椭偏仪

摘要： 为了获得K9玻璃基底的光学常数,采用德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了K9玻璃基底,得到了K9玻璃在380nm~2300nm宽光谱上的光学常数曲线。分别测量了在入射角为60o、65o和70o下的椭偏曲线,采用最简单的"基底/空气"模型进行拟合,选用最适合描述非晶半导体的Tauc-Lorentz色散公式对于K9玻璃进行模型拟合,在入射角为70o时得到最小的均方差(MSE),同时获得K9玻璃在380nm~2400nm光谱范围内的折射率曲线。

摘要： 为了获得Al2O3薄膜的光学常数,采用德国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Al2O3薄膜样品,得到了Al2O3薄膜在380nm~2300nm宽光谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。结果表明:在建立单层模型、双层模型、单层加粗糙层模型三个模型后,分别采用了Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型对薄膜进行测量,三个模型得到的厚度和光学常数结果基本一致,且与TFCalc软件的Al2O3薄膜的厚度计算值非常接近。不同模型下的光学薄膜的测量结果相近,说明该工艺条下镀制的光学薄膜厚度均匀,性能稳定,同时得到薄膜的折射率曲线。测量结果对Al2O3薄膜的膜系设计和多层膜的制备有一定参考价值。

摘要： Al-doped ZnO(AZO) thin films were prepared on SiO2substrate by using pulsed laser deposition. X-ray diffraction analysis showed the c-axis orientation in the hexagonal structure. The AZO films exhibited that the resistivity dropped with the increase of doping content,and high transmittance in the visible region. Other optical properties of the films were investigated by spectroscopic ellipsometry. This work adopted Tauc-Lorentz dispersion model to characterize refractive index and extinction coefficient with various Al contents. The absorption edge blue-shifts with increase of Al content could be consistent with widening the band gap from fitting. In this work the (Pb0.9La0.1)(Zr0.52Ti0.48)O3(PLZT)films were prepared by using Sol-gel processing, and AZO/ PLZT com-posite films were fabricated through depositing AZO on PLZT films. Surface morphology and cross sectional struc-ture were assessed by SEM.The composite films showed clear ferroelectric hysteresis loops at electric fields of 300 kV/cm which provide a possibility of fabricating ferroelectric transparent thin-film transistor.%采用激光脉冲沉积方法在SiO2衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜,X射线衍射分析(XRD)薄膜呈现六角形结构的c轴取向,掺杂后的氧化锌电阻率有明显的下降,并且在可见光区域有很高的透过率,通过椭偏仪测量并拟合了薄膜其它光学性质.用Tauc-Lorentz色散模型表征了不同掺杂浓度的薄膜的折射率和消光系数,随着掺杂浓度升高透射光谱的吸收边向短波长移动,这与所拟合得到的带隙展宽相符.通过采用溶胶凝胶法(Sol-gel)制备了(Pb0.9La0.1)(Zr0.52 Ti0.48)O3(PLZT)薄膜,并且制备了在PLZT薄膜沉积AZO形成AZO/PLZT的复合薄膜,通过电子显微镜观测了复合薄膜的表面形貌和截面结构,当电场强度为300 kV/cm时,测试复合薄膜铁电性时得到清晰的电滞回线,这为铁电薄膜晶体管的制备提供了可行性.

摘要： 椭偏仪是一种常用的现代光学测量仪器,在物理实验教学中常用于测量各向同性材料的折射率、表面薄膜厚度等光学参数.本文提出一种利用教学型椭偏仪测量各向异性单轴晶体折射率等光学参数的方法.采用多入射角的方法增加系统自由度,建立数值反演模型,获得各向异性单轴晶体光学参数,并实验测量了钒酸钇晶体的折射率等光学参数.使用教学型椭偏仪测量各向异性单轴晶体光学参数,拓展了原有教学仪器的实验范围,有助于激发学生对实验的兴趣.

