迈克尔逊干涉仪的调整与应用

本文介绍了用迈克尔逊干涉仪测量白光的相干长度及玻璃片厚度的方法。     

用干涉方法测量薄膜应力

基于基片弯曲法和牛顿环的基本原理,使用He-Ne激光器、扩束镜、凸透镜和带分光镜的移测显微镜,搭建了薄膜应力测量装置.采用直流溅射法制备了厚度为30~144 nm的银薄膜,衬底采用厚度为0.15 mm、直径为18 mm的圆形玻璃片.实验发现,薄膜厚度对银薄膜的内应力有显著的影响,在薄膜厚度很小时,随着薄膜厚度的增加,应力迅速增大,达到最大值后,随着厚度的继续增加,薄膜应力下降较快并趋于稳定值.     

用迈克尔逊干涉仪测薄膜厚度

在教材中,常可见到“把折射率为n的薄膜放在迈克尔逊干涉仪的一臂上,由此干涉条纹产生移动,测得共移动N条,若光源的波长为λ,求薄膜的厚度”的习题。实际上由于薄膜的引入,导致干涉条纹的移动是个突变过程,无法测出干涉条纹移动的条数N。但这并非说不能利用迈克尔逊干涉仪测量薄膜的厚度,利用迈克尔逊干涉仪不仅可以测量透明介质膜的厚度,而且还可测量金属膜的厚度,下面介绍利用迈克尔逊干涉仪测量非透明金属膜厚度的原理及方     

用迈克尔逊干涉仪测量单层薄膜的厚度和折射率

薄膜厚度的测量是薄膜科学的重要分支之一，本文讨论用迈克尔逊干涉仪观察白光等厚彩色干涉条纹方法，从而确定薄膜的厚度和折射率，该方法的优点是测量精度高，原理简单，在一次测量过程中可同时确定薄膜的厚度和折射率。     

用白光条纹测量膜厚

阐述一种利用双通迈克尔逊干涉仪得到的白光条纹测量薄膜厚度的方法。这种方法适合测量15nm到2500nm范围内的厚度。     

非接触法自动测量薄膜厚度

根据白光等厚干涉原理,基于单片机改造的迈氏干涉仪用于自动测量透明薄膜厚度,采用非接触性测量法。当迈克尔逊干涉仪静镜形成的虚像与动镜相交所成的夹角很小时,在光屏上看到彩色干涉条纹,插入薄膜后,光程差改变,彩纹消失。步进电机带动微调手轮转动,当彩纹再次出现,即可得出透明薄膜厚度。     

基于双光栅的马赫-曾德尔干涉仪的初步研制

设计和初步制备了基于双光栅的等臂和不等臂马赫-曾德尔干涉仪,两个衍射光栅分别用作光束分裂器和光束复合器.来自激光器的平行光束透过第一光栅后产生多柬衍射光,等臂干涉仪使用两个平面反射镜反射两束对称衍射光至第二光栅的同一位置并产生完全重合的衍射条纹,即每束衍射光包含两个成分.利用光探测器监测任一束重合的衍射光束,该光束两成分之间的相位差随时间的变化就能够被准确测定.而不等臂干涉仪仅使用一个反射镜反射某一束衍射光并使之与零级光束透过第二光栅后产生完全重合的衍射条纹.通过使用一个厚度为50μm的玻璃片来改变相位差,对不等臂干涉仪的干涉效果进行了测试,得到了与理论值相符的实验结果.     

激光等密度等倾干涉条纹法测定透明介质的厚度和折射率

提出用迈克尔孙干涉仪等密度等倾干涉条纹法测定透明介质（玻璃、薄膜等）的厚度和折射率的方法。实验证明,这种方法是正确、有效和间便的。     

关于用干涉仪测膜厚问题的两点讨论

关于用干涉仪测膜厚问题的两点讨论郑永星（天津大学应用物理学系）一、干涉条纹突变移动量的测量问题本刊１９９３年第６期《用迈克尔孙干涉仪测薄膜厚度》一文断言，在迈氏干涉仪的一臂上置人折射率为ｎ的薄膜，因“导致干涉条纹的移动是个突变过程，无法测出干涉条纹移...     

X光激光薄膜锗靶的制备

 介绍了X光激光薄膜锗靶的制备工艺，在厚度为90nm的formvar膜上，采用磁控溅射技术沉积30~60nm厚的锗膜。对锗膜的应力进行了初步的测试与分析，制得的薄膜经干涉仪测量符合要求。     

X射线透射法测量膜厚

薄膜厚度不仅与薄膜的电导率有关,而且与薄膜的光学性能甚至表面结构密切相关. 薄膜厚度的测量精确有助于研究薄膜的物理性能. 本文利用X射线在材料中传播的特征设计了大学物理实验室测量薄膜厚度的方法.     

