利用磁光克尔效应计算材料的介电张量非对角元

利用磁控溅射的方法制备了Ag和Ag/Co双层薄膜样品.通过椭偏测量和磁光克尔测量,得到薄膜样品的有效光学常量和有效磁光参量,并通过数值分析得到介电张量的非对角元.实验结果表明:用通常公式计算和磁光测量与椭偏测量结合计算非磁样品Ag薄膜的光学常量的结果一致,验证了基于磁光测量方法计算介电张量非对角元的正确性.     

椭偏与光度法联用精确测定吸收薄膜的光学常数与厚度

介绍了一种同时利用椭偏仪和分光光度计精确测量薄膜光学常数的方法, 并详细比较了该方法与使用单一椭偏仪拟合结果的可靠性.采用可变入射角光谱型椭偏仪（VASE）表征了250—1700 nm波段辉光放电法沉积的类金刚石薄膜,研究发现当仅用椭偏参数拟合时,由于厚度与折射率、消光系数的强烈相关性,无法得到吸收薄膜光学常数的准确解.如果加入分光光度计测得的透射率同时拟合,得到的结果具有很好的惟一性.该方法无需设定色散模型即可快速拟合出理想的结果,特别适合于确定透明衬底上较薄吸收膜的光学常数. 关键词： 光学常数 光谱型椭偏仪 吸收薄膜 透射率     

蓝宝石表面处理对氮化镓光学性质的影响

采用化学方法腐蚀部分c面蓝宝石衬底,在腐蚀区域形成一定的图案,利用LP-MOCVD在经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜.利用GaN薄膜光学透射谱,结合椭偏测量得到的折射率色散公式,计算得到GaN薄膜厚度,与椭偏光谱结果几乎一致;在经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜表现出更优异的光学质量和结晶质量,其透射谱具有更高的透射率和更大的调制深度,而且其光致发光谱中的黄光带几乎可以忽略.     

衬底温度对Al/Zn_3N_2薄膜制备的影响

运用等离子体发射光谱,分析衬底温度对氮化锌薄膜制备过程中各等离子体活性基团的影响,随着温度升高,N*2第一正系B3Πg→A3Σ+u,N*2第二正系C3Πu→B3Πg,N+*2第一负系B2Σ+u→X2Σ+g,Zn*以及Zn+*活性基团等离子体发射光谱特征谱线强度逐渐增强;由于衬底温度升高,腔室中各离子动能增加,使得碰撞电离加剧,导致N*2,N+*2,Zn*以及Zn+*活性基团的等离子体离子密度增加;等离子体发射光谱分析结果表明衬底温度在一定范围内升高有利于氮化锌薄膜生长。采用离子源辅助磁控溅射技术在Al薄膜上制备Zn3N2薄膜;X射线衍射图谱(XRD)分析结果表明:室温下,反应生长出单一择优取向面(321)氮化锌薄膜;随着温度的升高,在Al膜上反应生长的氮化锌薄膜择优取向面逐渐丰富,出现(222),(400),(600),(411),(332),(431)以及(622)择优取向面,体现出随着衬底温度的升高,薄膜的结晶度逐渐增加。XP-1台阶仪分析的结果表明,随着衬底温度的升高,氮化锌薄膜的沉积率逐渐增大。场效应扫描电子显微镜(SEM)图表明氮化锌薄膜晶粒尺寸随着衬底温度的升高逐渐变小,表面结构更加致密,晶粒排列更加有序;SEM断面扫描显示Al膜和氮化锌薄膜结合非常紧密。衬底温度影响薄膜性能实验分析结果与等离子体发射光谱分析的结果基本一致,体现出等离子体发射光谱了解等离子体内在特性的有效、快捷性。     

椭偏透射法测量氢化非晶硅薄膜厚度和光学参数

针对多角度椭偏测量透明基片上薄膜厚度和光学参数时基片背面非相干反射光的影响问题,报道了利用椭偏透射谱测量等离子增强化学气相沉积法(PECVD)制备的a-Si:H薄膜厚度和光学参数的方法,分析了基片温度T_s和辉光放电前气体温度T_g的影响.研究表明,用椭偏透射法测量的a-Si:H薄膜厚度值与扫描电镜(SEM)测得的值相当,推导得到的光学参数与其他研究者得到的结果一致.该方法可用于生长在透明基片上的其他非晶或多晶薄膜. 关键词： 椭偏测量 透射法 光学参数 氢化非晶硅薄膜     

