偏光RAMANによる４H-SiCの評価

概要

SiCの結晶性を評価するためにラマン分光分析が利用されます。

弊社において、４H-SiC基板をc面およびa面からのレーザー入射によって測定を実施しました。

その結果、スペクトルとラマン選択則との対応付けを行うことができました。

応用例として、4H-SiCバルク単結晶成長における異方位結晶の測定例を紹介します。

偏光RAMAN分光分析配置図

x(zz)-xx(yy)-xx(yz)-x

x

y

Z（c軸）

入射レーザー波長：514.5nm

偏光ラマン分光分析の測定条件

たとえばx(yz)-xの定義は次のとおりです。：x軸方向からy方向に偏光したレーザーを入射し、－x方向（後方）に散乱されるz方向に偏光した光を検出する条件。

分析条件の定義

ウルツ鉱におけるラマン選択則

E1(TO)A1(TO),E2A1(TO)E2A1(LO), E2

x(zy)-xx(yy)-xx(zz)-xz(xy)-zz(xx)-z

4H-SiCにおけるラマン振動数(cm-1)

■C面入射におけるTOフォノンの振動数ω（E2）=776、 ω（E1）=796

■A面入射における軸性モードの振動数ω（ A1）=781.3∴ω（E1）-ω（A1）=14.7(1)

(1)Raman Investigation of SiC PolytypesPhys. Stat. sol. (a)162, 39(1997)

A面入射におけるラマンスペクトル

x(zz)-xx(yy)-xx(yz)-x

E1E2

A1

C面入射におけるラマンスペクトル

z(xx)-zz(yy)-zz(xy)-z

E2

分析応用例：4H-SiC異方位結晶のラマン分光分析

4H-SiC

4H-SiC成長中に結晶方位の傾いた4H-SiCが形成される状況を偏光ラマン線分析によって解明することができました。

0.0E+00

5.0E+04

1.0E+05

1.5E+05

2.0E+05

2.5E+05

3.0E+05

-1 -0.5 0 0.5 1

z(mm)

Are

a

776

782

797

836

A1(TO)

線分析

M. Aoki, et al, Material Science Forum Vols. 600-603(2009) pp 365-368“TEM Observation of the Polytype Transformation of Bulk SiC Ingot”

4H-SiC異方位結晶の例

拡大図A1モードの急激な強度変化がc軸方向の傾斜と関係していると考えられます。

2mmレーザー入射

C軸

異方位発生点！

6H-SiC

まとめ

4H-SiCにおけるｃ面およびa面からのレーザー入射における偏光ラマン分光分析によって、 ラマン選択則との対応付けを行うこ

とができました。

具体的な測定応用例として、4H-SiCバルク単結晶成長中に発生する異方位結晶の現象を解明することができました。

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