膜系光谱系数对膜层参数的一阶和二阶偏导数的计算模型

为了寻找一种膜系深入分析与设计的有力辅助计算工具,从光学薄膜光谱系数的矩阵计算理论出发,基于对矩阵求迹运算的巧妙运用,从数学上建立了准确计算膜系光谱系数关于膜层几何厚度、实际折射率和消光系数等膜层参数的一阶和二阶偏导数的解析模型。这一偏导数计算模型物理上与矩阵理论具有一致的通用性和普适性,适用于任何各向同性的均匀膜系统。在数学上也严格成立,数值编程计算不存在差分近似,精度达到了计算机浮点运算的极限精度。而且算法运算费时少,计算速度快,取得了高度准确性和便于实时化的双重优越性能,非常有利于应用于膜系设计领域来提高膜层数较大时的设计速度和效率。同时,这一模型能非常便捷和准确地给出膜系许多实用的导数信息,对膜系分析、测量和膜厚监控等领域中的相关应用具有重要的参考意义。     

光学优化设计中一阶和二阶偏导数的解析求法

以复合函数的微分法则为基础,提出了光学设计中目标函数对结构参数一阶和二阶偏导数解析求导的方法,给出了相应的推导过程和计算实例。     

水分子带模型参数的计算

本文利用前文关于非对称陀螺分子带模型参数的数值计算方法,从理论上系统地计算了水分子温度从300K到2000K,波长从1μ到8μ各谱带带模型参数。计算结果与实验值和其它方法算得的结果符合的比较好。     

一种软X射线多层膜界面粗糙度的计算方法

提出一个利用多层膜小角X射线衍射谱衍射峰积分强度计算多层膜界面粗糙度的公式。用磁控溅射技术制备Mo／Si多层膜，用波长为0．154nm的硬X射线测量样品在小掠入射角区的衍射曲线，分别用本文公式和反射率曲线拟合方法计算了样品的界面粗糙度。实验结果表明：由本文公式获得的界面粗糙度近似于拟合方法获得的界面粗糙度，它们略等于多层膜界面实际粗糙度。     

磁性多层膜磁特性的表面效应

利用Monte-Carlo方法和转移矩阵法研究了具有不同表面交换耦合J_s和薄膜厚度 磁性多层 膜的表面和尺寸对磁相变的影响.模拟结果表明，系统的相变温度随薄膜层数的变化取决于J_s/J(J为体内交换耦合)，当J_s/J大于某一临界值时，由于表面磁 有序先于体内磁有序 ，系统的相变温度随薄膜层数的增多而降低，反之，表面磁无序可与体内磁有序共存，系统 的相变温度随薄膜层数的增多而升高；当J_s/J较小时，随J_s增大 ，系统的居里温度缓慢 升高，趋近于体内相变温度，而当J_s/J较大时，随J_s增大，系统的 居里温度 呈线性升高.模拟结果与用转移矩阵法推导出的结果相当符合，且很好地解释了实验事实. 关键词： 磁星多层膜 交换耦合 Monte-Carlo模拟 转移矩阵法     

晶体膜层效应对棱镜偏光镜透射比影响的理论研究

为满足现代光信息技术对偏光器件各项技术指标的苛刻要求,利用膜层理论推导出线偏振光垂直入射时棱镜偏光镜透射比的数学解析表达式,并对影响棱镜偏光镜技术指标的每个物理参量作了定量分析。通过计算机定量模拟表明：晶体厚度对透射比的影响幅度与中间空气膜层的透射比有着密切的关系,在晶体折射率等参量取某些特定值,中间空气隙的厚度h=26．2μm和27．4μm时,格兰-泰勒（Glan-Taylor）棱镜晶体厚度对总透射比的影响幅度分别为5．934％和7．034％,格兰-傅科（Glan-Foucauh）棱镜晶体的厚度对总透射比的影响分别为1．24％,8．893％;晶体厚度,空气膜层厚度,棱镜结构角共同影响棱镜偏光镜的透射比。这一理论研究克服以前棱镜偏光镜透射比公式不能定量分析晶体厚度对棱镜偏光镜透射比影响的缺点,对偏光器件的的设计,具有重要的应用价值。     

计算多层膜组份和厚度的软件FPMULTI及其应用

本文简述了可用于多层镀层和多层薄膜成分和厚度同时分析的计算机软件ＦＰＭＵＬＴＩ的主要特点。这个基于基本参数法的计算机软件可以分析多至１０层,最多含２５个元素的各类试样。所需的校正标样可以是纯元素或多元素的薄膜标样,亦可以是纯元素或多元素的块样。本文的研究表明,用ＦＰＭＵＬＴＩ的分析结果明显优于检量法线,体现了基本参数法的优点．     

计算多层膜组分和厚度的软件FPMULTI及其应用

本文简述了可用于多层镀层和多层薄膜成分和厚度同时分析的计算机软件ＦＰＭＵＬＴＩ的主要特点。这个基于基本参数法的计算机软件可以分析多至１０层,最多含２５个元素的各类试样。所需的校正标样可以是纯元素或多元素的薄膜标样,亦可以是纯元素或多元素的块样。本文的研究表明,用ＦＰＭＵＬＴＩ的分析结果明显优于检量线法,体现了基本参数法的优点。     

