随着应变硅(Strained Silicon)技术的产生及其研究的不断深入,人们已经认识到在半导体器件结构和材料中引入适当的应力,通过控制应变的产生可以有效地提高半导体器件和材料的性能,这项技术越来越受到半导体行业研究者的重视并且已经被应用到芯片的制作当中。与此相应,我们就必须要寻找可对这种小尺度上应力、应变准确测量的技术方法。我们在本实验中选择采用可原位测量、实时测量、不影响环境、无破坏性的、非接触式光学二次谐波产生(SHG)方法对双轴应力诱导的硅表面应变进行测量。本文阐述了表面二次谐波产生的基本原理,以及应变硅技术的在半导体研究领域中的重要应用,结合理论研究了Si(111)表面及Si(111)/SiO2界面二次谐波的产生,并自行设计和制作了可对圆形硅片施加双轴伸张应力和双轴压缩应力的夹具,通过对硅片经应力诱导产生的双轴伸张应变和双轴压缩应变的测量达到对硅表面处原有应变值的定标。本文主要研究了在基频激光为S-偏振态入射时,将反射的二次谐波偏振态分别选为S-偏振态和P-偏振态,测量了Si表面所产生的二次谐波强度随样品旋转角度变化的关系曲线,即对Si表面二次谐波产生的各向异性特性的研究;自行设计和制作了两种可对圆形Si片施加机械双轴伸张应力和双轴压缩应力的器件,分别研究了在机械双轴伸张应力和双轴压缩应力作用下,在不同大小的外加双轴应变下Si表面产生的二次谐波强度随样品旋转角度变化的关系;以及在某一方位角下,二次谐波强度随双轴伸张/压缩应变变化的曲线,对Si表面双轴应变进行建模,判断Si表面双轴应变类型以及对其表面双轴应变进行定标研究。