多样品法确定类金刚石薄膜的光学常数与厚度

采用乙烷气体辉光放电法在单晶Si衬底上制备了名义厚度分别为75,150和250nm的类金刚石碳(DLC)薄膜,除沉积时间外其他工艺参数完全一致。使用可变入射角光谱型椭偏仪(VASE)测量了380～1700nm波段的椭偏谱。该研究发现,对单一DLC样品的椭偏数据进行分析时,一定的范围内,假定不同的薄膜厚度均可以得到非常好的拟合结果。结果表明,采用单样品椭偏法拟合时,厚度与光学常数呈现出强烈的关联性,无法快速获得准确的结果。采用多样品椭偏法,对三个样品建立相同的物理模型,假定他们的光学常数相同,进行数据拟合。分析发现该方法可以快速、简便地获得精确的折射率、消光系数以及厚度值。经过检验,结果具有非常好的唯一性。     

椭偏光谱法研究溶胶-凝胶TiO2薄膜的光学常数

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶工艺成功制备了TiO₂薄膜.利用反射式椭圆偏振光谱仪测量了薄膜的椭偏参量Ψ和Δ,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,得到了薄膜的厚度和光学常数在380—800 nm的色散关系.用分光光度计测量了薄膜的反射率,并用干涉法计算薄膜的厚度;使用原子力显微镜观测了薄膜的表面微结构,分析讨论了不同退火温度处理的薄膜微结构与光学常数之间的关系.研究结果表明,Cauchy模型能较好地符合溶胶-凝胶TiO₂薄 关键词： 光学常数 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜 溶胶-凝胶 椭圆偏振     

椭偏与光度法联用精确测定吸收薄膜的光学常数与厚度

介绍了一种同时利用椭偏仪和分光光度计精确测量薄膜光学常数的方法, 并详细比较了该方法与使用单一椭偏仪拟合结果的可靠性.采用可变入射角光谱型椭偏仪（VASE）表征了250—1700 nm波段辉光放电法沉积的类金刚石薄膜,研究发现当仅用椭偏参数拟合时,由于厚度与折射率、消光系数的强烈相关性,无法得到吸收薄膜光学常数的准确解.如果加入分光光度计测得的透射率同时拟合,得到的结果具有很好的惟一性.该方法无需设定色散模型即可快速拟合出理想的结果,特别适合于确定透明衬底上较薄吸收膜的光学常数.     

椭偏精确测定透明衬底上吸收薄膜的厚度及光学常数

椭偏仪难以精确测量透明衬底上吸收薄膜光学常数的原因:1)衬底的背面反射光为非相干光, 它的存在会极大的增加拟合难度; 2)衬底光学常数(折射率和消光系数)的差异会影响测量的准确性, 而且会在吸收薄膜的光学常数中表现出来, 需要单独测量其光学常数; 3)厚度与光学常数之间呈现强烈的关联性. 针对以上三个问题, 选择石英玻璃、载玻片、盖玻片和普通浮法玻璃作为研究对象. 采用折射率匹配法消除上述衬底背面反射光的影响. 结果显示, 折射率匹配法能够有效消除折射率在1.43-1.64、波长范围为190-1700 nm波段的石英、浮法玻璃等透明衬底的背面反射光. 之后, 通过拟合椭偏参数ψ和垂直入射时的透过率T₀ 分别得到以上衬底的折射率和消光系数. 拟合得到的结果与文献报道的趋势一致. 最后, 采用椭偏参数和透过率同时拟合的方法(SE+T法)得到类金刚石薄膜(沉积在石英玻璃上)和非晶硅薄膜(沉积在载玻片、盖玻片上)光学常数和厚度的准确解.     

