畢業(yè)論文——對于單一傳輸測量薄膜光學常數的測定方法關鍵綜述

1、對于單一傳輸測量薄膜光學常數的測定方法：關鍵綜述摘要：光傳輸測量通常用于常規(guī)薄膜光學常數的測定。本文提出了一種對評估這些傳輸數據的不同方法概述，因此對于復雜的折射率值有三組不同區(qū)分使用的方法：（1）至少使用兩種不同的光測量；（2）用色散關系或者一般的物理去約束近似的依賴于波長的折射率的行為；和（3）一個“虛擬”的測量作為第二個變量。該方法從組（2）和（3）（只需要一個單一的傳輸測量）被作為是更詳細的處理和內容的準確性評價。1簡介對依賴于

2、波長的精確值的知識的固體薄膜的復折射率非常重要的，無論是從基礎技術的觀點還是它產生的光能隙的基本信息（半導體和絕緣體），缺陷水平，聲子與等離子體頻率等。此外，折射率指數對于光學組件的設計與模型是必要的，例如干涉濾光片的光學涂層。對于各向同性的模型，均勻平面平行薄膜也可以采用，在實部和虛折射率的零件可以用每個波長來完全確定該膜的光學特性（在大多數情況下，膜厚可以在同一時間被確定）。因此，兩個獨立的測量是必要的，在為了每個波長以求解未知數N

3、（λ）和k（λ）。如果不能滿足上述要求（對于不均勻膜[13]或粗糙膜[45]），盡管稍微更復雜，但大多數情況下，它仍然可能在模擬“非理想的”薄膜的光學特性。許多方法已經設計出用于判定薄膜的折射率。最重要的方法的優(yōu)點和缺點將被討論，以下三種不同的方法將被區(qū)分使用：（1）至少有兩個不同的光學測量；（2）用色散關系或者一般的物理去約束近似的依賴波長折射率的行為；（3）一個“虛擬”的測量作為第二個變量。在方法中將給予特別注意，僅使用一個單一的透

4、射光譜（基團（2）和（3）），因為這些要求最少的實驗工作。實驗誤差在結果上的依賴性將不會明確地在這里討論；此已經詳細在其他研究中[68]完成。能的，如果薄膜是不完全均勻(組成或厚度)的，這是不可避免的，這進一步降低了該方法的總體精度。（3）沒有簡單的方法來測量垂直入射反射。對于通常的方法(如上所述)，入射角度為7[14]。為了實現(xiàn)最大的精確度，在隨后的計算中，這個角度應該考慮，它也使得測量產生敏感的極化效應。（4）從（R，T）測定的（N

5、，K）是基于一種數值反轉。許多論文已經發(fā)表了不同的反演方法[10]和該技術對精度的限制[1517]，但它往往通常仍保持錯誤源和多種解決方案的可能性。備注：如果薄膜的光傳輸由于過度吸收而極低，那么反射測量可能是唯一的選擇。在這種情況下，該組合使用兩個反射測量，也可以使用不同的入射角或不同的偏振角或者兩者一起使用。許多其他的方法中，使用兩種不同的測量，已經出版。我們只總結了幾個這些的例子：（1）對兩個不同的膜傳輸測量薄膜厚度[18]：很明顯

6、，這種方法要求折射率相對于膜的厚度是獨立的。此外，它不能被用作常規(guī)分析方法：最常見的，薄膜的厚度必須在兩種不同的厚度值之間進行分析。一個相關的方法是基于測量在金屬基板上沉積薄膜的部分[19]，再次在薄膜沉積需要額外的研究。（2）橢偏儀：這是一個非常強大的技術（特別是橢圓偏振光譜法）用于測定薄膜與基體的光學常數[20]。目前已經發(fā)現(xiàn)，它在微電子工業(yè)中被廣泛使用[21]，特別是對于半導體晶圓單層厚的氧化物層的分析。該技術實力雄厚，其極端表面

7、的敏感性，同時也是它的弱點：在薄膜非常薄的層會產生污染，從而將產生不同的光學常數。近年，橢偏測量也已在執(zhí)行傳輸模式[22]，而不是通常的反射模式。仔細建模研究層系統(tǒng)橢偏儀測量的分析肯定可以給良好的效果，在本文的其余部分，我們會限制自己分光光度法技術。2.2色散關系的擬合這是廣泛使用的一種方法，假設一個特定的，更多或更少的波長相關復折射率的經驗色散方程。該方法是用于薄膜的一些使用光學設計和分析的商業(yè)軟件（膜系[23]和薄膜向導[24]）。