椭偏光谱测量中椭偏参数的灵敏度分析

在对椭圆偏振测量的基本原理进行了简单介绍和推导后,讨论了椭圆偏振测量中椭偏参数关于薄膜参数的灵敏度以及入射角对椭偏参数的影响,并进行了具体的仿真分析,得到如下结论：椭偏参数Delta对薄膜光学常数和薄膜厚度变化的灵敏度明显高于椭偏参数Psi。在椭偏数据处理中,椭偏参数Delta的测量精度直接影响薄膜光学常数和薄膜厚度的拟合精度。为了提高椭偏参数Delta的测量精度,可以选择入射角在膺布儒斯特角附近。所得结论对高精度椭偏测量具有指导意义。     

纳米厚度薄膜外差椭偏测量技术的研究

结合激光外差干涉法和透射式椭偏测量原理,研究了一种快速、高精度测量纳米厚度薄膜光学参数的方法。计算并分析了复灵敏度因子随薄膜参数和入射角度的变化规律、椭偏参数的选择及容许测量误差。两个声光调制器产生20kHz的拍频,采用简单的直接比相方法即可获得优于0.1°的相位分辨率,而且测量系统中没有使用任何波片和运动部件,抗干扰能力强且测量过程完全自动化,适用于工业现场在线连续测量。实验数据和理论分析表明,此方法可以达到亚纳米级测量精度。     

一种简易的薄膜光学特性测量装置

基于表面等离子波测量薄膜光学特性的原理 ,应用激光表面等离子波共振方法 ,建立了一种简易的测量薄膜光学特性的装置 ,并对实际的SiO2 薄膜进行了测量 ,实验和理论计算表明 ,薄膜厚度测量准确度可达纳米量级。还对测量系统作了简单的误差分析     

一种可溯源的光谱椭偏仪标定方法

提出了一种用X射线反射术标定光谱椭偏仪的方法.作为一种间接测量方法,光谱椭偏术测得的薄膜厚度依赖于其光学常数,不具有可溯源性.在掠入射条件下,X射线反射术能测得薄膜的物理厚度,测量结果具有亚纳米量级的精密度且与薄膜光学常数无关.在单晶硅基底上制备了厚度分别为2nm,18nm,34nm,61nm及170nm的SiO2薄膜标样,并用强制过零点的直线拟合了两种方法的标样测量结果,拟合直线的斜率为1.013±0.013,表明该方法可在薄膜厚度测量中标定光谱椭偏仪.     

一种最小化薄膜光学参数表征偏差的椭偏测量系统误差处理技术

基于对椭偏测量数据中难以消除的系统误差的作用机理分析,提出了一种新型的薄膜光学参数表征误差处理技术。建议选取薄膜椭偏角关于折射率和几何厚度的一阶偏导数,对大部分测量入射角满足符号相反或只有其中一个为零的条件的波段,剔除偏导数对全部测量入射角满足符号相同或同时为零的条件的奇点波长附近波段,作为反演表征用的椭偏测量数据采集区域,以最小化椭偏测量系统误差引起的薄膜光学参数反演表征值相对真实值的偏差大小。其本质是通过一阶偏导数筛选测量数据,来最小化椭偏测量系统误差对薄膜光学参数表征的误差传递作用。通过数值模拟实验,对比研究了该技术对不同测量入射角范围的适用性及实施技巧,以可复现的数值实验数据和合理的理论解释支持和验证了这种误差处理技术的可靠性,为薄膜在线表征和镀膜监控提供了一定的参考价值。     

MathCAD在椭圆偏振仪测定薄膜光学常数中的应用

薄膜光学常数决定薄膜的光学性能。通过对椭圆偏振仪测试原理的分析,得到求解薄膜光学常数超越方程的数值算法简化公式,并利用MathCAD的“Solve Block”模块开发了基于Windows系统的椭圆偏振测量薄膜光学常数的计算程序,该程序可用于单层有吸收薄膜或无吸收薄膜折射率和厚度的计算。实际应用结果表明,该计算具有数值准确、精度高、运算速度快、适应性好,对系统无特殊要求等优点,可用于薄膜制备过程的在线检测。     