摘要： 为了实现椭偏参量ψ和Δ的高速、高灵敏测量,建立了一种测量成本低、重复性好和便于工业化集成的椭偏测量方案.本文对弹光调制型椭偏参量测量系统进行了原理分析,针对弹光调制器的工作模式及调制光信号特点,设计了基于现场可编程门阵列的数字锁相数据处理方案.现场可编程门阵列提供弹光调制器工作的信号源,并控制AD采样;同时产生正弦和余弦参考序列,并完成直流项、一倍频项和二倍频项的同相分量和正交分量的提取,进而求解出椭偏参量.利用搭建的试验系统对SiO2薄膜厚度为3.753 nm的硅片样品进行了实验分析.实验结果表明,采样时间为20 ms时,椭偏参量ψ和Δ的平均值分别为9.622°和168.692°,标准偏差分别为0.005°和0.008°;采样时间设置为200ms时,椭偏参量测量平均值与20 ms的非常接近,标准偏差减小,并且都在0.001°量级,揭示了本系统具有较高的灵敏度和较好的重复性.

摘要： 通过椭偏仪对生长在蓝宝石上的不同厚度氮化铝薄膜的变温光学性质进行了研究,并采用托克-洛伦兹模型对椭偏实验数据进行了拟合分析,精确得到了氮化铝薄膜的厚度和光学常数(折射率n,消光系数k)等.研究的结果表明:相比薄的氮化铝薄膜,厚的氮化铝薄膜的折射率较大.随着温度的升高,氮化铝的折射率、消光系数和带隙会向低能端单调地移动(红移);厚度对带隙随温度改变的影响较小,对折射率则有一定的影响.%We investigated the optical properties of AlN films with different thicknesses grown on sapphire by spectroscopic ellipsometry at different temperature.Based on a Tauc-Lorentz dispersion model,thickness and optical constants (the refractive index n,the extinction coefficient k) of AlN films were extracted by fitting the experimental data.Our results show that the refractive index of thicker AlN film possesses bigger values.Similar to the previous report,it was also found that the refractive index,the extinction coefficient and band gap of AlN films shift monotonously to lower energies (a redshift) with temperature increasing.Moreover,with rising temperature,varying the thicknesses of the films exhibits little influence on the shrinkage of bandgap but slight influence on the changes of the refractive index.

摘要： 利用弹光调制器的偏振调制优势,提出了将弹光调制器和电光调制器级联的组合相位调制型椭偏测量术.该技术采用单光路实现信号探测,通过切换电光调制器的两个工作状态,并结合数字锁相信号处理技术来完成样品反射光的p分量和s分量的幅值比ψ和相位差△的全范围高精度测量.对提出的新型椭偏测量原理进行了分析,搭建了相应的实验系统.完成了弹光调制器的调制电压峰峰值和相位调制幅值关系的定标,定标结果优于99.05％,然后还采用系统初始偏移值的方法对实验系统进行了校准.最后,运用该系统对石英玻璃反射样品进行了实验分析,得到的ψ和△的测量精度分别优于0.08°和0.81°.实验结果显示系统校准有效地消除了电光调制器和弹光调制器的剩余双折射引入的测量误差;数据采集和处理时间均在ms量级.提出的测量技术具有宽光谱测量、工作稳定、重复度高、测量速率快、成本相对较低和系统便于工业自动化集成的潜在优势.

摘要： 为保证微机电系统(MEMS)工艺制作过程中薄膜厚度测量的准确、可靠,依据《GJB/J5463-2005光学薄膜折射率和厚度测试仪检定规程》、《GJB1317A-2006军用检定规程和校准规程编写通用要求》等技术文件编制"椭偏仪自校准规程".依据规程对SE500椭偏仪、SpecEI-2000椭偏仪的外观及工作正常性、薄膜厚度最大误差等技术要求进行校准,对整个校准过程测量不确定度进行评估,确定测量结果可信,量值准确,测量过程处于受控状态.

摘要： 椭偏仪是研究薄膜与物质表面的一种很重要的仪器，其基本原理是利用偏振光在物质表面反射后偏振状态的变化来测量薄膜的厚度和折射率。它的物理思想明确，设计方法巧妙。本文指出了一些教材中关于椭偏仪实验原理中的一个不确切提法，并给出了分析和证明。

摘要： 阿伏加德罗常数(Avogadro Constant,NA)是一个重要的基本物理常数,它的精确测定将有助于重新定义2个国际基本单位——千克(kg)和摩尔(mol),因而引起了人们的(广)泛关注并对其开展了深入的研究.为了重新定义千克,要求NA的相对测量不确定度优于2×10-8.本文介绍了用X光晶体密度法(x-Ray Crystal Density,XRCD)测量NA的基本过程,分析了测量不确定度的评估方法,提出了提高NA测量精度的关键技术——将椭偏仪和扫描机构相结合测量矽球表面氧化层的平均厚度并对直径测量结果进行补偿.通过该技术,有望将NA测量不确定度提高至2×10-8量级,从而有助于推进对千克和摩尔的重新定义工作。

