薄膜折射率的测量研究+文献综述
关键词 薄膜折射率 椭偏测量术 光学常数 数据处理
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Measurement of Refractive Index of Thin Film
Abstract
Ellipsometry is an optical analytical technique used to determine the optical constants from measurements of the change in polarization state of reflecting light. At present it has been widely used in optical, semiconductor science, biology, medical and many other fields. This paper briefly introduces several commonly used refractive index measurement method as well as the development history, current status and characteristics of ellipsometer domestic and foreign. At the same time, it describes the principle of ellipsometry, the dispersion model, the inversion algorithm from the theory. Based on the theory, use ellipsometry measures and analysis the refractive index of standard sample. And through a set of comparative experiments to verify the advantages of ellipsometry.
Keywords thin-film refractive index ellipsometry technique
white light interference optical constant data processing
目 次
1 绪论 … 1
1.1 薄膜折射率测量方法 1
1.2 椭偏技术的研究进展 … 6
2 椭偏法的测量原理 … 9
2.1 实验原理 … 9
2.2 Ψ和Δ的物理意义和测量方法 12
2.3数据处理 … 17
3 椭偏法测折射率实验 21
3.1 实验仪器 … 21
3.2 实验数据分析 … 21
3.3 实验误差分析 … 28
3.4 对比实验 … 31
结论 33
致谢 … 34
参考文献 … 35
1 绪论
1.1 薄膜折射率测量方法
薄膜是由原子，分子或离子沉积在基片表面形成的二文材料，包括光学薄膜、复合薄膜、超导薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、塑料薄膜等。薄膜材料广泛运用于电子电器、机械、印刷等行业，其中，电子半导体功能器件和光学镀膜是薄膜技术的主要应用。伴随着高科技产业的迅速发展，薄膜的研究和开发对集成电路、固体发光材料和磁记录材料和器件、激光器件等产业的贡献日益增大。与此同时，以上产业的发展也推动了薄膜材料的研究的发展[1]。薄膜参量的准确表征对薄膜研究、薄膜器件的设计和制造具有十分重要的意义。其中，折射率就是薄膜的一个重要的光学参量，它是描述薄膜的独立光学参数，是确定和描述其他光学参量的基础，对于揭示薄膜的光学性质和有关的电子态跃迁的微观本质有重要意义[2]。因此，在工业生产过程中，薄膜折射率的确定是一个非常重要的环节。测量薄膜折射率的常用方法的主要有准波导法、棱镜法、干涉法、椭偏法等；近几年又延伸出光纤传感法、光谱分析法、线阵CCD测量法等几种新型测量方法。
1.1.1 准波导法
准波导法是利用棱镜耦合来测量沉积在低折射率衬底上或高折射率棱镜底面上的聚合物薄膜的折射率和厚度的一种方法[3,4]，实验装置如图1所示。在实验的过程中，我们采用一块等腰直角棱镜作为耦合棱镜，使其底部与被测薄膜紧密接触，设聚合物薄膜的折射率为n，棱镜折射率为np，衬底的折射率为ns ，当np >n>ns时，棱镜—薄膜—衬底就组成一个单侧漏波导[5]，亦称准波导，准波导法名称由此而来。