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。     

薄膜测厚仪

许多物理实验要用很薄的膜,如薄靶、薄吸收片、薄窗等,并且要知道所用薄膜的厚度(或面密度)。测量薄膜厚度的方法有称重方法、光学方法、电学方法和放射性方法等。这些方法适用于测量不同厚度的薄膜,准确度也不同。我们制备了一台简便的α粒子薄膜测厚仪,并且用它测量了厚度从10微克/厘米~2到数百微克/厘米~2的VYNS有机薄膜的厚度(VYNS是氯乙烯和醋酸乙烯的共聚物)。     

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。     

球坑仪及其应用

一、引言球坑仪是一种用机械方法测量固体薄膜和涂层厚度的仪器.测量的范围在0.5μ50μ之间最为合适.用这种方法测量薄膜厚度无论是透明膜或不透明膜毋须知道其薄膜的折射率或所用光波的波长,并且测得的厚度是绝对值.它既可测量光学膜亦可测量电学膜、半导体薄膜、金属膜或非金属膜的厚     

金属薄膜电阻特性与厚度测量

考察不同沉积时间的金属铝与铜的薄膜的沉积态,电阻变化与厚度,厚度测量采用实验室光学干涉和透过率对比方法.金相显微与铝铜电阻变化的测量表明,不连续薄膜与连续过渡之间,电阻显著变化处不同.铝膜电阻随时间变化过程开始时存在波动状态.     

氮分压对氮化铜薄膜结构及光学带隙的影响

在不同的氮分压r(r=N₂/［N₂+Ar］)和射频功率P下，使用反应射频磁控溅射法，在玻璃基片上制备了氮化铜薄膜样品.用台阶仪测得了薄膜的厚度，用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对薄膜的表面形貌、结构及光学性质进行了表征分析.结果表明，薄膜的沉积速率随P和r的增加而增大.薄膜表面致密均匀，晶粒尺寸为30nm左右.随着r的增加，薄膜颗粒增大，且薄膜由(111)晶面转向(100)晶面择优生长.薄膜的光学带隙E_g在1.47—1.82eV之间，随r的增加而增大. 关键词： 氮化铜薄膜 反应射频磁控溅射 晶体结构 光学带隙     

红外保护膜性能评估和分析

讨论红外保护膜的作用，分析和介绍保护膜的机械强度以及保护膜的外应力和内应力产生的破坏和影响，并提出了应对措施，探讨保护膜在恶劣环境下的光学性能，指出优化控制膜厚的重要性。     

纳米二氧化钒薄膜的电学与光学相变特性

采用双离子束溅射氧化钒薄膜附加热处理的方式制备了纳米二氧化钒薄膜。在热驱动方式下,分别利用四探针测试技术和傅里叶变换红外光谱技术对纳米二氧化钒薄膜的电学与光学半导体-金属相变特性进行了测试与分析。实验结果表明,电学相变特性与光学相变特性之间存在明显的偏差,电学相变温度为63 ℃,高于光学相变温度,60 ℃;电学相变持续的温度宽度较光学相变持续温度宽度宽;在红外光波段,随着波长的增加,纳米二氧化钒薄膜的光学相变温度逐渐增大,由半导体相向金属相转变的初始温度逐渐升高,相变持续的温度宽度变窄。在红外光波段,纳米二氧化钒薄膜的光学相变特性可以通过光波波长进行调控,电学相变特性更适合表征纳米VO₂薄膜的半导体-金属相变特性。     

直流磁控反应溅射法制备的钒氧化物薄膜及其光谱研究

用直流磁控反应溅射法和不同基底温度下在玻璃底上沉积微纳结构的氧化钒薄膜,通过X射线衍射、电子扫描显微镜、UV-Vis透射、红外和拉曼光谱研究了薄膜的结构特性.在低温下制备的薄膜表现出高的光学透过特性,在基底温度低于200℃下制备的薄膜具有无定形结构,而在基底温度高于200℃时制备的薄膜具有多晶结构.薄膜的光学参数使用经...     