摘要： 在微波ECR设备中，利用能量分析器进行了对非晶碳氢膜刻蚀过程中离子能量的测量，对比根据在线椭偏仪所测的刻蚀率，我们得到离子能量分布及离子流密度对非晶碳氢膜刻蚀过程的影响关系。

摘要： 采用空心阴极放电离子镀(HCD)技术，在硅基片上沉积Cr薄膜。用椭偏仪研究了Cr薄膜在大气环境里600°C的温度下，氧化层厚度随时间的变化关系。

摘要： 本发明涉及一种椭偏仪以及基于该椭偏仪的检测方法，所述椭偏仪的一实施方式包括：激光器发出激光，激光由声光调制器进行调制之后进入第一会聚透镜，第一会聚透镜将激光聚焦后，激光由准直透镜准直成平行光进入贝塞尔光束转换器；贝塞尔光束转换器将激光转换为贝塞尔光束之后送入起偏器，起偏器出射的线偏振贝塞尔光束透过第一半透半反镜并经过高数值孔径透镜照射在待检测物品；待检测物品反射的激光经过高数值孔径透镜后由第一半透半反镜反射到第二半透半反镜，激光透过第二半透半反镜之后进入检偏器，检偏器出射的激光照射到第一感光单元；第一感光单元获取激光光强以确定椭偏参数信息。该实施方式能够并行探测不同反射角、方位角的偏振特性。

摘要： 本发明公开了一种Mueller矩阵型椭偏仪椭偏参数测量的优化方法，步骤(1)、根据光强测量的方差、PSG和PSA仪器矩阵，推导出待测样本Mueller矩阵16元素的测量方差，合理调整Mueller矩阵16个元素的估算方差，得到仅与椭偏参数估算直接相关的Mueller矩阵元素方差和的解析表达式；步骤(2)、在PSG和PSA矩阵相同的假设下，利用全局优化算法搜索出最优化仪器矩阵；步骤(3)、根据最优化仪器矩阵，进行光强采集，并计算得到对应Mueller矩阵各个元素的测量方差。与现有技术相比，本发明可以明显降低椭偏参数测量的方差，提升参数估算的精度和稳定性；操作简单、效果明显；与待测样品的具体Mueller矩阵无关，具有较好的普适性。

摘要： 本发明公开了一种光谱型椭偏仪椭偏角的校准方法，包括如下步骤：第一步，确定膜厚标准样片的材料；第二步，确定膜厚标准样片的薄膜厚度，使得在所述薄膜厚度下得到的椭偏角能够覆盖所需校准的光谱型椭偏仪椭偏角的范围；第三步，制作膜厚标准样片；第四步，使用多台标准光谱型椭偏仪进行比对测量，确定膜厚标准样片的椭偏角的标准值，即为定标；第五步，使用膜厚标准样片对所需校准的光谱型椭偏仪的椭偏角进行校准，椭偏角的测量误差由所需校准的光谱型椭偏仪的椭偏角测量值与椭偏角的标准值相比较确定。本发明能根据需要全面覆盖光谱型椭偏仪椭偏角的测量范围，校准准确可靠。

摘要： 本发明涉及一种用于旋转器件型光谱椭偏仪系统的电机光谱仪同步方法，首先设置光谱仪积分时间为t以及采集帧数为n*N1,进行光谱采集并保存；从中提取所有周期内所有帧数在波长点λ2的光谱数据，并绘制光谱曲线图，得到包含有N1条光谱曲线的曲线图1，并计算曲线图1中光谱曲线线宽D；所述在波长点λ2的光谱数据的特征为该波长点在不同周期内的变化趋势为上下震动；然后对所述光谱仪积分时间t进行调制，并绘制光谱曲线图，若无论增加或减小积分时间，调制后的光谱曲线图中光谱曲线线宽均大于调制前的光谱曲线线宽D，则光谱仪积分时间t即为最佳积分时间，此时电机与光谱仪同步。

