纳米精度外差椭偏仪的研制

本文介绍了各种椭偏仪的原理及性能,重点对外差式椭偏仪进行介绍,并对提出的几种外差透射椭偏仪的原理进行了实验验证。     

椭偏仪测量粗糙面薄膜的厚度和折射率的研究

本文阐述了漫反射系数和粗糙面薄膜的厚度，寻出了漫反射椭偏测量术的方程，实用中测量了湿敏元件的湿敏薄膜厚度。     

椭偏法测厚及折射率的计算机解算

WJZ型多功能激光椭圆偏振仪是在JJY型分光计上附加激光椭偏装置而组成。兼有分光计和椭偏仪的功能,可用于测量不同基底上介质薄膜的厚度和折射率;除作为高校中级物理实验外,亦可用于材料表面光学参数的分析研究。但是,与原椭偏装置相配用的椭偏仪数据表,只能适用于K_q基底上生长的氧化锆薄膜标准试样,这就实际上限制了椭偏仪的使用范围;另一方面,即使对上述标准试样测量,所获数据往往与数据表提供的数值偏离甚大,直接影响实验效果。经过多次实际试验,本文分析了三相椭偏方程解的特性,讨论了不同条件下椭偏法测厚及折射率的计算机解算。     

椭偏测厚实验的CAI软件设计

分析了椭偏测厚实验存在的困难,采用Authorware等工具软件,成功地设计和编制一套椭偏测厚实验的CAI仿真程序,使用表明,软件界面友好,仿真度高,互动功能强,实验内容丰富,可用于辅助教学。     

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     

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.     

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。     

紫外可见吸收光谱仪与椭偏测厚仪联用测量透明光电子薄膜的厚度

采用椭偏测厚仪测量薄膜的折射率,用来修正紫外可见吸收光谱仪极值法测量膜厚的数据.通过制备掺铝氧化锌(ZAO)薄膜及SEM断口观察进行实验验证,证实该修正方法有助于提高膜厚测量精度.联用这2种常规仪器,可以方便地获得0~20μm宽范围的透明光电子薄膜的厚度,数据采集与处理简单快捷,可满足大部分薄膜工艺研究和生产的需要.     

UBMS技术制备DLC薄膜的光学常数椭偏分析

采用宽光谱变角度椭圆偏振仪对非平衡磁控溅射（UBMS）技术沉积的类金刚石（DLC）薄膜的光学常数进行了测量与分析。在建立模型时,根据DLC薄膜成膜特性,分析和调整了模型结构;综合考虑了表面粗糙度、薄膜与基底表面及界面因素对测试结果的影响,将表面层和界面层分离出来,并采用有效介质方法对它们的影响作了近似处理。结果表明：硅基底上采用UBMS技术制备DLC薄膜的椭偏数据,经该模型拟合后均方误差（MSE值）从37.39下降到4.061,提高了测量精度。     

椭偏测厚仪确定薄膜真实厚度的分析

用椭偏测厚仪可以测量薄膜一个周期内的厚度和折射率.本文从理论上分析了采用变入射角确定薄膜的真实厚度时,存在最大可测厚度周期数和最大可测薄膜真实厚度,同时用图形形象描述了周期数、厚度周期、一个周期内的厚度、真实厚度之间的关系及它们与入射角的关系.     

一种新型椭偏测量实验 --塞曼激光外差椭偏仪

分析了大学物理实验中传统的消光式椭偏仪实验存在的问题，提出以一种新型外差式椭偏测量系统取代．结合塞曼激光外差干涉和反射式椭偏测量原理，给出了光学结构设计．系统中没有任何运动部件，也无需手动操作，实验过程自动化程度高，测量速度快．     

薄膜椭偏测量的自适应混合反演算法

基于梯度的线性反演方法计算效率高,基于随机扰动的模拟退火方法寻找最优解能力强针对薄膜椭偏测量的多极值问题,综合两者的优点,提出一种求解薄膜椭偏测量问题的混合反演算法.模型每次扰动采用线性寻优方法搜寻局部最优解,叠代过程中采用均匀设计的模拟退火方法随机搜寻模型,使该算法有跳出局部最优解的能力,可以在较少的叠代次数内搜寻到全局最优解,从而提高求解薄膜椭偏测量非线性反演方法的计算效率.对反演过程控制参数进行讨论,该算法具有自适应的特点.计算表明,该算法可有效求解薄膜椭偏测量的多极值问题.     

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。     

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     

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。     

模拟退火法在吸收薄膜的椭偏反演算法中的应用

将一种广泛用于求解复杂系统优化问题的技术－－模拟退火法－－用来求解椭偏反演方程。首先假设一个薄膜模型，计算出其相应的椭偏参数（Ψ，Δ）的值，在这个计算值的基础上加入不同标准偏差的高斯噪声；然后将加入噪声后的值（Ψm,Δm)作为模拟的测量数据，采用模拟退火算法进行求解，验证得知这种方法求得的薄膜参数很接近于假设的薄膜模型参数的真值，与其他文献的报道结果一致，而且在扩大搜寻范围时，仍然可以得到准确解，从而证明了该方法的可行性以及有效性。     

可变入射角波长扫描RPA型椭偏仪的研制

设计制作了一台用同步旋转起偏器和检偏器（转速之比为１：２）测量方式的波长扫描型椭偏仪。由于附加了一个固定偏振器以消除光源的部分偏振性，实验信号包括一个直流成分和四个交流成分，其频率分别为ω０，２ω０，３ω０和４ω０，利用四个交流成分中的任意三个便可以得到材料的复介电函数，实验结果的自洽度优于０．５％。并详细介绍了系统的设计、定标和校正过程，利用该椭偏仪对Ａｕ和ＣｄＴｅ样品复介电函数的测量结果与其它报道一致。     

椭偏法测膜厚的直接计算方法

改进了椭偏法测薄膜折射率和膜厚的迭代计算方法，由测量得到的起偏角A和检偏角P直接算出薄膜折射率和膜厚．     

多功能椭偏测厚仪

研究成功一台变入射角反射式消光法多功能智能椭偏测厚仪。实验表明 :仪器的测厚准确度为± 0 1nm ;椭偏参数Ψ和Δ的测量重复性精度分别为± 0 1°和± 0 3° ,适用于纳米级薄膜厚度和折射率的测量     

膜厚度测量的椭偏仪法原理分析

薄膜厚度的测量通常有多种方法,但对超薄的膜厚,要达到较高精确度,且测量手段又较为简洁的,则椭偏仪法是理想的选择。本文对这种测量材料膜厚的光学方法从基本原理、仪器特点、测量过程、样品状态等方面,均作了全面的分析。