多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的确定

根据多孔阳极氧化铝(AAO)薄膜的实验透射谱(200—2500nm)，采用极值包络线算法确定其光学常数，并由此较精确地计算出AAO薄膜样品在该波段的光学常数.结果表明，多孔氧化铝薄膜表现出直接带隙(能隙约4．5eV)半导体的光学特性，且其光学常数与制样中的重要工艺参数阳极氧化电压有显著的相关性，即随阳极氧化电压的增加，AAO薄膜的厚度、折射率和光学能隙变大，消光系数减小．同时，计算得到的薄膜厚度与实测值相吻合，则说明计算结果和实验值是自洽的. 关键词： 薄膜光学 光学常数 多孔阳极氧化铝 阳极氧化电压     

Solution of the optical parameters of the thin film systems and interfaces

We report on the optical parameters of the semiconductor thin films determination. The method is based on the dynamical modeling of the spectral reflectance function combined with the genetic optimization of the initial model. The spectral dependency of the thin film optical parameters computation is based on the optical transitions modeling. The combination of the dynamical modeling and the genetic optimization enable comfortable analysis of the spectral dependences of the optical parameters and incorporation of the microstructure effects on the multilayer system optical properties. The results of the optical parameters of i-a-Si thin films determination are presented.     

银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法.理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数.结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80 nm后,两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓.实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80~160 nm之间.     

Analysis of properties of krypton ion-implanted Zn-polar ZnO thin films

The optical properties of materials are of great significance for their device applications. Different numbers of krypton ions are doped into high-quality Zn-polar Zn O films fabricated by molecular beam epitaxy(MBE) on sapphire substrates through ion implantation. Krypton is chemically inert. The structures, morphologies, and optical properties of films are measured. The x-ray diffraction(XRD) spectra confirm the wurtzite structures of Zn-polar Zn O films. Atomic force microscopy(AFM) results show that the films have pit surface structure and higher roughness after Kr ion implantation. A detailed investigation of the optical properties is performed by using the absorption spectrum, photoluminescence(PL), and spectroscopic ellipsometry(SE). The absorption spectrum is measured by UV-visible spectrophotometer and the bandgap energy is estimated by the Tauc method. The results show that the absorption increases and the bandgap decreases after Kr ion implantation. Moreover, the Kr ion implantation concentration also affects the properties of the film. The ellipsometry results show that the films' refractive index decreases with the Kr ion implantation concentration increasing. These results can conduce to the design and optimization of Kr ion-implanted polar Zn O films for optoelectronic applications.     

Out-of-plane ellipsometry measurements of nanoparticles on surfaces for thin film coated wafer inspection

Measurements of the diameter and size distribution of nanoparticles on wafers are critical parameters in the semiconductor industry, essential to control transistor quality and increase production rate. A goniometric optical scatter instrument (GOSI) has been developed that employs polarized light scattering to make measurements of the diameter and size distribution of nanoparticles on bare and thin film coated wafers. This scatter instrument is capable of distinguishing various types of optical scattering characteristics, which correspond to the diameters of the nanoparticles and thin film thickness, on or near the surfaces using the Mueller matrix calculation in Bobbert and Vlieger (1986) [1]. The experimental results of the GOSI system show good agreement with theoretical predictions for nanoparticles of diameter 100, 200, and 300 nm on wafers coated with thin films of 2, 5, and 10 nm thickness. These results demonstrate that the polarization of light scattered by nanoparticles can be used to determine the size of particulate contaminants on bare and thin film coated silicon wafers.