椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

摘要：为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在300nm?2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。结果表明：样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差（MSE）比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线。该研究结果对应用ZrO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值。     

Si基片上射频磁控溅射MgF2薄膜的光学常数研究

用射频磁控溅射技术在室温Si基片上制备了厚度分别为25.0 nm和60.7 nm的MgF2薄膜样品,并用反射式椭偏光谱技术对薄膜的光学常数进行了测试分析.250～830 nm光频范围椭偏光谱测量结果表明随着膜厚增加,MgF2薄膜的光学常数n、k的变化范围减小,平均值增大;MgF2薄膜样品的吸收曲线k在波长λ为270 nm和360 nm处均出现由通过辐射产生的F心引起的吸收峰.     

Si基片上射频磁控溅射MgF2薄膜的光学常数研究

用射频磁控溅射技术在室温Si基片上制备了厚度分别为25.0nm和60.7nm的MgF2薄膜样品,并用反射式椭偏光谱技术对薄膜的光学常数进行了测试分析。250～830nm光频范围椭偏光谱测量结果表明:随着膜厚增加,MgF2薄膜的光学常数n、k的变化范围减小,平均值增大;MgF2薄膜样品的吸收曲线k在波长λ为270nm和360nm处均出现由通过辐射产生的F心引起的吸收峰。     

GaN薄膜光学常数的椭圆偏振光谱研究

采用椭圆偏振光谱法,在1.5~6.5 eV光谱范围研究了纤锌矿结构GaN外延薄膜.通过物理模型建立和光谱拟合得到了GaN外延薄膜的厚度和光学常数.所得厚度值与扫描电子显微镜测量的结果相差仅为0.4%.表明所采用的模型和Cauchy吸收色散表式适用于GaN薄膜.进一步采用四相逐点拟合算法得到更全面更准确的GaN薄膜光学常数.     

TiO2薄膜厚度及其光学常数的测量

描述了非线性回归模型在ＴｉＯ２薄膜的光学常数及其厚度测量中的应用。利用薄膜在可见光范围内的光谱特性使用曲线拟合技术对它的光学常数进行了测量。研究结果表明,这种方法可能简单、高效地应用于对薄膜厚度及其光学常数的测量。     

应用于太阳能电池的AZO透明导电薄膜光学性质研究

以铝掺杂氧化锌陶瓷靶作为溅射源,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌（AZO）透明导电薄膜,利用全光谱拟合法计算了AZO薄膜的光学常数和厚度,研究了厚度对AZO薄膜光学性质的影响.结果表明：拟合光谱曲线与实测光谱曲线一致,薄膜的光学性能与厚度密切相关,AZO薄膜折射率表现为正常的色散特性.另外还采用包络法计算了AZO薄膜的折射率和厚度,两种方法所得结果基本相符.     

磁控溅射制备钛薄膜的结构和光学性质

利用直流磁控溅射技术在石英基片上沉积厚度为35～112nm的钛薄膜.采用X射线衍射仪和原子力显微镜分别对薄膜的微结构和表面形貌进行观测,用分光光度计测量样品的透射和反射光谱.选用德鲁特光学介电模型,通过拟合样品的透射和反射光谱数据的方法求解钛薄膜的折射率、消光系数和厚度.结果表明,随着厚度的增加,(100)面衍射峰强度增强,薄膜的结晶性能提高;膜厚为56nm时,样品的表面为多孔结构,而大于56nm时表面为连续膜的球形颗粒结构;随膜厚的增加,表面颗粒直径逐渐增大,表面粗糙度减小.在400～2 000nm波长范围内,薄膜的透射率随膜厚的增加而减小,反射率升高;折射率在2.5与3.4之间,消光系数在0.7与1.4之间,折射率和消光系数均随膜厚的增加而增加.     

基于透射光谱确定硅碳氧薄膜的光学常数

硅碳氧薄膜是一种含有Si、C和O三种元素的玻璃状化合物材料,同时拥有碳化硅薄膜及氧化硅薄膜多种优异的特性,如热稳定性好、能带宽、折射率大、硬度高和热导率高等,是一种具有潜在应用价值的新颖光学薄膜.基于硅碳氧薄膜的紫外/可见/近红外透射光谱,采用Swanepoel极值包络线法,结合WDD色散模型,建立了一套精确、方便并适合于计算硅碳氧薄膜光学常数的方法.方便地获得了硅碳氧薄膜折射率、厚度等光学常数.并将厚度计算结果与实际测量值进行了比较.结果表明,试验中研究硅碳氧薄膜光学常数所采用的方法是合理的,能够准确地获得硅碳氧薄膜的折射率及厚度等光学常数.     

