PET复合衬底上梯度介质薄膜厚度的椭偏表征

为了监控3维玻璃上聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合衬底介质膜膜厚, 采用将PET复合衬底等效为单层基底材料的建模分析方法, 通过椭偏测量技术实现了复杂衬底上TiO₂梯度折射率材料薄膜厚度的检测。结果表明, 采用该方法测量的PET复合衬底上TiO₂梯度折射率薄膜厚度为212.48nm, 扫描电子显微镜的测量结果为211nm, 结果非常准确。以TiO₂为例验证了等效衬底方法, 该方法也同样适用于其它介质膜。等效衬底法可实现PET复合衬底上的TiO₂薄膜厚度的高精度测量表征, 对镀膜工艺过程监控具有重要意义。     

双层膜椭偏数据处理的新算法

为了准确测量双层透明膜,有效地结合了模拟退火法和单纯形法的优点,提出一种模拟退火-单纯形混合算法来处理双层透明膜的椭偏数据。在单波长测量时,仅测量1组椭偏参量,可以求解双层透明膜任意两个参量;测量两组以上椭偏参量,可以同时反演双层透明膜4个参量,求解薄膜折射率和厚度精度分别达到0.0002和0.07nm。结果表明,模拟退火-单纯形混合算法反演双层透明膜参量是可行和可靠的,且有较强的样品适应性。该算法适合于单波长椭偏仪对双层及多层膜的反演及实际测量。     

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。     

AUEL—Ⅲ型自动椭偏仪

本文介绍了我们研制成功的实用化的ＥＬ－Ⅲ型自动椭偏仪，经专家鉴定和用户使用证明本仪器的实用化和实用化和商品化程度高，功能和技术指标与国外同类产品相当，达到国际先进水平。     

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.     

石英晶体最大双折射率色散特性的椭偏测量

为了测量石英晶体最大双折射率的色散特性,在椭偏光谱仪的水平透射测量模式下,通过对确定厚度的石英波片相位延迟量的精确测量,计算出了石英晶体的最大双折射率值,并进行了误差分析。结果表明:这种方法光路简单、操作方便,屏蔽了光源的不稳定性;双折射率测量精度达到了10-6,比连续偏光干涉法的测量精度提高了1个数量级;实现了对石英晶体的最大双折射率色散特性的连续光谱测量;此方法对其它双折射晶体材料的双折射率色散特性的研究也同样适用。     

椭偏法测光栅参数的可行性理论研究

提出一种新的光栅测试方法-利用椭偏仪测量光栅的基本参数，同时将求解优化问题的正单纯形法用来反演光栅的椭偏方程。首先假设一种光栅模型，计算出不同入射角的椭偏参数（△,φ),然后加入偏差量不同的高斯噪声，把加入噪声后的值（△m,φm）作为模拟测量值，采用正单纯形法进行求解，验斑点得知由这种方法求得的光栅参数接近假设的光栅参数值。反演结果表明，在扩大搜索范围时，仍可以在一定精度范围内得到准确解，这就在理论上验证了用椭偏仪测试光栅参数的可行性。     

非晶硅薄膜的LF-PECVD制备及椭偏表征

以SiH4为先驱气体,采用低频等离子体增强化学气相沉积（LF-PECVD）方法在Si衬底上制备了氢化非晶硅（a-Si∶H）薄膜。在薄膜沉积过程中,工艺参数将会影响非晶硅薄膜的沉积速率和光学性能。通过反射式椭圆偏振光谱仪（SE）研究了SiH4气体流量、工作压强和衬底温度等条件对氢化非晶硅沉积速率和光学性质的影响。实验结果表明,氢化非晶硅沉积速率随着SiH4流量、工作压强和衬底温度的改变而规律地变化。相比于SiH4流量和工作压强,衬底温度对折射率、吸收系数和折射率的影响更大。各工艺条件下所制备的非晶硅薄膜光学禁带宽度在1.61～1.77eV。     

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。     

穆勒椭偏标定方法中LM算法研究

依据穆勒椭偏测量方法中偏振光的传输方式,提出了一种椭偏系统中光学元件参数的定标方法。通过建立出射光强关于起偏器和检偏器透光轴方位角、旋转补偿器方位角和相位延迟的非线性最小二乘模型,用列文伯格?马夸尔特（Levenberg-Marquardt,LM）算法对初始参数进行迭代。求解出光学元件参数的精确值,从而实现对元件的定标。通过仿真实验,利用已知穆勒（Mueller）矩阵且标定值为(24.90±0.30) nm的SiO₂/Si标准样片,基于LM算法迭代计算光强值的残差平方和。实验可得当迭代次数为50次时,残差平方和收敛到最小值0.24;与传统多点标定法进行对比试验,验证了基于LM算法求解光学参数的可行性;用标定值为(91.21±0.36) nm的SiO₂/Si标准样片进行验证,得到膜厚的计算值为91.53 nm,相对误差为0.35%。结果表明:在穆勒椭偏系统参数标定中,LM算法具有收敛速度快,计算精度高等优点。     

衬底温度对Al2O3掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

以纯度为99.9％的陶瓷靶(w(ZnO)=98％,w(Al2O3)=2％)为溅射靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积制备了Al2O3掺杂的ZnO(AZO)薄膜.采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)仪等仪器,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能进行了测试,从薄膜生长方式和缺...     