基片温度对PLD制备ZnO薄膜光学常数的影响

光谱椭偏仪被用来研究用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上,温度分别为400,500,600,700 ℃制备的ZnO薄膜的特性。利用三层Cauchy散射模型拟合椭偏参数,计算了每个温度下制备的ZnO薄膜在400~800 nm波长范围内的折射率(n)和消光系数(k)。发现基片温度对光学常数有很大的影响。通过分析XRD表征的晶体结构和 AFM表征的薄膜表面形貌,发现折射率的变化归因于薄膜堆积密度的变化。为了获得具有较好的光学和薄膜质量的ZnO薄膜,相比与其他沉积温度600 ℃或许是最佳的沉积温度。     

原子层沉积制备氧化锌纳米薄膜的光学性质研究

采用原子层沉积技术(ALD),以二乙基锌和水为前驱体,在衬底温度分别为110和190 ℃的条件下制备了致密的氧化锌纳米薄膜。采用X射线光电子能谱,荧光光谱和椭偏仪等表征手段对薄膜的成分和光学性质进行了研究。结果表明,随着沉积温度的增加,氧化锌薄膜内—OH含量降低,说明氧化锌薄膜生长过程中的化学反应更加完全;另外,沉积温度增加后,薄膜在365 nm处的激子发射峰出现了明显的增强,同时可见光区的荧光发射峰消失,表明薄膜内的缺陷态减少。随着成膜质量的提高,氧化锌薄膜的电子迁移率从25提高至32 cm2·(V·S)-1。椭偏测量的拟合结果表明,在375～800 nm的波长范围内,氧化锌薄膜的折射率逐渐从2.33降至1.9,呈现出明显的色散现象;另外,不同温度下制备的氧化锌薄膜光学带隙均为3.27 eV左右,这说明沉积温度对薄膜的带隙没有明显影响。     

光谱型椭偏仪精确表征非晶吸收薄膜的光学常数

采用光谱型椭偏仪(SE)和分光光度计分别测量了超薄类金刚石(DLC)薄膜和非晶硅(a-Si)薄膜的椭偏参数(y和D)和透射率T。由于薄膜的厚度与折射率、消光系数之间存在强烈的相关性,仅采用椭偏参数拟合,难以准确得到薄膜的光学常数。如果加入透射率同时进行拟合(以下简称SE+T法),可简单、快速得到薄膜的厚度和光学常数。但随机噪声、样品表面的轻微污染或衬底上任何小的吸收都可能影响SE+T法拟合的光学常数的准确性。因此将SE+T法和光学常数参数化法联用,实现DLC、a-Si薄膜光学常数的参数化,以消除测量数据中的噪声对光学常数的影响。结果显示,联用时的拟合结果具有更好的唯一性,而且拟合得到的光学常数变得平滑、连续且符合Kramers-Kronig(K-K)关系。这种方法特别适合于精确表征厚度仅为几十纳米的非晶吸收薄膜的光学常数。     

光谱型椭偏仪精确表征非晶吸收薄膜的光学常数EI北大核心CSCD

采用光谱型椭偏仪(SE)和分光光度计分别测量了超薄类金刚石(DLC)薄膜和非晶硅(a-Si)薄膜的椭偏参数(y和D)和透射率T。由于薄膜的厚度与折射率、消光系数之间存在强烈的相关性,仅采用椭偏参数拟合,难以准确得到薄膜的光学常数。如果加入透射率同时进行拟合(以下简称SE+T法),可简单、快速得到薄膜的厚度和光学常数。但随机噪声、样品表面的轻微污染或衬底上任何小的吸收都可能影响SE+T法拟合的光学常数的准确性。因此将SE+T法和光学常数参数化法联用,实现DLC、a-Si薄膜光学常数的参数化,以消除测量数据中的噪声对光学常数的影响。结果显示,联用时的拟合结果具有更好的唯一性,而且拟合得到的光学常数变得平滑、连续且符合Kramers-Kronig(K-K)关系。这种方法特别适合于精确表征厚度仅为几十纳米的非晶吸收薄膜的光学常数。     

氢化非晶硅薄膜的热导率研究

采用铂电极为加热电阻,研究了厚度为300—370nm等离子体化学气相沉积(PECVD)工艺制备的氢化非晶硅(a-Si：H)薄膜的热导率随衬底温度的变化规律.用光谱式椭偏仪拟合测量薄膜的厚度,得到了沉积速率随衬底温度变化规律,傅里叶红外(FTIR)表征了在KBr晶片衬底上制备的a-Si：H薄膜的红外光谱特性,SiH原子团键合模的震动对热量的吸收降低了薄膜热导率.从动力学角度分析了薄膜热导率随平均温度升高而增大的原因,并比较了声子传播和自由电子移动在a-Si：H薄膜热导率变化上的作用差异. 关键词： 非晶硅 热导率 薄膜 热能     

沉积温度和快速退火对磁控溅射法制备的AZO薄膜性能的影响

探究了不同衬底温度下由磁控溅射法制备的氧化锌掺铝(AZO)薄膜的结构、光学和电学性能,以及快速退火处理对样品电学性能的改善作用.实验结果表明:随着衬底温度的升高,薄膜样品的载流子浓度、霍尔迁移率和电导率提高,并在400℃附近达到较好水平,但高温的衬底沉积出的样品薄膜的XRD图谱半高全宽相对于低温衬底并没有明显变小.测量退火处理后的样品薄膜的电学性质,发现短时间的真空退火能改善低温沉积的AZO薄膜的电导率,与提高衬底温度有类似的改善效果,700℃的退火温度能达到最好效果.     