镁钇合掺氧化锌薄膜的制备及其性能研究

以镁钇掺杂的氧化锌(Zn O)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了镁钇合掺Zn O(MYZO)薄膜样品.通过X射线衍射仪和分光光度计的测试表征,研究了薄膜厚度对MYZO样品结构性质和光学性能的影响.结果表明:MYZO样品均为六角纤锌矿型的多晶结构,并且其择优取向生长特性明显受到薄膜厚度的影响,当薄膜厚度为290 nm时,MYZO样品具有(002)择优取向生长特性.另外通过光学表征方法获得了MYZO样品的光学能隙、折射率和消光系数,结果显示:MYZO样品的光学能隙大于未掺杂Zn O能隙,其折射率均表现为正常色散特性,并且遵循Wemple-Di Domenico单振子色散模型.     

高介电栅介质ZrO2薄膜的物理电学性能

采用脉冲激光沉积方法在Si衬底上沉积了ZrO2栅介质薄膜,X射线衍射分析表明该薄膜经过450℃退火后低介电界面层得到抑制,仍然保持非晶状态;电学测试显示10 am厚ZrO2薄膜的等效厚度为3.15 nm,介电常数12.38,满足新型高介电栅介质的要求,在-1 V偏压下Al/ZrO2/Si/Al电容器的漏电流密度为1.1×10-4A/cm2.     

氮化硼薄膜的厚度对场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si基底上沉积了不同厚度（54~124 nm）的纳米氮化硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构为六角BN（h-BN）相(1 380 cm^-1和780 cm^-1)结构. 在超高真空系统中测量了不 同膜厚的场发射特性, 发现阈值电压随着厚度的增加而增大. 厚度为54 nm的BN薄膜样品阈 值电场为10 V/μm, 当外加电场为23 V/μm时, 最高发射电流为240 μA/cm². BN薄膜场发射F-N曲线表明, 在外加电场作用下, 电子隧穿了BN薄膜表面势垒发射到真空.     

基板温度对电子束沉积LaF3薄膜紫外性能的影响

采用电子束沉积的方法,在紫外熔凝石英基片上制备了LaF<,3>单层膜.研究了基板温度对LaF<,3>薄膜紫外光学性能的影响,基板温度从200℃上升到300℃,间隔为50℃.采用分光光度计测量了样品的透射率光谱曲线,并在此基础上进行了光学常数的计算.分析结果表明:在本实验条件下,薄膜的折射率随温度的升高而增大;消光系数随...     

利用单波长椭偏仪对各向异性薄膜光学常数和欧拉角的研究

基于椭偏测量原理和4×4矩阵法原理,提出了利用单波长椭偏仪在光轴平行于薄膜表面方向上测量各向异性薄膜的薄膜参数(包括双折射率、厚度及欧拉角)的方法.通过转动待测样品90°的方法,得到2组椭偏参数,利用反演算法对2组椭偏参数进行反演,得到各向异性薄膜的4个薄膜参数;采用数值模拟分析了入射角、薄膜厚度、欧拉角及其定位误差对测量结果的影响;实验测量了光轴平行于样品表面的各向异性聚酰亚胺薄膜样品在转动前后的椭偏参数,并进行反演.结果表明:该方法提出的算法反演稳定性好、精度高;该方法测得各向异性薄膜的寻常光折射率、非寻常光折射率、厚度以及欧拉角的精度分别达到0.000 1、0.000 1、0.1 nm及0.03°;寻常光折射率、非寻常光折射率、厚度的最大测量误差分别为0.001 2,0.004 4以及4.57 nm;该方法具有较好的测量稳定性、自洽性及可靠性.文中提出的方法具有测量过程简单、对实验仪器要求低的优点,拓展了单波长椭偏仪的测量范围,提出了各向异性薄膜参数的测量方法,具有实际应用意义.     

