材料特性检测方法技术

本公开涉及一种材料特性检测方法。该方法包括：将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上，待测样品由待检测的半导体材料制成；释放预拉伸后的柔性基底，使待测样品与柔性基底同步屈曲；对屈曲后的待测样品进行检测，确定检测结果；根据检测结果确定半导体材料的应变与能带结构之间的关系。本公开实施例所提供的材料特性检测方法，可以简单、快速地确定半导体材料的应变与能带结构之间的关系，缩短了检测材料特性的所需的时间，节约了检测材料特性所需的成本。

Testing method for material properties

The disclosure relates to a method for detecting material properties. The method includes: fixing the sample with predetermined shape and size on the pre-stretched flexible substrate, and the sample to be tested is made of the semiconductor material to be tested; releasing the pre-stretched flexible substrate so that the sample to be tested can buckle synchronously with the flexible substrate; detecting the sample to be tested after buckling, and determining the test results. According to the test results, the relationship between the strain and the band structure of semiconductor materials is determined. The material characteristic detection method provided in the embodiment of the present disclosure can simply and quickly determine the relationship between strain of semiconductor material and energy band structure, shorten the time required to detect material characteristics, and save the cost required to detect material characteristics.

【技术实现步骤摘要】
材料特性检测方法
本公开涉及材料领域，尤其涉及一种材料特性检测方法。
技术介绍
半导体材料(semiconductormaterial)是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。半导体材料的导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1MΩ·cm～1GΩcm范围内。日常生活中用到的手机、电脑等电子设备均离不开半导体材料。经过数年的发展，半导体材料经历了第一代、第二代以及第三代。其中，第一代半导体以硅(Si)锗(Ge)为代表，主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中。第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表，适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料，主要应用于通信领域，比如卫星通讯、移动通讯、光通信、GPS导航等。第三代半导体材料是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAS)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的—宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2ev)。第三代半导体材料具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高及抗辐射能力强的等优点。另外，因其发光效率高、频率高等特点，从而在一些蓝、绿、紫光的发光二极管、半导体激光器等方面也有着广泛的应用。能带理论(Energybandtheory)是讨论晶体(包括金属、绝缘体和半导体的晶体)中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是单电子近似的理论；对于晶体中的价电子而言，等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来交换作用，是一种晶体周期性的势场。在能带理论的支持下，可以创造人工改性半导体材料(energybandengineering，能带工程)。创造人工改性半导体材料通过对材料的物理参数和几何参数的设计和生长，来改变其能带结构和带隙图形，以优化其电学性质和光学性质，采用人工改性半导体材料可以优化电子器件和光电子器件的特性。半导体材料的应变与能带结构之间的关系显得尤为重要，相关技术中，确定半导体材料应变与能带结构关系的方式繁琐复杂，速度慢，耗费时间长。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种材料特性检测方法。根据本公开的一方面，提供了一种材料特性检测方法，其特征在于，包括：将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上，所述待测样品由待检测的半导体材料制成；释放预拉伸后的柔性基底，使待测样品与柔性基底同步屈曲；对屈曲后的待测样品进行检测，确定检测结果；根据检测结果确定所述半导体材料的应变与能带结构之间的关系。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：对预拉伸后的柔性基底进行表面处理，以提高预拉伸后的柔性基底表面的吸附能力。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上，包括：通过转印的方式，将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：采用掩膜的方式，刻蚀出具有预定形状和尺寸的待测样品。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述预定形状包括梯形和/或三角形。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述待测样品的弹性模量和泊松比、所述柔性基底的弹性模量和泊松比、以及确定的所述柔性基底的预拉伸长度，确定预定形状的所述待测样品的尺寸。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，在所述预定形状为等腰梯形的情况下，根据所述待测样品的弹性模量和泊松比、所述柔性基底的弹性模量和泊松比、以及确定的所述柔性基底的预拉伸长度，确定预定形状的所述待测样品的尺寸，包括：根据所述柔性基底的弹性模量Es和泊松比vs、以及所述待测样品的弹性模量Ef和泊松比vf、以及对应的预拉伸长度δ，结合如下公式确定所述等腰梯形的尺寸：其中，εpeak是等腰梯形的所述待测样品在其宽度b(x)处所对应的峰值应变，x是宽度b(x)处到下底之间的距离，L是等腰梯形的高，η是等腰梯形的高L与下底bL的比值，θ是等腰梯形的腰与下底的夹角的余角，b0是等腰梯形的上底的长度。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，对屈曲后的待测样品进行检测，确定检测结果，包括：对屈曲后的待测样品进行检测，获取屈曲后的待测样品的拉曼光谱和光致发光光谱。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述待测样品的长度是所述待测样品的厚度的1000倍～2000倍。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述柔性基底的材料包括有机硅材料。本公开实施例所提供的材料特性检测方法，可以简单、快速地确定半导体材料的应变与能带结构之间的关系，缩短了检测材料特性的所需的时间，节约了检测材料特性所需的成本。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图；图2示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图；图3示出根据本公开一实施例的待测样品的屈曲的示意图；图4示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图；图5示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图；图6示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图图7示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图；图8示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法中待测样品的示意图；图9示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的应用示例的示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图1示出根据本公开一实施例的材料特性检测方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括步骤S11至步骤S14。在步骤S11中，将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上。其中，待测样品由待检测的半导体材料制成。在本实施例中，待检测的半导体材料可以是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAS)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)等禁带宽度大于或等于2.2ev的宽禁带半导体材料，本公开对此不作限制。待测样品和柔性基底之间可以通过范德华力和/或粘结剂进行连接，以使二者可以同步屈曲。在本实施例中，可以根据待测样品、柔性基底的弹性模量、泊松比以及柔性基底的预拉伸长度等参数，确定待测样品的预定形状和尺寸。本领域技术人员可根据实际需要对待测样品的预定形状和尺寸进行设置，本公开对此不作限制。在一种可能的实现方式中，预定形状可以包括梯形和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料特性检测方法，其特征在于，包括：将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上，所述待测样品由待检测的半导体材料制成；释放预拉伸后的柔性基底，使待测样品与柔性基底同步屈曲；对屈曲后的待测样品进行检测，确定检测结果；根据检测结果确定所述半导体材料的应变与能带结构之间的关系。

【技术特征摘要】
1.一种材料特性检测方法，其特征在于，包括：将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上，所述待测样品由待检测的半导体材料制成；释放预拉伸后的柔性基底，使待测样品与柔性基底同步屈曲；对屈曲后的待测样品进行检测，确定检测结果；根据检测结果确定所述半导体材料的应变与能带结构之间的关系。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对预拉伸后的柔性基底进行表面处理，以提高预拉伸后的柔性基底表面的吸附能力。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上，包括：通过转印的方式，将具有预定形状和尺寸的待测样品固定在预拉伸后的柔性基底上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采用掩膜的方式，刻蚀出具有预定形状和尺寸的待测样品。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定形状包括梯形和/或三角形。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述待测样品的弹性模量和泊松比、所述柔性基底的弹性模量和泊松比、以及确定的所述柔性基底的预拉伸长度，确定预定形状的所述待测样...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，王宙恒，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11