金刚石薄膜的红外椭圆偏振光谱研究

采用红外椭圆偏振光谱对微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）和热丝化学气相沉积法（H-FCVD）制备的金刚石薄膜在红外波长范围（2.5—12.5μm）的光学参数进行了测量.建立了不同的光学模型，且在模型中采用Bruggeman有效介质近似方法综合考虑了薄膜表面和界面的椭偏效应.结果表明，MPCVD金刚石膜的椭偏数据在模型引入了厚度为77.5nm的硅表面氧化层、HFCVD金刚石膜引入879nm粗糙层之后能得到很好的拟合.最后对两种模型下金刚石薄膜的折射率和消光系数进行了计算，表明MPCVD金刚石薄膜的红外 关键词： 金刚石薄膜 红外椭圆偏振光谱 光学参数 有效介质近似     

椭圆偏振法测量薄膜参量的数据处理

利用实时作图的方法,开发设计了椭偏仪数据处理应用程序,该程序不但具有传统查图法简便直观的特点,而且不限制实验条件的选择,能够满足科学研究和实验教学的要求,利用该程序和多入射角测量方法,能够确定薄膜的真实厚度。     

大面积均匀纳米金刚石薄膜制备研究

报道了一种利用偏压恒流等离子辅助热丝化学气相沉积城硅基板上制备大面积均匀纳米金刚石薄膜的新工艺，在不同沉积条件下研究了纳米金刚石薄膜的成核和生长过程，并通过扫描电镜、拉曼光谱和表面粗糙度测试仪观察了纳米金刚石薄膜的结构特征。最后成功制备了直径100mm、平均晶粒尺寸10nm的光滑纳米金刚石薄膜。     

热丝化学气相沉积金刚石薄膜空间场的数值分析

由于热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜的反应气体利用率较低，生长速率慢，生长不均匀，从而限制了金刚石薄膜的大规模应用。因此，人们从实验和理论方面研究其生长工艺。实验能反映热丝化学气相沉积金刚石薄膜的真实情况，但实验受到许多因素的影响和制约而不能获得较全面信息，数值计算能弥补实验的不足。     

用热丝CVD技术制备场发射冷阴极金刚石薄膜

以甲烷和氢气的混合气体为原料,用热丝化学汽相淀积法,在(100)硅衬底上800℃温度时异质生长出适合场发射的金刚石薄膜.然后用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜和喇曼光谱仪等对其进行了分析,结果表明,所制备的薄膜是多晶金刚石,而且在(111)晶相择优生长.在扫描电子显微镜下(111)晶粒的外形几乎都是四面体结构,具有很多尖端,可以加强一定电压下的电场,所以所制备的薄膜能够满足低压场发射的要求.     

热丝法气相沉积纳米金刚石薄膜

纳米金刚石薄膜的沉积实验在自行研制的热丝化学气相沉积系统上完成。基体为金刚石微粉研磨和酸蚀后的硬质合金片，反应气体为CH4和H2混合气，V（CH4）：V（H2）=1％-4％，基体温度800-1000℃，沉积时气压为0．8～2．0kPa。SEM观察表明，影响金刚石膜的表面形貌及粗糙度的关键参量是基体温度、反应气压及含炭气体的浓度，这些参数都会影响到薄膜的纯度、结晶习性和晶面完整性。沉积纳米金刚石薄膜工艺是通过高密度形核以及抑制金刚石膜在沉积过程中的晶粒长大来实现的。     

生长条件和退火对金刚石薄膜光学性质的影响

提出一种分析微波等离子体化学气相沉积工艺条件对金刚石薄膜的组成和光学性质影响的方法。采用红外椭圆偏振光谱仪来分析Si衬底上金刚石薄膜的组成和光学性质，研究微波等离子体化学气相沉积法生长条件和退火工艺对金刚石薄膜的消光系数和折射率的影响。实验表明金刚石薄膜中存在C—H、C=C、O—H和C=O键，生长条件对薄膜中C—H和C=C键的含量及薄膜的折射率影响较大；薄膜经过退火后薄膜的光学性质得到明显改善。     

金刚石薄膜质量的红外光谱判断技术

给出了利用红外透射光谱计算金刚石薄膜中ＳＰ＾２／ＳＰ＾３键价比，从而判断金刚石薄质量的判断技术。这种方法给出了薄膜质量的定量判断，甚至当由于灵敏度限制拉曼光谱无法给出判断结果时这种方法仍可使用。     

薄膜材料的椭圆偏振数据分析方法

椭圆偏振的数据处理一直存在很多困难,本文是作者从事椭偏数据分析工作的经验总结。介绍了椭偏数据分析中光谱选择范围的依据,提出了初步判别材料性质的方法,研究了一些常用模型及其应用范围,阐述了针对不同类型样品的数据分析方法,并分析了初始参数对分析结果的影响,为椭圆偏振的数据分析提供了快速易行的方法。     

SiO2和HfO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜（K9基片）和单层HfO2薄膜（K9基片）的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300-800nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明：SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

薄膜光学常数的椭偏测量

利用光谱型椭偏仪测量了镀在熔石英玻璃基片上的氟化镁薄膜在300～850nm波长范围内的椭偏参数.并利用Levenberg-Marquardt算法.反演出了氟化镁薄膜在该波长范围内的色散曲线.通过与纯氟化镁体材料的色散曲线比较,发现所镀的氟化镁薄膜的折射率略小于体材料的折射率.     