衬底温度对电子束沉积ZnSe薄膜性能影响研究

为了研究衬底温度对硒化锌薄膜微观结构和光学特性的影响,采用电子束蒸发技术在K9玻璃基底上制备了单层的硒化锌薄膜。通过研究薄膜的X射线衍射谱、透射光谱特性、表面形貌及粗糙度,分析了不同衬底温度下薄膜微观晶体结构和光学特性的变化规律。实验结果表明:在20～200℃的衬底温度范围内制备的ZnSe薄膜均为具有(111)晶面择优取向的纳米晶薄膜,随着衬底温度升高,基片上原子获得的动能增加,导致薄膜的晶粒尺寸变大、内应力和位错密度降低;同样在不同衬底温度下,薄膜的光学特性也不尽相同,随着衬底温度的升高,折射率和消光系数减小、光学带隙增加、薄膜的表面粗糙度降低。分析表明折射率下降是薄膜中空隙部分所占比例增加所致,而消光系数的下降是薄膜结晶度提高,内部缺陷减少造成的。     

类金刚石薄膜光学常数拟合模型的合理性研究

由于椭偏光谱测量结果不能直接反映所测量样品材料的结构和光学性质，所以需要利用最小二乘法来拟合分析椭偏光谱数据得到光学常数。而椭偏光谱分析依赖于构建的模型，且可能存在多模型解，因此考虑模型的合理性就显得十分必要。本文采用椭偏法测量了类金刚石薄膜(DLC)的光学常数，分析并拟合了脉冲真空电弧离子技术镀制的类金刚石薄膜的椭偏光谱．获得了光学常数，并对拟合模型的合理性和测量结果的可靠性进行了分析。     

直流反应磁控溅射在氮化的蓝宝石衬底上制备AlN薄膜

通过直流磁控反应溅射装置,在蓝宝石(0001)衬底和氮化的蓝宝石(0001)衬底上成功制备了氮化铝(AIN)薄膜。利用X射线衍射仪、原子力学显微镜和双光束扫描分光计,研究了蓝宝石氮化对AIN薄膜结构、应力、晶粒尺寸、形貌和光学性质的影响。X射线衍射研究表明:制备的AIN薄膜具有较强的(0002)择优取向,蓝宝石衬底的氮化不仅能够改善AIN结晶质量,而且还可以减少薄膜的残余应力。但是,原子力学显微镜结果表明:在蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布比在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布更加均匀。我们认为,蓝宝石衬底在氮化的过程中形成的AIN具有过多的位错和缺陷,正是这些位错和缺陷造成了在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布的不均匀性。吸收光谱显示:蓝宝石衬底的氮化并没有对AIN薄膜的光学性质产生明显的改善。     

不同热处理的GeTe薄膜的光学参数测量

运用一种新的测量单面镀膜膜层光学参数的方法，对不同热处理的ＧｅＴｅ半导体薄膜样品的光学参数进行了测量，准确地获得了被测薄膜材料的光学参数，并采用椭圆偏振光谱测量作比较研究。经此为基础，对用椭偏仪测得的数据进行拟合计算，得出了样品材料在２５０～８３０ｎｍ波段范围的复折射曲线。     

衬底温度对形成CNx薄膜的影响

在不同的衬底温度下用射频溅射方法制备了氮化碳薄膜。系统地研究了氮化碳薄膜的电子结构和光学随温度的变化规律。用富里叶变化红外光谱和Ｘ光电子能谱对其化学结构及成分进行了分析。用透射紫外－可见－近红外（ＵＶ）光谱对其光学性质进行了评价。结果表明：薄膜中最大氮原子逍度为０．４。芯能级Ｃｌｓ和Ｎｌｓ的结合能产生了４．４１－０．３ｅＶ的能移。