提高极紫外光谱纯度的多层膜设计及制备

极紫外光刻是实现22nm技术节点的候选技术。极紫外光刻使用的是波长为13.5nm的极紫外光,但在160～240nm波段,极紫外光刻中的激光等离子体光源光谱强度、光刻胶敏感度以及多层膜的反射率均比较高,光刻胶在此波段的曝光会降低光刻系统的光刻质量。从理论和实验两方面验证了在传统Mo/Si多层膜上镀制SiC单层膜可对极紫外光刻中的带外波段进行有效抑制。通过使用X射线衍射仪、椭偏仪以及真空紫外(VUV)分光光度计来确定薄膜厚度、薄膜的光学常数以及多层膜的反射率,设计并制备了[Mo/Si]40SiC多层膜。结果表明,在极紫外波段的反射率减少5%的前提下,带外波段的反射率减少到原来的1/5。     

膜厚监控系统的光谱宽度对窄带滤光片性能的影响

讨论了膜厚监控系统的光谱宽度对波分复用窄带滤光片特性的影响,分析了监控过程中所出现的信号异常现象,其主要原因是控制光光谱宽度以及控制波长与滤光片中心波长不一致,所以控制光光谱分辨率必须小于单个法布里-珀罗滤光片最后2层膜折转点波长宽度的一半,即对100GHz的滤光片,监控系统的光谱宽度必须小于0．2nm。一旦产生中心波长偏离,就必定产生厚度控制误差。讨论了高折射率膜和低折射率膜的信号变化规律,发现当中心波长比监控波长长时,虽然信号变化规律正确,但判读到极值时的膜厚变薄。中心波长偏离越长,厚度将越薄。而当中心波长比监控波长短时,信号将出现反转。中心波长越短,反转量越大。最后指出了监控误差对滤光片Tmax和半峰全宽的影响。     

光学薄膜残余应力分配预测模型计算方法研究

残余应力是光学薄膜研究的一个重要组成部分，它对光学元器件有很大的影响。根据弹性力学原理，基于应变不匹配，提出了一种可以预测薄膜残余应力分配的理论模型计算方法，并将计算结果与干涉仪测量值进行了对比。利用所建立的模型分析了薄膜参数变化时基底残余应力的变化情况。结果表明：所建模型合理；随着镀膜温度的增加，基底总残余应力随镀膜温度升高而呈增大的趋势;本征应力变化不太大；随着基底厚度的减小，基底上下表面应力呈增大的趋势，而薄膜应力则呈减小趋势，但变化趋势很小。基底的中心轴约位于基底上表面以下2／3处。     

确定薄膜厚度和光学常数的一种新方法

借助于不同的色散公式,运用改进的单纯形法拟合分光光度计测得的透过率光谱曲线,来获得薄膜的光学常数和厚度。用科契公式分别对电子束蒸发的TiO2和反应磁控溅射的Si3N4,以及用德鲁特公式对电子束蒸发制备的ITO薄膜进行了测试,结果表明测得的光学常数和厚度,与已知的光学常数以及台阶仪测得的结果具有很好的一致性。这种方法不仅简便,而且不需要输入任何初始值,具有全局优化的能力,对厚度较薄的薄膜也可行。采用不同的色散公式可以获得各种不同薄膜的光学常数和厚度,这在光学薄膜、微电子和微光机电系统中具有实际的应用价值。     

Breakdown voltage model and structure realization of a thin silicon layer with linear variable doping on a silicon on insulator high voltage device with multiple step field plates

Based on the theoretical and experimental investigation of a thin silicon layer(TSL) with linear variable doping(LVD) and further research on the TSL LVD with a multiple step field plate(MSFP),a breakdown voltage(BV) model is proposed and experimentally verified in this paper.With the two-dimensional Poisson equation of the silicon on insulator(SOI) device,the lateral electric field in drift region of the thin silicon layer is assumed to be constant.For the SOI device with LVD in the thin silicon layer,the dependence of the BV on impurity concentration under the drain is investigated by an enhanced dielectric layer field(ENDIF),from which the reduced surface field(RESURF) condition is deduced.The drain in the centre of the device has a good self-isolation effect,but the problem of the high voltage interconnection(HVI) line will become serious.The two step field plates including the source field plate and gate field plate can be adopted to shield the HVI adverse effect on the device.Based on this model,the TSL LVD SOI n-channel lateral double-diffused MOSFET(nLDMOS) with MSFP is realized.The experimental breakdown voltage(BV) and specific on-resistance(R on,sp) of the TSL LVD SOI device are 694 V and 21.3 ·mm 2 with a drift region length of 60 μm,buried oxide layer of 3 μm,and silicon layer of 0.15 μm,respectively.     

A new expansion method of first order nonlinear ordinary differential equation with at most a sixth-degree nonlinear term and its application to mBBM model

Based on a first order nonlinear ordinary differential equation with at most a sixth-degree nonlinear term which is extended from a type of elliptic equation, and by converting it into a new expansion form, this paper proposes a new algebraic method to construct exact solutions for nonlinear evolution equations. Being concise and straightforward, the method is applied to modified Benjamin-Bona-Mahony （mBBM） model, and some new exact solutions to the system are obtained. The algorithm is of important significance in exploring exact solutions for other nonlinear evolution equations.     

Computation of Electric Field Components and Standing Wave Coefficient for a Waveguide Structure with a Lowohm Semiconductor Plate

The boundary problem for Maxwell equations has been solved and computer codes have been written to compute the electrodynamic characteristics of the waveguide structure. The standing wave coefficient's (SWC) dependence on sizes of a n-Si plate, displacement from the waveguide's symmetry plane and electric field amplitude's distribution in these plates have been computed.