中频反应磁控溅射Al2O3薄膜的光学性质

采用中频反应磁控溅射技术在玻璃基片上制备了Al2O3薄膜,提出了一种利用透射光谱来简单有效地分析弱吸收薄膜的光学特性及与光学相关的其他物理特性的方法.对Al2O3薄膜进行透射谱测量,通过对薄膜折射率、吸收系数、膜厚度与入射光波长相互关系的分析,获得了Al2O3薄膜在400~1 100 nm区域内的折射率、吸收系数与入射光波长的关系式,以及Al2O3薄膜厚度的计算公式.     

掺钛GZO透明半导体薄膜的光学性质研究

以钛掺杂氧化锌镓(GZO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了掺钛GZO(GZO:Ti)透明半导体薄膜,利用光谱拟合方法计算了GZO:Ti薄膜的折射度、消光系数和厚度等光学参数,研究了氩气压强对GZO:Ti薄膜光学性质的影响.结果表明:拟合光谱曲线与实验测量光谱曲线一致,薄膜的光学性质与氩气压强密切相关,GZO:Ti薄膜折射率随波长增大而逐渐减小,表现出正常的色散性质.另外还采用包络法计算了GZO:Ti薄膜的折射率和厚度,两种方法所获得的结果是基本相符的.     

高透明紫外阻断ZnO凝胶膜的制备及性能表征

以醋酸锌和二乙醇胺为原料,在异丙醇体系中成功合成ZnO稳定溶胶,采用提拉法在石英基底上沉积ZnO薄膜,经450℃热处理后得到晶化ZnO薄膜。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和紫外-可见透射光谱对ZnO薄膜的结构组成和光学性能进行表征。利用Cody-Lorentz模型分析薄膜的透射光谱,获得膜层的厚度和光学常数。研究发现,ZnO薄膜在紫外光区和可见光区的平均透射率分别为2.13%和89.39%。为了评价溶胶的稳定性,同一提拉速度下每隔5 d进行一次薄膜镀制。结果表明,溶胶陈化25 d,ZnO薄膜厚度由354.2 nm增至389.0 nm,紫外线屏蔽性能逐渐增强,并能维持可见光区平均透射率高于86%。     

作为高介电常数栅介质材料的LaErO_3薄膜热稳定性和电学性质的研究

采用脉冲激光淀积法在硅衬底上生长了LaErO3薄膜,用X射线衍射仪、X射线电子能谱仪、高分辨透射电子显微镜研究了该薄膜的热学和电学性质.通过电容-电压测量得到了较好的电容-电压曲线,计算得出等效SiO2厚度为1.4nm.通过高分辨电镜可以看出即使经过700℃30sN2中快速热退火处理LaErO3薄膜与硅衬底之间的反应层也仅有几个原子层的厚度.X射线电子能谱分析得到非常少量的SiO2在沉积的过程中形成.测量的热学和电学性质表明LaErO3薄膜是高介电常数栅介质材料非常有前途的候选材料.     

GaAs太阳电池减反射膜的设计

利用实际测量的光谱响应结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜进行设计优化. 先初步设计单结GaAs太阳电池SiN减反射膜厚度,然后太阳电池片样品进行光谱响应测量. 利用实际测量的光谱响应结果推算电池样品在AM1.5条件下的无反射时光谱响应,根据计算的结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜厚度进行设计优化. 优化结果表明83nm为GaAs单结太阳电池单层减反射膜厚度的最优值.     

溶胶-凝胶法制备氧化铝薄膜的研究

采用溶胶 -凝胶法在普通玻璃载片上制备了Al2 O3 薄膜 .通过XRD ,DSC -TGA以及椭圆偏振测厚仪等测量手段研究了勃姆石溶胶的制备条件 ,氧化铝薄膜的光学参数以及勃姆石凝胶在热处理过程中的物理变化 .结果表明 :异丙醇铝的浓度、水解温度和胶溶剂的加入量直接影响了勃母石溶胶的稳定性 .45 0℃热处理所得薄膜单层厚度为 31.3nm ,折射率为 1.72 ,表面均匀 ,透光性好     

椭偏仪的原理和应用

椭偏术是一种利用线偏振光经样品反射后转变为椭圆偏振光这一性质以获得样品的光学常数的光谱测量方法.椭偏仪主要用来测量薄膜材料或块体材料的光学参数和厚度的仪器.