碳化硅衬底折射率参考标准

碳化硅衬底折射率难以统一的原因

同质多型体的多样性
碳化硅存在超过200种晶型结构，常见的有4H-SiC、6H-SiC和3C-SiC等。不同晶型的原子排列和对称性差异导致其折射率不同。例如，3C-SiC为立方晶系，而4H-SiC和6H-SiC为六方晶系，在相同光子能量（如3.53eV）下，3C-SiC的折射率约为3.5，而6H-SiC略低。

光学各向异性
碳化硅属于单轴晶体，具有光学各向异性，即寻常光（n₀）和非常光（nₑ）的折射率存在差异。光的传播方向与偏振状态变化时，折射率随之改变，因此无法用单一数值描述。

测量条件的依赖性
折射率受波长（色散关系）和温度等测量条件影响显著。不同波长或温度下测得的折射率存在差异，需明确标注测试条件，这也增加了统一标准制定的难度。

掺杂与缺陷的影响
掺杂类型、浓度及晶体缺陷（如微管、位错）会改变材料的介电性质，进而影响折射率。例如，氮掺杂n型衬底中，载流子浓度变化会引起折射率的偏移。

碳化硅衬底折射率的参考标准

尽管缺乏强制性标准，学术界与工业界通过广泛引用权威研究数据形成了“事实参考标准”。（在引用折射率时需明确晶型、波长、温度及光的偏振状态）

典型参考数据：

4H-SiC（室温，633nm）：n₀≈2.647，nₑ≈2.693

4H-SiC（室温，1550nm）：n₀≈2.596，nₑ≈2.636

6H-SiC（室温，633nm）：n₀≈2.646，nₑ≈2.688

碳化硅衬底折射率的应用场景

在特定领域中，准确的折射率数据至关重要：在光电子器件设计领域，通过精确仿真SiC基光波导与调制器等集成光学器件，可有效优化其性能。在光学膜厚测量中，利用椭圆偏振仪分析外延薄膜时，必须准确建立并输入衬底的光学模型以确保测量精度。而在材料科学研究方面，对材料折射率的深入分析有助于揭示其能带结构、各向异性及缺陷态等关键物理特性。