氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究

用溅射法在Si片上制备了厚度为140nm的氧化铟锡(ITO)薄膜。X射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5~4.5eV范围内对ITO薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德-洛伦茨谐振子(Drude Lorenz oscillators)模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量ψ、Δ进行了拟合,得到ITO薄膜的折射指数n的变化范围在1.8~2.6之间,可见光范围内消光系数k接近于零,在350nm波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8eV和4.2eV。并在1.5~4.5eV段给出一套较为可靠的、具有实用价值的ITO介电常量和光学常量。     

椭偏光谱测量中椭偏参数的灵敏度分析

在对椭圆偏振测量的基本原理进行了简单介绍和推导后,讨论了椭圆偏振测量中椭偏参数关于薄膜参数的灵敏度以及入射角对椭偏参数的影响,并进行了具体的仿真分析,得到如下结论：椭偏参数Delta对薄膜光学常数和薄膜厚度变化的灵敏度明显高于椭偏参数Psi。在椭偏数据处理中,椭偏参数Delta的测量精度直接影响薄膜光学常数和薄膜厚度的拟合精度。为了提高椭偏参数Delta的测量精度,可以选择入射角在膺布儒斯特角附近。所得结论对高精度椭偏测量具有指导意义。     

椭圆偏振光谱法教学中的解谱建模渗透

利用椭偏光谱技术可以快速准确地获得薄膜的厚度、光学常数等信息,在材料学本科及研究生相关专业的教学中占有重要地位.但教学中大多注重理论原理分析,而对于椭偏解谱建模较少涉及.本文较全面地介绍了解谱中常用的各种模型并详细阐述了各自的适用范围,进一步通过应用实例系统研究了椭偏解谱建模的方法和技巧.     

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。     

离子注入硅片快速退火后的红外椭偏光谱研究

离子注入硅片经高温退火后晶体结构缺陷会被修复,其在可见光波段下的光学性质趋于单晶硅,常规的可见光椭偏光谱法对掺杂影响的测量不再有效.本研究将测量波段扩展到红外区域(2—20μm),报道了利用红外椭偏光谱法测量经离子注入掺杂并高温退火的硅片掺杂层光学和电学性质的方法和结果.通过建立基于Drude自由载流子吸收的等效光学模型,得到了杂质激活后掺杂层的杂质浓度分布、电阻率和载流子迁移率等电学参数,以及掺杂层的红外光学常数色散关系,分析了这些参数随注入剂量的关系并对其物理机理给予了解释.研究表明,中远红外椭偏测量是表征退火硅片的有效方法,且测量波长越长,所能分辨的掺杂浓度越低.     

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     

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．     

不同厚度溅射Ag膜的微结构及光学常数研究

用直流溅射法在室温Si基片上制备了4．9nm-189.0nm范围内不同厚度的Ag薄膜，并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术对薄膜的微结构和光学常数进行了测试分析。结构分析表明：制备的Ag膜均呈多晶状态，晶体结构仍为面心立方；随膜厚增加薄膜的平均晶粒心潮6．3nm逐渐增大到14．5nm；薄膜晶格常数均比标准值（0．40862nm)稍小，随膜厚增加，薄膜晶格常数由0．40585nm增大到0.40779nm。250nm-830nm光频范围椭偏光谱测量结果表明：与Johnson的厚Ag膜数据相比，我们制备的Ag薄膜光学折射率n总体上均增大，消光系数k变化复杂；在厚度为4．9nm-83.7nm范围内，实验薄膜的光学常数与Johnson数据差别很大，厚度小于33．3nm的实验薄膜k谱线中出现吸收峰，峰位由460nm红移至690nm处，且其对应的峰宽逐渐宽化；当膜厚达到约189nm时，实验薄膜与Johnson光学常数数据已基本趋于一致。     

新型花菁染料Langmuir-Blodgett膜的椭偏光谱研究

利用椭偏光谱法(SE)对Y型花菁染料LB膜在紫外—可见光范围内(λ=2755—8266nm)的光学特性进行了表征,同时得到了该薄膜的光学常量(复介电常数、消光系数、吸收系数、反射系数、折射率等).讨论了LB薄膜对不同频率光的较高吸收特性及其成膜结构之间的关系,对其物理机理给予了解释.此外,采用洛伦兹振子模型对所得的光学参量进行了理论拟合,结果发现：其理论拟合与实验数据符合得非常好. 关键词： Langmuir-Blodgett膜 椭圆偏振光谱法 洛伦兹振子模型     

Al2O3薄膜/纳米Ag颗粒复合结构的光吸收谱及增强Raman散射光谱研究

Al₂O₃介质薄膜与纳米Ag颗粒构成的复合结构,被应用于表面增强Raman散射探测实验中,其中Al₂O₃介质薄膜对纳米Ag颗粒的吸收谱及增强Raman散射光谱的影响被特别关注.该复合结构的光学特性表征出纳米Ag颗粒的偶极振荡特性.从光吸收谱中可以看到,其共振吸收谱随Al₂O₃介质薄膜厚度增加而在整个谱域上发生红移,表明纳米Ag颗粒的周围介电常数随Al₂O₃介质薄膜厚度的增加而增大.采用罗丹明6G作为探针原子,6个Raman特征峰的平均增益值作为表征表面增强Raman散射衬底增益程度的量度.实验结果表明,Al₂O₃介质薄膜层的引入提高了纳米Ag颗粒的衬底介电常数,并引起了散射共振的增强,从而使表面增强Raman散射强度提高. 关键词： 纳米Ag薄膜 共振吸收 表面增强Raman散射 介电常数     

