基于Labview技术的光度式椭偏测厚仪的研究与设计

本文介绍了一种基于Labview的光度式椭偏仪光学测量系统,用于进行透明薄膜厚度的精确测量.研究并推导出该系统的数学模型及椭偏参数的计算公式.基于C9051F020单片机设计出椭偏仪的控制器并使用Labview编写了测量软件.在测量软件中嵌入Matlab Script节点,完成复杂运算.通过对SiO2薄膜的测试,验证了仪器具有良好的可靠性和重复性,薄膜厚度误差小于100 A,折射率误差小于0.01.     

利用调制式椭偏仪测量薄膜电光系数

利用调制式的椭偏仪测量了掺镧锆钛酸铅PLZT薄膜的电光系数．首先用反射椭偏测量的方法得到薄膜的折射率(n)和厚度(d),然后利用透射椭偏在线测量的功能,在样品上加电场(E),得到薄膜的折射率的改变8n．最后用测量得到的厚度,折射率以及折射率的改变来计算薄膜的电光系数．该仪器的灵敏度很高,很适合较薄的膜层材料电光性质的测量．     

椭偏技术的原理及其在功能薄膜表征中的应用

随着计算机技术的不断发展，已有一百多年历史的椭偏技术的研究重点已从该技术本身转移到了它在材料分析中的新用途。通过介绍椭偏技术的测量原理，给出了椭偏仪在材料表征中的应用范围和局限。研究表明，结合其他分析工具并建立精细的椭偏模型，可变入射角光谱椭偏仪（ＶＡＳＥ）能定量测量各种功能金属氧化物薄膜的厚度、光学常数和气孔率。ＶＡＳＥ将在功能金属氧化物外延薄膜的生长控制和性能优化等方面发挥积极的作用。     

毫米波椭偏测量法的数值模拟研究

介绍了一种新型的毫米波椭偏法,可以用来测量介质材料的介电常数和厚度.通过分析入射波波长和入射角的不同取值对实验结果的影响,给出了入射波波长和入射角的取值范围,同时对介电常数、厚度与椭偏参数之间的关系进行了数值模拟研究.研究结果表明,由椭偏参数经数值计算反演出的介电常数、厚度通常会出现多值的情况.但对大多数的介质薄膜而言,却可以通过该方法求出唯一确定的介电常数与厚度,表明了毫米波椭偏法在介质参数测量上的可行性.     

基于透射光谱的类金刚石膜光学参数反演

本文采用透射光谱法测量Ge基底类金刚石薄膜(Diamond-like carbon,DLC)的光谱曲线.应用测量的光谱曲线,基于模拟退火算法,构建目标优化函数,通过光谱反演法得到薄膜的厚度、折射率、消光系数.该方法得到的Ge基底类金刚石膜的光学参数与椭偏仪测试结果比对,折射率误差小于1％,厚度误差小于2％.并且将薄膜的...     

椭偏仪的研究进展

主要介绍了椭偏仪的测量原理,比较了不同结构的椭偏仪,并根据具体应用需求介绍了椭偏光谱仪、红外椭偏光谱仪、成像椭偏仪和广义椭偏仪,分析了椭偏仪的数据处理过程,最后展望了椭偏仪的发展趋势.     

斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的条件数评价研究

斯托克斯椭偏仪一般使用定标的方法来测量其仪器矩阵,其仪器矩阵的优劣直接影响了被测光线斯托克斯参量的精确度与稳定度,从而影响了被测薄膜的厚度、折射率及消光系数等光学参数的精确度与稳定度。文章以椭偏参数总偏差为评价函数,分析了条件数大小与斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优劣关系,并从实验上证明了条件数较大时,仪器矩阵较差,测量结果偏差大;条件数较小时,仪器矩阵较优,测量结果较佳。     

沉积压强对非晶硅薄膜光学性能和微结构的影响

为研究沉积压强对非晶硅薄膜光学性能和结构的影响,通过改变沉积压强并采用射频磁控溅射制备a-Si∶H薄膜.借助椭偏仪、紫外可见分光光度计和拉曼光谱来分析薄膜的光学性能和微结构.研究发现,在较低沉积压强下薄膜的致密度得到提高,光学带隙偏小,折射率和消光系数较大,短程序和中程序得到改善,体内缺陷较少.并且椭偏拟合参数A越大,...     

自动椭偏仪及其在LCD膜系测量中的应用

简要介绍了椭圆偏振测量术的基本原理,并对自动椭偏仪进行了介绍。由于自动椭偏仪具有无损探测、测量准确度高和测量迅速等特点,它非常适合用于LCD薄膜系统光学性质的在线测量。     

使用椭偏光谱研究氮化铝薄膜在不同温度下的光学性质（英文）

通过椭偏仪对生长在蓝宝石上的不同厚度氮化铝薄膜的变温光学性质进行了研究,并采用托克-洛伦兹模型对椭偏实验数据进行了拟合分析,精确得到了氮化铝薄膜的厚度和光学常数(折射率n,消光系数k)等.研究的结果表明:相比薄的氮化铝薄膜,厚的氮化铝薄膜的折射率较大.随着温度的升高,氮化铝的折射率、消光系数和带隙会向低能端单调地移动(红移);厚度对带隙随温度改变的影响较小,对折射率则有一定的影响.     

使用椭偏光谱研究氮化铝薄膜在不同温度下的光学性质

通过椭偏仪对生长在蓝宝石上的不同厚度氮化铝薄膜的变温光学性质进行了研究, 并采用托克-洛伦兹模型对椭偏实验数据进行了拟合分析, 精确得到了氮化铝薄膜的厚度和光学常数(折射率n, 消光系数k)等.研究的结果表明: 相比薄的氮化铝薄膜, 厚的氮化铝薄膜的折射率较大.随着温度的升高, 氮化铝的折射率、消光系数和带隙会向低能端单调地移动(红移);厚度对带隙随温度改变的影响较小, 对折射率则有一定的影响.     

