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测量材料中的残余应力
神科仪购网/SNKOO-eGo / 2019-04-01

使用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术得到的人造金刚石具有良好的光学性质,被广泛地应用于光学领域。金刚石中的残存应力对偏振敏感器件有较大的影响,本文使用穆勒(Mueller)矩阵双折射偏振测量法对其进行测量。经由激光器偏振器和算机控制的偏振制光性元件产生偏振已知的激光,使该激光通过器使用另一制器和一个偏振器以及器分析来自待测样中不同射极化状态对应的偏振透射状对记录数据进行Mueller分析(参考文献1),系统计算被测样品的所有16个穆勒矩元素。Mueller偏振量基于作偏振函数的化,因此不受金石中的散射和吸收的影响。在所有情况下,二色性都可以忽略不

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图 1近红外(NIR)Exicor 150 AT双折射测量系统

图1所示为近红外(NIR)Exicor 150 AT双折射测量系统。其中第一部分偏振调制模块包含激光器(1330nm 或1550nm),方解石偏振器和一个光弹性调制器PEM(PEM100 II / FS42,熔融石英,42KHz,Hinds Instruments)。中间模块包含计算机控制的X-Y平台(150 mm x 150 mm),将样品放置在平台上进行测量。在样品下方,第三部分检测模块包含第二个PEM(PEM-100 II / FS47,熔融石英,47 KHz,Hinds Instruments),一个方解石分析仪和带增益调节的Ge雪崩光电二极管(Ge-APD,Hinds Instruments)检测器。

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图 2

如图2所示,实验样品为156x156x100mm的方形硅块。对该硅块的所有表面进行抛光以进行应力双折射测量。使用NIR Exicor 150AT仪器,在三个方向上绘制了该样品的应力双折射示意图:测量光束平行于156 mm x 156 mm表面的俯视图,测量光束平行于方向并垂直于156 mm x 100 mm时的正视图和侧视图表面,分别如下图所示。

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图 3应力俯视图

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图 4应力正视图

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图 5应力侧视图

从俯视图可以观察到由硅块的金刚石立方晶体结构所产生的应力四重对称性。正视图和侧视图进一步印证了俯视图中应力分布:硅块角上的应力大于中部的应力。同时还可以看出残余应力在硅块中心略微增加,很可能与生长过程有关。

此外对如图6所示样品进行测量,得到应力分布图7:

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图 6

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图 7

 

参考文献1 <Mueller matrix polarimetry with four photoelastic modulators: theory and calibration>

来自< Measuring stress birefringence in small Si samples > http://www.hindsinstruments.com/


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