过滤电弧沉积非晶金刚石薄膜的光谱椭偏研究

为了深入理解过滤阴极电弧沉积非晶金刚石薄膜的光学性质,利用光谱椭偏仪研究了薄膜光学常数随测试偏振光波长变化的谱学关系,进而分析了薄膜折射率、消光系数和光学带隙与沉积能量之间的变化规律。实验表明,非晶金刚石薄膜的折射率高于金刚石晶体的折射率,薄膜的吸收光谱在高吸收区可以用抛物线型函数描述,并由此计算Tauc带隙。随着波长向红外延伸,非晶金刚石薄膜的消光系数渐次降低并趋近于零,光学常数因沉积能量变化而实现的调整幅度也逐渐缩小。随着衬底偏压的增加,折射率和光学带隙都是先升高后减小,并在负偏压为80 V时有最大值;而消光系数却是先减小再升高,在负偏压为80 V时有最小值。     

结合椭圆偏振光谱与傅里叶红外光谱的宽禁带半导体薄膜光学特性表征（英文）

宽禁带半导体薄膜,包括碳化硅,氮化镓和氧化锌及其化合物以及异构体,带隙普遍在3.2eV以上,一阶声子特征峰在100至1500cm~(-1)之间。确定能带宽度和声子特征峰有很多方法,比如光致发光、拉曼散射、光学透射谱等,我们提出了一种结合椭圆偏振光谱与红外傅里叶反射谱进行传输矩阵分析的方法,能够同时确定从紫外波段(约250nm)到远红外波段(约22000nm)的薄膜材料色散关系和膜厚。我们构建了基于谐振子的光学函数模型,并论证这个模型很适合用于模拟由各种不同波长入射光波造成的共振吸收。     

超薄Ag膜的椭偏光谱建模及解谱

用直流溅射法制备了6个不同厚度的超薄Ag膜。结合超薄Ag膜的结构特点,采用了Drude模型联合Lorentz Oscillator模型的解谱方法,得到1～6号样品的厚度分别为4.0,6.2,12.5,26.2,30.0和40.6 nm。从拟合结果的消光系数k图谱中发现,在1号到4号样品中分别于430,450,560和570 nm处出现了表面等离子体共振峰(SPR),随膜厚的增加共振峰宽化且峰位红移。最后,利用SPR理论计算出不同厚度Ag薄膜等离子体共振峰出现的位置,并和实验结果进行了比较。     

微喇曼和红外光谱法研究化学气相沉积金刚石多晶膜结晶质量特性

研究了化学气相沉积多晶膜的宏观性能（颜色和透光性）与微观性能（结晶质量、相纯度和氢杂质含量）之间的关系,喇曼谱与金刚石膜中氢杂质含量（红外光谱测得）的关联性.给出了根据颜色和透明度来区分样本膜质量的实验依据,颜色较深的膜的结晶质量差、相纯度低、氢杂质含量高,1 332 cm－1金刚石特征喇曼峰强度低,半峰宽大.由于多晶膜生长不均匀性、多晶以及粗糙度的影响,生长面的微喇曼光谱随采样点变化会产生较大的偏差,而光滑生长界面的喇曼光谱随采样点的变化偏差较小,因此生长界面的喇曼光谱更能反映化学气相沉积法制备金刚石膜的整体质量.     

微喇曼和红外光谱法研究化学气相沉积金刚石多晶膜结晶质量特性

研究了化学气相沉积多晶膜的宏观性能(颜色和透光性)与微观性能(结晶质量、相纯度和氢杂质含量)之间的关系,喇曼谱与金刚石膜中氢杂质含量(红外光谱测得)的关联性.给出了根据颜色和透明度来区分样本膜质量的实验依据,颜色较深的膜的结晶质量差、相纯度低、氢杂质含量高,1 332 cm 1金刚石特征喇曼峰强度低,半峰宽大.由于多晶...     

Si／Ge应变层超晶格的椭偏光谱

测量了几种不同组分的（Ｓｉ）Ｍ／（Ｇｅ）Ｎ应变超晶格材料的椭偏光谱（２．０～５．０ｅＶ），并得到了其介电函数谱；应用介电函数的临界点理论，研究了（Ｓｉ）Ｍ／（Ｇｅ）Ｎ应变超晶格材料的光学性质。发现短周期Ｓｉ／Ｇｅ应变超晶格除了具有明显的Ｅ１和Ｅ２带间跃迁外，还存在与应力和超晶格能带的折迭效应有关的跃迁峰，其能量分别位于２．３～３．０ｅＶ和３．３～４．０ｅＶ范围内     

退火对磁控溅射HfSi_xO_y薄膜光学性质的影响

采用射频反应磁控溅射方法在硅衬底制备了HfSixOy薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)分析了HfSixOy薄膜的成分,用X射线衍射(XRD)检测了薄膜的结构,并用椭圆偏振光谱仪研究了退火处理对薄膜光学性质的影响。XRD谱显示,HfSixOy薄膜经700℃高温退火处理后仍为非晶态,而在900℃高温退火处理后出现晶化。采用Tauc-Lorentz(TL)色散模型对测试得到的曲线进行拟合并分析得出薄膜的光学常数,结果表明,薄膜的折射率随退火温度的升高而增加,而消光系数随退火温度的升高呈降低趋势。薄膜的光学带隙随着退火温度的升高增加,采用外推法得到薄膜沉积态和经500℃,700℃,900℃退火后的带隙分别为5.62,5.65,5.68,5.98eV。