第29春，第2期 2017年4月
浙江水利水电学院学报
J. Zhejiang Univ of Wat. Res & Electrie Pow.
氧化锌的拉曼频移一应力定量关系研究
武，赵华成2，项刘
春，卢孔宝
Vol.29Na.2 Apr. 2017
（1.浙江水利水电学院机械与汽车工程学院，浙江杭州310018;2.浙江水利水电学院工程实验实训中心，浙江杭州310018）
要：在MEMS器件制备过程中，对微区域的应力状毒测量与监控至关重要.建主了氧化锌材料的拉曼应力测量
摘
技术理论，推导出了氧化锌材料的拉曼频移-应力分量解析关系式.ZnO单晶体属于6mm点群结构具有两个4，、E，和E，共六中线性振动模式.从微抗势出发并结合胡克定律出发，推导出了A，E，和E，模的拉受位移变化与应力分量之间的关系，在这费方程式中，共包含20个未知参数.最后给出了氧化锌材料的拉曼频移-应力关系式，为ZnO 残余应力测量提供理论依据
关键词：氧化锌；拉受频移；应力
中图分类号：TE112
文献标志码：A
文章编号：1008 536X(2017)04-0065-03
Quantitative Relationship Between Raman Frequency Shift and Stress of ZnO
LIU Wu', ZHAO Hua-cheng', XIANG chun', LU Kong-bao"
( College of Mechanical and Automotive Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power,
Hangzhou 310018, China; 2. Engineering Experimental Training Center, Zhejiang University of
Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018 , China)
Abstract: It is very important to grasp the stress states in the sub-area for the fabrication of MEMS devices. Raman stress-aq dsogear a og suossadxa eagrwae [ragkeue ‘pageagsaaug sem [erae ouz rog arqens aoa suawansea tween the Raman shift and the stress was deduced. This material belongs to 6mm point group with two A, ,E, and E, vibra-tion mode Raman lines. The relationships behween the change of Raman shift and stress component for A, ,E, and E, model are theoretically derived based on perturbation potential and Hooke's law. In these equations, 20 unknown parameters are ineluded. The relationship between the Raman shift and the stress is put forward, which is helpful to provide a theoretical guidance in the ZnO residual stresses.
Key words : zinc oxide; Raman frequency shift; stress
近年来，随着纳米/微米级的微结构材料不断
开发，对微结构应力状态的把握已经成为不可缺少的技术.目前，作为应力测定法被广泛采用的X线衍射法虽然是一种以金属及陶瓷等多种物质为测定对象"），通用性较高的有效手法，但测定领域仅为数10μm，对于微结构物质的应用存在着极限.另一方面，作为超微领域的应变测定法，还可采用透射型电子显微镜（TEM）的聚集电子束衍射（CBED）法(23).采用TEM虽然可以测定数纳米级别，试片需要薄片化到100nm以下，则会使应力被释放，形成
收稿日期：2016-12-03
基金项目：浙江省水利厅科技计划基金资助项目（RC1550）作者简介：刘
武（1989-），男，潮北随州人，颈士，助理实验
师，从事拉受光谱应力测量方面的工作万方数据
与实际材料实际应力状态不同.与此相对，显微拉曼光谱法量然测定对象物质仅限硅及氧化锌等拉曼活性材料，但通过非破坏、非接触方式，可在亚微米空间分辨率下完成对应力的测定.作为采用该显微拉曼光谱法测定的事例，例如对硅晶片的应变/ 应力测定【4].这种情况下，被测定应变是假定为轴或等二轴的应力测定[36]，几乎没有对实际应变及实际应力成分进行定量测定的事例.另外，作为对陶瓷的应力测定事例，报告有对石英及蓝宝石的应力测定.这些都与硅同样，均为一轴应力下的测定及对单向应力成分的同定，而对总应变成分及总应力成分进行同定的事例一概没有。因此，在本研究中，采用显微拉曼光谱法进行了亚微米空间分辨