拉曼光谱中激光热效应的研究(2)
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 项目背景
显微拉曼光谱术是一种结合拉曼效应与显微光学研究材料物理特性的手段，其主要研究对象为晶格与分子的振动和转动特性。近年来显微拉曼光谱术得到了迅速发展并被应用到许多领域，在微电子材料、器件的研究中也具有非常重要的应用 。利用显微拉曼光谱学研究微电子材料与器件的方法具有非接触式测量、对样品无损害、空间分辨率较高等特点，和其他测量方式相比具有鲜明的优点。随着微电子技术的高速发展，利用显微拉曼光谱术作为基本研究手段研究各种新材料和各种新器件，取得了重大进展。
多孔硅最早是1956 年Uhlir 在研究硅的电抛光时偶然发现的。1990 年Canham 报道多孔硅在室温下的发光特性后，吸引了众多研究者的关注。近几年来，随着微电子机械系统(microelectro-mechanical-system ,MEMS)的不断发展，出现了制作功能结构层和牺牲层的多孔硅MEMS 技术 。MEMS 技术的发展对人们提出了不少新的理论和技术问题，其中传热分析是重要而突出的问题之一。在需要准确感测温度信号或是较高温度工作的热效应微系统(thermal-effect -micro-system ,TEMS)中，器件工作的先决条件是热损失的最小化。但是随着微器件尺寸的减小，微器件与基底的热传导成为主要的热损失 ，为了有效地降低热损失，必须采用更合理的器件设计或者是选用新材料。多孔硅具有比单晶硅(150W (m•K))低2 —3个数量级且与二氧化硅(1.5W (m•K))相接近甚至更低的热导率、良好的机械性能和与传统IC 工艺相兼容性，采用多孔硅作为TEMS 器件的绝热层可以使其获得快速的温度响应和低的热损耗，大大提高了系统的稳定性和可靠性。当在微米纳米尺度范围时，由于各种尺度效应的影响，传热规律明显不同于宏观尺度下的传热规律，各种材料的常规热物性参数的适用性需要考察和重新测量。多孔硅热导率作为表征多孔硅绝热特性的重要参数，决定着TEMS 中的传热特性，并影响其稳定性和可靠性。因此，要研究关于TEMS器件中多孔硅绝热特性的热设计和热管理，成为首先要解决的科学问题是如何才能够准确方便地测量多孔硅的热导率。
1.2 研究现状和发展趋势
1.3 研究目的及意义
显微拉曼光谱术的优势在于对晶格/分子振动能量的敏感性以及测量的非接触性。显微拉曼光谱技术在微量分析测定中独具分离效果好、灵敏度高、设备简单、易于操作等诸多优势，因此它将具有很大的潜力，积极探讨它的应用，具有极大现实意义。从近几年的报导来看，显微拉曼光谱技术已经在许许多多的科学与医疗领域得到广泛应用和发展。随着微纳电子学涉及的新工艺、新材料的不断涌现，显微拉曼术将有进一步发展。届时我们有理由相信，显微拉曼光谱技术将在越来越多的科学研究领域发挥重要的作用。
2 建立理论模型
2.1 已制备的介孔硅层的导热系数
在高掺杂的p型硅晶片形成介孔硅层（电阻率约为0.01Ωcm）表现出明显的柱状结构。该层由许多长垂直于晶片表面的主孔和具有小的分支组成。因此，一个介孔硅层可以作为一些类球状纳米硅颗粒的阵列[图1（a）]。根据横截面的透射电子显微照片中的介孔硅，我们的模型在不久的将来是可以实现的。
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