表面进行研磨、抛光和清洗，获得光滑的样品表面；S2、通过电子束蒸发工艺或磁控溅射工艺在所述光滑的样品表面制备获得所述金属薄膜层。
其中，所述金属薄膜层的面积不大于所述待测试表面的面积，且不小于所述紫外光光斑的面积。
其中，该方法还包括步骤：在拉曼光谱测试完成后，将所述金属薄膜层从所述GaN材料样品上去除。
其中，所述紫外光的波长小于365nm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在GaN材料样品的待测试表面上制备一金属薄膜层，在进行紫外激光拉曼测试时，激发光可以穿透金属薄膜层打到样品上，样品所发出的拉曼光谱信号也能够透过金属薄膜层穿透出来进行收集，不会影响样品本身的测试；而制备的薄膜金属层可以改变GaN材料样品的表面态，对样品表面的能带弯曲进行调节，从而减小紫外激光照射产生的表面光电压，降低光电压对测试过程的干扰，提高测试结果的正确性以及测试精确度。另外，所制备的金属薄膜层，对GaN材料本身不造成损伤，并可以通过清洗去除，对后期其他测试不产生影响。
附图说明
图1是本发明实施例中一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法的示例性图示。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
对于n-GaN半导体的表面来说，由于表面态的存在，使得表面能带向上弯曲，产生内建电场。而在能量大于禁带宽度的光照射下，材料发生价带到导带的跃迁，在近表面产生电子—空穴对，即为光生载流子，它们在内建电场的作用下发生电荷转移和分离，导致电荷重新分布，产生了表面光电压。如前所述，现有技术中，使用紫外激光对GaN材料进行拉曼光谱检测时，激光在GaN材料的样品表面会产生较大的光电压，对测试结果造成干扰，使测试结果的正确性以及测试精确度无法得到保证。为此，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，以减小使用紫外激光对GaN材料进行拉曼光谱检测时激光在GaN材料的样品表面产生的光电压。
参阅图1，本实施例提供的一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法，其包括：首先提供一GaN材料样品10，并在所述GaN材料样品10的待测试表面101上制备一金属薄膜层20；然后提供一拉曼光谱检测设备30，拉曼光谱检测设备30从所述待测试表面101上对所述GaN材料样品10进行拉曼光谱测试；其中，所述拉曼光谱检测设备30发射的激发光为紫外光。其中，所述紫外光的波长小于365nm(满足入射光的能量大于GaN材料的禁带宽度)。比较常见的用于拉曼光谱测试的紫外光波长是325nm。
如上的方法中，通过在GaN材料样品10的待测试表面101上制备金属薄膜层20，在进行紫外激光拉曼测试时，激发光可以穿透金属薄膜层20打到样品10上，样品10所发出的拉曼光谱信号也能够透过金属薄膜层20穿透出来进行收集，不会影响样品10本身的测试；而制备的薄膜金属层20可以改变GaN材料样品10的表面态，对样品10表面的能带弯曲进行调节，减少样品10表面能带的弯曲，从而减少紫外激光照射产生的表面光电压，降低光电压对测试过程的干扰，提高测试结果的正确性以及测试精确度。
其中，所述GaN材料样品10为块状结构，其厚度d应不小于100nm。所述金属薄膜层20的厚度为5～20nm。
进一步地，所述金属薄膜层的材料可以选自功函数为3.5～5eV的金属材料，比较优选的是功函数为4～5eV的金属材料。最为优选的材料是Ti、Au、Ni或Ag。具体地，在待测试表面101上制备金属薄膜层20具体包括以下步骤：S1、对所述GaN材料样品10的待测试表面101进行研磨、抛光和清洗，获得光滑的样品表面；S2、通过电子束蒸发工艺或磁控溅射工艺在所述光滑的样品表面制备获得所述金属薄膜层20。
进一步地，所述金属薄膜层20的面积不大于所述待测试表面101的面积，并且金属薄膜层20的面积应当不小于入射的紫外光光斑的面积；一般来说，入射的紫外光光斑的直径不大于2mm，因此金属薄膜层的尺寸可设定为不小于2mm×2mm。
进一步地，在拉曼光谱测试完成后，将所述金属薄膜层20从所述GaN材料样品10上去除。所制备的金属薄膜层20，对GaN材料样品10本身不造成损伤，并可以通过清洗去除，对后期其他测试不产生影响。
需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用紫外激光拉曼光谱检测GaN材料的方法，其特征在于，包括：
提供一GaN材料样品，并在所述GaN材料样品的待测试表面上制备一金属薄膜层；
提供一拉曼光谱检测设备，从所述待测试表面上对所述GaN材料样品进行拉曼光谱测试；其中，所述拉曼光谱检测设备发射的激发光为紫外光。
2.根据权利要求1所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述GaN材料样品为块状结构，其厚度不小于100nm。
3.根据权利要求1所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述金属薄膜层的厚度为5～20nm。
4.根据权利要求1-3任一所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述金属薄膜层的材料选自功函数为3.5～5eV的金属材料。
5.根据权利要求4所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述金属薄膜层的材料选自功函数为4～5eV的金属材料。
6.根据权利要求4所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述金属薄膜层的材料为Ti、Au、Ni或Ag。
7.根据权利要求4所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，制备所述金属薄膜层具体包括以下步骤：
S1、对所述GaN材料样品的待测试表面进行研磨、抛光和清洗，获得光滑的样品表面；
S2、通过电子束蒸发工艺或磁控溅射工艺在所述光滑的样品表面制备获得所述金属薄膜层。
8.根据权利要求4所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述金属薄膜层的面积不大于所述待测试表面的面积，且不小于所述紫外光光斑的面积。
9.根据权利要求1所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：在拉曼光谱测试完成后，将所述金属薄膜层从所述GaN材料样品上去除。
10.根据权利要求1所述的检测GaN材料的方法，其特征在于，所述紫外光的波长范围小于365nm。
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