最小二乘法在劈尖干涉实验中的应用

基于空气劈尖干涉实验中,相邻两个级次干涉条纹所在位置处,在竖直方向上的空气层厚度差为二分之一波长,将移动读数显微镜测得的干涉条纹数据作为横坐标,由干涉条纹级次差确定的空气层厚度差作为纵坐标,进而对劈尖干涉仪中空气薄膜上表面与垂直于棱边平面的交线方程应用最小二乘法进行直线拟合,通过拟合得到的直线方程获取劈尖干涉仪所夹细丝的直径值。实验验证表明,新的实验数据处理方法结果可靠。     

Nd28Fe66B6/Fe50Co50双层纳米复合膜的结构和磁性

利用磁控溅射法制备了Nd28F66B6/Fe50Co50双层纳米复合磁性薄膜,研究了其结构和磁性.经873K退火处理15min后,利用x射线衍射仪测定薄膜晶体结构,采用俄歇电子能谱仪估算薄膜厚度和超导量子干涉仪测量其磁性.磁性测量表明,1)该系列薄膜具有垂直于膜面的磁各向异性.从起始磁化曲线和小回线的形状特征可知,矫顽力机制主要是由畴壁钉扎控制.2)对于固定厚度(10nm)层的硬磁相Nd-Fe-B和不同厚度(dFeCo=1-100nm)层软磁相FeCo双层纳米复合膜,剩磁随软磁相FeCo厚度的增加快速增加,而矫顽力则减少.当dFeCo=5nm时,最大磁能积达到160×103A/m.磁滞回线的单一硬磁相特征说明,硬磁相Nd-Fe-B层和软磁相FeCo层之间的相互作用使两相很好地耦合在一起.剩磁和磁能积的提高是由于两相磁性交换耦合所致.     

Gires-Tournois干涉仪色散特性的研究

对多层薄膜Gires-Tournois(G-T)干涉仪的色散进行了精确数值计算并进行了实验研究.通过转动G-T干涉仪角度,其色散可以连续调节,具有合适参数的G-T干涉仪可以作为腔镜补偿腔内正啁啾,以压缩脉冲宽度.     

厚度依赖的La_(0.33)Pr_(0.34)Ca_(0.33)MnO_3的磁学性质北大核心CSCD

采用激光脉冲沉积(PLD)方法,在LaAlO3(001)衬底上外延生长了不同厚度的La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜,并研究了薄膜晶格常数及居里温度随薄膜厚度的变化行为.XRD表征结果表明,随着薄膜厚度的增加,LPCMO的c轴长度逐渐减小,反映了衬底对薄膜的应力作用.薄膜磁矩随温度变化的测量结果说明,随着薄膜厚度的减小,TC及TB向低温移动,反映了薄膜厚度或者衬底应力作用对LPCMO磁性的直接影响.     

双光源干涉法测量液态薄膜厚度

以迈克尔逊干涉仪为核心设备搭建实验系统,提出双光源光学干涉条纹的调试方案,引入基于Python的图像处理技术,分析基准图样与调节图样的重合度判断调节边界,实现薄膜厚度的精确测量。以肥皂膜为样品进行了实验,结果表明该实验方案具有良好的可操作性和可重复性,较目视估算法提升了测量精度,为无损测量液态薄膜厚度提供了解决方案,也可引入大学物理实验课程,提升学生研究创新能力。     

基于X射线掠射法的纳米薄膜厚度计量与量值溯源研究

为了实现纳米薄膜厚度的高精度计量,研制了可供台阶仪、扫描探针显微镜等接触测量的纳米薄膜样片,研究了X射线掠射法测量该纳米薄膜样片厚度的基本原理和计算方法,导出了基于Kiessig厚度干涉条纹计算膜层厚度的线性拟合公式,并提出了一种可溯源至单晶硅原子晶格间距和角度计量标准的纳米膜厚量值溯源方法,同时给出了相应的不确定度评定方法.实验证明:该纳米薄膜厚度H测量相对扩展不确定度达到U=0.3 nm+1.5%H,包含因子k=2.从而建立了一套纳米薄膜厚度计量方法和溯源体系.     

提高迈克耳孙干涉仪精度的研究

对迈克耳孙干涉仪测量光路进行简单的改装,则可把迈克耳孙干涉仪测量厚度的精度提高整数倍.现阐述其原理,并给出提高一倍精度的实验方法及结果.     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数|通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率|利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.     

分数维方法研究GaAs薄膜中的极化子

本文采用分数维方法, 在讨论Al_0.3Ga_0.7As衬底上GaAs薄膜的分数维基础上, 计算了GaAs薄膜中的极化子结合能和有效质量. 随着薄膜厚度的增加, 极化子结合能和质量变化单调地减小. 当薄膜厚度L_w<70 Å并且衬底厚度L_b<200 Å时, 衬底厚度的变化对薄膜中极化子的结合能和质量变化的影响比较显著, 随着衬底厚度的增加, 薄膜中极化子的结合能和质量变化逐渐变大; 当薄膜厚度L_w>70 Å或者衬底厚度L_b>200 Å时, 衬底厚度的变化对薄膜中极化子的结合能和质量变化的影响不显著. 研究结果为GaAs薄膜电子和光电子器件的研究和应用提供参考. 关键词： 分数维方法 GaAs薄膜 极化子 低维异质结构