各位惟光的朋友们，大家好。
在本期，我们开始Raman光谱应力测试系列第三辑：AlN薄膜的应力测试手段与优缺点。
AlN薄膜的应力测量有多种手段，每种方法都有其独特的原理、适用场景以及优缺点。
| 序号 |
测试方法 |
原理 |
优点 |
缺点 |
| 1 |
曲率法 |
通过测量镀膜前后衬底曲率半径的变化，结合Stoney公式计算残余应力
|
无损检测，适用于现场测量
操作相对简单，成本较低
|
对于曲率变化不大的样品，测量精度有限
需要精确测量衬底的曲率变化，对设备精度要求较高
|
| 2 |
干涉仪相位移式应力测量法
|
利用Twyman-Green干涉仪，通过CCD获得薄膜曲面与参考平面的干涉图，进而计算基体曲率半径变化，求得薄膜应力
|
高精度测量，适用于微小曲率变化的检测
非接触式测量，避免对样品表面造成损伤
|
设备复杂，成本较高
对环境要求较高，如温度、湿度等
|
| 3 |
X射线衍射法
|
通过测量晶面间距的变化来评估材料中的应力或应变
|
无损检测，适用于实验室和工业现场
能够提供定量化的应力数据，精度高
|
只能测量表层应力，穿透能力有限
对样品的晶体结构有要求，适用于具有特征峰的材料
|
| 4 |
拉曼光谱法 |
利用拉曼散射光谱的变化来测量薄膜内的应力 |
测试简单，易于实现高温下的原位测量
对薄膜透射深度浅，适合测量薄膜内微区应力
|
需要对材料的拉曼光谱特性有深入了解
对样品的光学性质有一定要求
|
| 5 |
纳米压痕法 |
通过硬度试验方法，结合应变测量思想，根据应力场干涉理论测量应力
|
极高的力分辨率和位移分辨率。
能够连续记录加载和卸载期间载荷位移的变化
|
需要与无应力样品作对比实验。
对设备精度和操作要求较高
|
| 6 |
激光反射实时测量法 |
基于悬臂法，通过基片变形前后反射激光束位置的变化，测量基片偏移量，从而算出应力大小 |
实时测量，适用于动态监测
非接触式测量，对样品无损伤
|
当镀膜室中温度较高时，测量精度会受到影响 |
| 7 |
激光干涉实时测量法 |
利用激光干涉法测量基片偏移，通过观察干涉条纹的移动来测量应力
|
高精度测量，适用于离子与晶体硅相互作用的研究。
实时监控薄膜的沉积过程
|
设备复杂，成本较高 |
| 8 |
中子衍射法
|
与X射线衍射法类似，通过研究衍射束的峰值位置和强度来获得应变和应力 |
无损检测，穿透能力强，可测量材料内部的残余应力
空间分辨率可达到毫米量级。
|
设备复杂，成本高
对样品的尺寸和形状有一定要求
|
| 9 |
小孔法
|
通过钻孔释放样品应力，测量应变计上的应变，利用弹性力学公式计算应力 |
操作简便，测量精度高 |
对构件造成损伤，属于破坏性测试 |
| 10 |
裂纹柔度法
|
释放被测物的残余应力，通过测定相应的应变、位移或转角等量值计算分析残余应力 |
应变测量元件的灵敏度大，具有更好的敏感性和精确性 |
测试误差有待进一步研究 |
| 11 |
溅射深度剖析法
|
应力致扩散使扩散前后的深度剖面发生变化 |
能在薄膜内产生较大值应力，深度剖析有较高的深度分辨率 |
目前该方法还没有广泛应用 |
不同的应力测量方法适用于不同的应用场景和材料特性，没有哪一种方法可以用于所有的应用场景和材料，所以请根据您的要求选择合适的办法。
在选择测量方法时，需要综合考虑测量精度、样品特性、设备成本和操作复杂性等因素。
对于AlN薄膜，由于其在高频和高功率器件中的重要性，通常需要高精度和无损的测量方法，如X射线衍射法和拉曼光谱法。
但是对于某些应用场景，甚至于XRD都无法奏效的情况下，Raman以及远程Raman就是其中最重要的手段了！
惟是有光 格物探真
136-0173-6157 