唯一性检测在椭圆偏振光谱薄膜拟合中的应用

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具有很强的关联性。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。     

溶胶-凝胶法制备FTO透明导电膜

介绍了采用溶胶－凝胶法制备ＳｎＯ２掺杂Ｆ的透明导电膜（简称ＦＴＯ膜）的实验方法,并讨论了加水量、掺杂量、ｐＨ值及热处理条件对膜可见光透过率及膜电阻率的影响。实验表明,水：醇为０．２５～１．５,Ｆ：Ｓｎ为０．２６～１,ｐＨ值为１．５～３,热处理温度为４００～６００℃,可得到透明导电性良好的ＦＴＯ透明导电膜。甲酰胺可以抑制醇盐水解,提高缩聚速率并避免薄膜干燥开裂。     

PI衬底柔性透明硅薄膜太阳能电池的制备及性能

利用硬质玻璃为载板,采用传统硅薄膜太阳能电池生产设备,在聚酰亚胺(PI)塑料薄膜衬底上沉积了B掺杂的ZnO(BZO)薄膜,并以此作为前电极制备了单节电池结构及多节串联一体结构的非晶硅(a-Si)太阳能电池;研究了PI衬底上BZO薄膜的光学及电学性能。结果表明,PI衬底上沉积BZO薄膜后在300~1 200 nm波长范围的透光率为76.63%,方块电阻19.7?/□。所制备的单节和多节串联一体结构的a-Si薄膜太阳能电池的转化效率分别达到6.45%和5.1%,封装后电池组件具有一定的透光性,透光率约达到30.2%。     

椭圆偏振研究溅射气压对锰膜光学性质的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(111)基片上制备金属锰膜,用椭圆偏振光谱在2.0~4.0 e V光子能量范围内研究了溅射压强对锰膜光学性质的影响.分别用德鲁得-洛伦兹模型以及有效介质模型对椭偏参数进行拟合,结果表明随压强增大薄膜致密度先增大后减少;折射率随压强增大先减少后增大;而消光系数随压强的变化与光子能量有关,在低能量区变化复杂,高能量区随压强增加与折射率规律一致.分析表明上述变化与薄膜的致密度密切相关.     

基于红外双光路的薄膜在线测厚系统的研究

红外测厚是薄膜在线测厚的主要方法之一,为了解决传统的红外测厚方法中尚存在的易受光源稳定性的影响、不适用于高速薄膜生产线等缺点,采用双光路参比测量的方法设计了一种双光路红外测厚系统,系统将光源的光分成测量路和参考路两路,并使用单个CCD同时收集两路光作为光强传感器。描述了系统的成像原理,讨论了系统对朗伯定律的适用性,最后通过对聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜的标定实验论证了系统的精度。结果表明,该方法精度高、鲁棒性好,且能够有效避免光源不稳定带来的影响。     

氧化锌薄膜的光学相干层析检测方法研究

为了实现对氧化锌薄膜的厚度测量,采用光学相干层析成像的方法进行了理论分析和实验验证,获得了含厚度信息的1维深度图像和含内部结构信息的2维层析图像。结果表明,该方法测得的薄膜厚度值与理论值一致。该研究说明谱域光学相干层析成像技术的测量结果真实有效,可以用于薄膜的厚度测量和质量检测。     

基于原位共角椭偏与反射谱的TiO2薄膜光学常数分析

为了分析溶胶-凝胶法制备的TiO₂薄膜的光学常数,采用旋涂法制备了多层TiO₂薄膜,利用扫描电镜对表面形貌进行了分析,利用椭圆偏振光谱对薄膜的折射率色散和孔隙率进行了拟合分析,并利用原位共角反射光谱对拟合结果进行了验证,得到了TiO₂薄膜厚度、孔隙率和折射率色散曲线。结果表明,TiO₂薄膜厚度与旋涂层数成线性关系,薄膜孔隙率约为15%且与旋涂层数无关,New Amorphous色散模型可以较好地拟合溶胶-凝胶旋涂方法制备的TiO₂薄膜在1.55eV~4.00eV波段的椭偏光谱。该研究为溶胶-凝胶法制备的TiO₂薄膜的光学常数测量提供了参考。     

Influence of the distance between target and substrate on the properties of transparent conducting Al-Zr co-doped zinc oxide thin films

Highly transparent and conducting AI-Zr co-doped zinc oxide (ZAZO) thin films were successfully prepared on glass substrate by direct current (DC) magnetron sputtering at room temperature. The distance between target and substrate was varied from 45 to 70 mm. All the deposited films are polycrystalline with a hexagonal structure and have a preferred orientation along the c-axis perpendicular to the substrate. The crystallinity increases obviously and the electrical resistivity decreases when the distance between target and substrate decreases from 70 to 50 mm. However, as the distance decreases further, the crystallinity decreases and the electrical resistivity increases. When the distance between target and substrate is 50 mm, it is found that the lowest resistivity is 6.9×10~(-4) Ω·cm.All the deposited films show a high average transmittance of above 92% in the visible range.     

Influence of the distance between target and substrate on the properties of transparent conducting AI-Zr co-doped zinc oxide thin films

Highly transparent and conducting Al-Zr co-doped zinc oxide （ZAZO） thin films were successfully prepared on glass substrate by direct current （DC） magnetron sputtering at room temperature. The distance between target and substrate was varied from 45 to 70 mm. All the deposited films are polycrystalline with a hexagonal structure and have a preferred orientation along the c-axis perpendicular to the substrate. The crystallinity increases obviously and the electrical resistivity decreases when the distance between target and substrate decreases from 70 to 50 mm. However, as the distance decreases further, the crystallinity decreases and the electrical resistivity increases. When the distance between target and substrate is 50 ram, it is found that the lowest resistivity is 6.9 × 10^-4Ω cm. All the deposited films show a high average transmittance of above 92% in the visible range.