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近日，復旦大學工程與應用技術研究院（以下簡稱“工研院”）超越照明研究所寬禁帶半導體團隊樊嘉杰青年研究員在國際光學著名期刊《Laser & Photonics Reviews》(中科院1區)上發表研究性成果：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會理事、復旦大學信息科學與工程學院張榮君教授為論文共同通訊作者。

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

為了解決這一難題，本研究構建了一套全新的4H-SiC拉曼-應力預測模型，實現了溫度效應與應力效應的有效解耦。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范圍內精確獲得溫度校正因子；

2. 利用分子動力學（MD）模擬，揭示了4H-SiC彈性模量隨溫度變化的規律，從而優化了傳統拉曼-應力關系；

3. 借助有限元模擬（FEM），精確確定了面內應力分量進一步簡化了模型構建。

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