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。     

金刚石薄膜红外椭圆偏振参量的计算与拟合

用红外椭圆偏振仪对热丝化学气相沉积法制备的金刚石薄膜的光学参量进行了测量。由于表面状态和界面特性的差异，分别对镜面抛光硅片和粗糙氧化铝基片上的金刚石薄膜建立了不同的模型，并在此基础上进行了测试结果的计算拟合。为了综合反应诸如表面粗糙度等表面界面因素对测试结果的影响，根据衬底特性将表面层和界面层分离出来，并采用Bruggeman有效介质方法对它们的影响进行了近似处理。结果表明，硅衬底上金刚石薄膜的椭偏数据在模型引入了厚度为879nm的表面粗糙层之后能得到很好的拟合。而对于氧化铝衬底上的金刚石薄膜而言，除了在薄膜表面引入了粗糙层之外，还必须在衬底和金刚石界面处加入一层由体积分数为0．641的氧化铝、体积分数为0．2334的金刚石和体积分数为0．1253的空隙组成的复合过渡层(厚度995nm)，才能使计算值与实验参量很好地吻合。     

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.     

椭偏法表征四面体非晶碳薄膜的化学键结构

采用自主研制的双弯曲磁过滤阴极真空电弧(FCVA)技术,在不同衬底负偏压下制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。通过分光光度计和椭偏(SE)联用技术精确测量了薄膜厚度,重点采用椭偏法对不同偏压下制备的ta-C薄膜sp3 C键和sp2 C键结构进行了拟合表征,并与X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱的实验结果相对比,分析了非晶碳结构的椭偏拟合新方法可靠性。结果表明,在-100V偏压时薄膜厚度最小,为33.9nm;随着偏压的增加,薄膜中的sp2 C含量增加,sp3 C含量减小,光学带隙下降。对比结果发现,椭偏法作为一种无损、简易、快速的表征方法,可用于ta-C薄膜中sp2 C键和sp3 C键含量的准确测定,且在采用玻璃碳代表纯sp2 C的光学常数及拟合波长选取250～1700nm时的椭偏拟合条件下,拟合数值最佳。     

Microstructured Ultrathin HDPE Films Prepared by Selective Oriented Recrystallization

The recrystallization behavior of surface-modified melt-drawn HDPE thin films having a vacuum-evaporated carbon layer was studied by means of transmission electron microscopy and electron diffraction. The results show that, by surface modification with the carbon layer, the orientation of the melt-drawn highly oriented HDPE film can be preserved after complete melting and subsequent recrystallization for any condition. Based on the orientation maintenance phenomenon of the carbon-coated preoriented HDPE films, micrometer-structured, thin HDPE films with well-defined oriented and nonoriented structures were prepared by selectively coating the melt-drawn-oriented HDPE thin film with the help of a micrometer-structured mask and subsequent melt recrystallization. A potential application of the thus prepared micrometer-structured HDPE thin films stems from the fact that they exhibit conspicuous different birefringence between the areas with and without carbon coating under polarized optical microscopy. This may provide us with a new route toward polarization-dependent displays.     

Plasma processing of the Si(0 0 1) surface for tuning SPR of Au/Si-based plasmonic nanostructures

Au nanoclusters have been deposited on Si(0 0 1) surfaces by sputtering of a metallic Au target using an Ar plasma. Different wet and dry treatments of the Si(0 0 1) surface, including dipping in HF solution and exposure to H₂ and N₂ plasmas, have been applied and the effects of these treatments on the Au nanoparticles/Si interface, the Au nanoclusters aspect ratio and the surface plasmon resonance (SPR) energy and amplitude are investigated exploiting spectroscopic ellipsometry and atomic force microscopy. It is found that the Au nanoclusters aspect ratio depends on the extent of the Au-Si intermixing. The thicker the Au-Si interface layer, the larger the Au nanoparticles aspect ratio and the red-shift of the SPR peak. Furthermore, SiO₂ and the H₂ plasma treatment inhibit the Si-Au intermixing, while HF-dipping and the N₂ plasma treatment favour Au-Si intermixing, yielding silicide formation which increases the Si wetting by Au.     

椭偏光谱与椭圆旋向

椭圆偏振光谱因其独特的优点广泛应用于薄膜科学和技术中。光度法椭圆偏振光谱中椭圆旋向是不能直接确定的，从而不能确定椭偏参数△。这一定程度上有碍椭圆偏振光谱的应用。本文引入克拉末－克朗尼格关系，推导出椭偏参数的ψ－△关系，从频谱的信息得出椭圆旋向，并比较了其应用的结果。表明由此可实现实验数据从「ｔａｎψ（ω），ｃｏｓ△（ω）」谱到「ψ（ω），△（モ     

银胶和银岛膜上胸腺嘧啶的表面增强拉曼光谱对比研究

利用表面增强拉曼光谱对胸腺嘧啶在银胶和银岛膜上的吸附状态进行了对比研究.光谱分析表明,胸腺嘧啶吸附在银胶和银岛膜表面后其分子结构发生了互变异构,由原来的酮式结构变成了烯醇式结构.在银胶和银岛膜表面胸腺嘧啶主要以N(3)去质子化异构体的形式存在.胸腺嘧啶通过O(7)和N(3)倾斜地吸附在银胶颗粒表面,通过O(8)和N(3...     

非晶态高聚物的椭圆偏振光谱和光学折射率的测定

应用紫外－可见光区的椭圆偏振光谱（ＳＥ）方法测定了非晶态高聚物ＰＭＭＡ和ＰＣ的固体光学性质，并由无体系理论模型计算救是薄膜材料的折射率谱，确定在所用波长范围内ＰＭＭＡ和ＰＣ的ｎ值分别为１．３２－１．５３和１．４１－１．９４，研究表明非晶态高聚物的大分子链（段）化学组成和结构不同，使人有不同的折射率变化，产生不同的光学色散现象。