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近日，復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院（以下簡稱“工研院”）超越照明研究所寬禁帶半導(dǎo)體團隊樊嘉杰青年研究員在國際光學(xué)著名期刊《Laser & Photonics Reviews》(中科院1區(qū))上發(fā)表研究性成果：Prediction of Temperature-Dependent Stress in 4H-SiC Using In Situ Nondestructive Raman Spectroscopy Characterization。

該工作的第一作者為工研院超越照明研究所2023級博士生楊舟棟，工研院超越照明研究所樊嘉杰青年研究員、唐紅雨青年副研究員和上海市激光學(xué)會理事、復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院張榮君教授為論文共同通訊作者。

4H-SiC作為一種優(yōu)異的寬帶隙半導(dǎo)體材料，在電力電子領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，其高彈性模量和硬度在制造過程中常常導(dǎo)致不可避免的高殘余應(yīng)力，對器件性能和可靠性構(gòu)成挑戰(zhàn)。拉曼光譜技術(shù)雖具備無損檢測應(yīng)力的優(yōu)勢，但現(xiàn)有研究主要聚焦于室溫條件，難以應(yīng)對溫度變化對峰位、峰寬（FWHM）及峰強度的復(fù)雜影響，從而阻礙了高溫下殘余應(yīng)力的精準評估。

為了解決這一難題，本研究構(gòu)建了一套全新的4H-SiC拉曼-應(yīng)力預(yù)測模型，實現(xiàn)了溫度效應(yīng)與應(yīng)力效應(yīng)的有效解耦。其核心亮點包括：

1. 通過原位變溫拉曼光譜實驗，在30°C至530°C范圍內(nèi)精確獲得溫度校正因子；

2. 利用分子動力學(xué)（MD）模擬，揭示了4H-SiC彈性模量隨溫度變化的規(guī)律，從而優(yōu)化了傳統(tǒng)拉曼-應(yīng)力關(guān)系；

3. 借助有限元模擬（FEM），精確確定了面內(nèi)應(yīng)力分量進一步簡化了模型構(gòu)建。

這一研究為高溫環(huán)境下4H-SiC熱應(yīng)力的無損檢測提供了一種新思路，也為相關(guān)器件在嚴苛工作條件下的性能優(yōu)化和可靠性提升奠定了堅實基礎(chǔ)。