光學(xué)薄膜常數(shù)計(jì)算方法與測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、如何精確快速的測定薄膜的參數(shù),一直是薄膜工作者非常關(guān)注的課題。在眾多測量薄膜參數(shù)的方法中,反射光譜法備受人們的推崇,這主要是因?yàn)樵摲椒ň哂袦y試簡單、操作方便、測試范圍廣及精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。國外基于此法的儀器已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的精度,被廣泛應(yīng)用。然而國內(nèi)對此法的報(bào)道很少,更沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)儀器的介紹。這主要是因?yàn)橹萍s該方法應(yīng)用的瓶頸仍然是很難根據(jù)所測的光學(xué)量來直接求解薄膜的參數(shù)和解的多值性問題。本論文對反射光譜法及其測量系統(tǒng)做了詳盡的分析與研究。

2、內(nèi)容分為三部分。第一部分,在閱讀大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,就反射光譜法測量薄膜的參數(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)、系統(tǒng)地研究。用極其簡單的形式給出了經(jīng)典電磁理論嚴(yán)格推導(dǎo)出來的反射率公式,該公式包含了影響反射光譜的薄膜和基底的大部分參數(shù);第二部分,確定了由反射數(shù)據(jù)求解薄膜參數(shù)的方法。首先,對極值點(diǎn)法進(jìn)行了修正,采用二次平均提高了計(jì)算精度,并同時(shí)確定了單層薄膜的光學(xué)參數(shù)(n,k,d)。接下來,本文提出了一種由反射光譜和復(fù)合形法一次性同時(shí)確定薄膜多個(gè)參數(shù)的新

3、方法,該方法是根據(jù)所測的光譜數(shù)據(jù),通過約束條件,逐步縮小復(fù)合形,逼近真實(shí)解來得到薄膜的參數(shù)。一方面,它很好地解決了解的多值性問題;另一方面,它不依賴于干涉條紋及透明區(qū)的存在,可以利用所有的光譜測量數(shù)據(jù),因而適合于處理各種不同的反射光譜,并且此法具有收斂速度快,收斂性好,精度高等優(yōu)點(diǎn)。最后,分析了雙層光學(xué)薄膜的反射情況,提出了應(yīng)用遍尋法確定初值,最小二乘法精確求解來確定雙層光學(xué)薄膜厚度的方法,此法同時(shí)可擴(kuò)展到對三層光學(xué)薄膜的求解;第三部分