掺氮氧化钒薄膜的椭偏光谱表征

利用反应溅射法,在Si(100)衬底上沉积了掺N氧化钒薄膜.借用SE850椭偏仪对薄膜进行了近红外波段(1300-2300 nm)的光谱测量,运用Tauc-Lorentz模型对薄膜的椭偏光谱数据进行了拟合,并计算了薄膜的光学参数(n,k)和厚度.结果表明:随着掺N量的增加,氧化钒薄膜的光学参数(n,k)随之增加,而其沉...     

椭偏仪数据处理及误差修正

提出了一套对椭偏仪的测量误差进行有效修正的方案,设计了一个Windows版的椭偏仪测厚数据处理软件,并在该软件中嵌入了对测量数据的误差进行修正的方法,使椭偏仪的最终测量结果更加精确。制作了30片厚度梯度分布的标准样片（厚度20nm～1μm）,用于从“软”、“硬”件两个方面对椭偏仪进行误差修正,使最终的误差小于1％。本文所提出的修正方案具有一定的普适性、实用性。     

基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法研究

提出了一种基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法,在椭偏成像光路中采用p偏振光在金属薄膜与空气界面产生表面等离子体共振效应,利用不产生表面等离子体共振效应的s偏振光消除背景光的影响,得到表面等离子体共振吸收环垂直方向的归一化反射率曲线,数值拟合获得待测金属薄膜的薄膜参数,这种方法不需要求解椭偏方程,数据处理过程简单,求解速度快。实验中,基于该方法的测量结果与标准椭偏仪的测量结果基本一致,很好地验证了该方法的有效性。     

TiO2纳米薄膜制备及热辐射特性研究

采用溶胶-凝胶方法在玻璃基底上制备了TiO_2纳米薄膜.X射线衍射分析表明薄膜为锐钛矿结构.通过椭偏仪测试,薄膜的总厚度为216.4nm,折射率为2.536.黑体实验表明,TiO_2薄膜在800nm～1200nm波长区域内对红外线的吸收较好,且吸收率随着温度的升高而变大.红外光谱表明,TiO_2薄膜在2400cm~(-1)～4000cm~(-1)波数范围内对红外线的吸收效果较好.     

酞菁铜蒸发镀膜工艺中膜厚控制参数的确定

基于目前采用的膜厚仪中缺少必要的有机材料的参数(密度和声阻抗),采用真空蒸镀法,在抛光硅片上蒸镀不同显示值厚度下的酞菁铜薄膜,利用椭偏仪测量其真实膜厚,并使用数学软件MATLAB,结合膜厚仪实时监控原理进行理论计算,拟合得到酞菁铜薄膜的参数——声阻抗Zf=0.01 g/cm3.s,薄膜密度Df=6.68 g/cm3。验证实验结果表明,此参数输入膜厚仪中可以比较精确地控制薄膜厚度,显示值和实际测量值的差距约为3 nm。     

气体压强对非晶硅薄膜光学特性的影响

采用RF-PECVD工艺在20～100 Pa范围内改变a-Si:H薄膜沉积工作气体压强.傅立叶红外光谱仪(FTIR)测试KBr衬底上的薄膜红外光谱峰随工作气体压强的变化情况,结合红外光谱峰的理论分析确定薄膜中氢含量随工作气体压强变化规律.光谱式椭偏仪中用Forouhi Bloomer(FB) 模型拟合得到薄膜的折射率(n),消光系数(k),厚度及光学禁带Eg,并用扫描电镜(SEM)断面分析对椭偏仪测试结果的准确性进行验证.根据Tauc公式推出薄膜的光学禁带宽Eg和截止波长,并和FB模型得到结果进行了比较,Eg(FB)和Eg(Tauc)的差值在11 meV内.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)表征了工作气体压强对a-Si:H薄膜微结构的影响.     

偏振光斯托克斯参量的测量和应用

斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态,分析了偏振光的斯托克斯参量的意义及其测量方法.通过测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量Ψ和△,然后求得薄膜样品的厚度和折射率.实验表明,该方法适用于任何偏振态的入射和反射偏振光,测量系统构建较容易,测量结果与目前常用的椭偏消光法接近.     

红外低辐射膜的设计、制备与表征

为了降低红外探测技术对军事目标生存能力的威胁,研制了红外低辐射膜.设计并制备了基于一维光子晶体结构的红外低辐射膜,通过结构参数优化,改善了其红外波段反射性能,并降低了薄膜总厚度.采用红外椭偏仪测试了原材料Ge膜和ZnS膜的厚度和折射率,将测试结果带入设计结构,制备了8～12?m发射率分别为0.045、0.097、0.1...     

唯一性检测在椭圆偏振光谱薄膜拟合中的应用（英文）

利用椭圆偏振光谱进行薄膜样品的测量数据分析拟合时,薄膜厚度与介电常数通常具有一定的关联性.不同色散模型的选取也会对拟合结果产生明显的影响,引起较大误差.介绍了唯一性检测在椭偏拟合中的实现方法.并以二氧化钛样品为例,利用唯一性检测对比了不同色散模型、不同厚度、不同测量波段、不同入射角度时的唯一性检测结果.结果表明,唯一性检测能够有效标定出椭偏测量和拟合过程中所产生的误差,同时能够对不同色散模型进行量化对比,提升拟合精度.