摘要： 本发明涉及一种椭偏仪以及基于该椭偏仪的检测方法，所述椭偏仪的一实施方式包括：激光器发出激光，激光由声光调制器进行调制之后进入第一会聚透镜，第一会聚透镜将激光聚焦后，激光由准直透镜准直成平行光进入贝塞尔光束转换器；贝塞尔光束转换器将激光转换为贝塞尔光束之后送入起偏器，起偏器出射的线偏振贝塞尔光束透过第一半透半反镜并经过高数值孔径透镜照射在待检测物品；待检测物品反射的激光经过高数值孔径透镜后由第一半透半反镜反射到第二半透半反镜，激光透过第二半透半反镜之后进入检偏器，检偏器出射的激光照射到第一感光单元；第一感光单元获取激光光强以确定椭偏参数信息。该实施方式能够并行探测不同反射角、方位角的偏振特性。

摘要： 本发明公开了一种基于四次光强测量的Mueller矩阵椭偏仪椭偏参数测量方法及装置，依序包括激光光源(1)、第一偏振片(2)、基底(4)、第二偏振片(5)、四分之一波片(6)和光强探测器(7)，所述激光光源(1)发出的光经过固定角度为45度的所述第一偏振片(2)入射到所述样本薄膜上(3)，经所述样本薄膜(3)反射后的出射光经所述第二偏振片(5)和所述四分之一波片(6)后进入所述光强探测器(7)；按照以下偏振态特征态T

摘要： 本发明公开了一种Mueller矩阵型椭偏仪椭偏参数测量的优化方法，步骤(1)、根据光强测量的方差、PSG和PSA仪器矩阵，推导出待测样本Mueller矩阵16元素的测量方差，合理调整Mueller矩阵16个元素的估算方差，得到仅与椭偏参数估算直接相关的Mueller矩阵元素方差和的解析表达式；步骤(2)、在PSG和PSA矩阵相同的假设下，利用全局优化算法搜索出最优化仪器矩阵；步骤(3)、根据最优化仪器矩阵，进行光强采集，并计算得到对应Mueller矩阵各个元素的测量方差。与现有技术相比，本发明可以明显降低椭偏参数测量的方差，提升参数估算的精度和稳定性；操作简单、效果明显；与待测样品的具体Mueller矩阵无关，具有较好的普适性。

摘要： 本发明公开了一种光谱型椭偏仪椭偏角的校准方法，包括如下步骤：第一步，确定膜厚标准样片的材料；第二步，确定膜厚标准样片的薄膜厚度，使得在所述薄膜厚度下得到的椭偏角能够覆盖所需校准的光谱型椭偏仪椭偏角的范围；第三步，制作膜厚标准样片；第四步，使用多台标准光谱型椭偏仪进行比对测量，确定膜厚标准样片的椭偏角的标准值，即为定标；第五步，使用膜厚标准样片对所需校准的光谱型椭偏仪的椭偏角进行校准，椭偏角的测量误差由所需校准的光谱型椭偏仪的椭偏角测量值与椭偏角的标准值相比较确定。本发明能根据需要全面覆盖光谱型椭偏仪椭偏角的测量范围，校准准确可靠。

摘要： 本发明涉及椭偏仪或散射仪，包括光源(1)；偏振器(5)；光学照明系统(2，4)，适于朝向样品(6)引导入射偏振光束(11)；光波前分束器(20)，被布置为接收通过反射、透射或衍射产生的次级光束(12)，所述光波前分束器(20)被定向为形成三个准直分离光束；光学偏振修改装置(25)和光学偏振分离装置(26)，形成六个角度分离的光束；检测系统，适合于检测六个分离的光束；以及处理系统，适合于从中推导出椭圆偏振或散射测量。

摘要： 本发明涉及一种用于旋转器件型光谱椭偏仪系统的电机光谱仪同步方法，首先设置光谱仪积分时间为t以及采集帧数为n*N1,进行光谱采集并保存；从中提取所有周期内所有帧数在波长点λ2的光谱数据，并绘制光谱曲线图，得到包含有N1条光谱曲线的曲线图1，并计算曲线图1中光谱曲线线宽D；所述在波长点λ2的光谱数据的特征为该波长点在不同周期内的变化趋势为上下震动；然后对所述光谱仪积分时间t进行调制，并绘制光谱曲线图，若无论增加或减小积分时间，调制后的光谱曲线图中光谱曲线线宽均大于调制前的光谱曲线线宽D，则光谱仪积分时间t即为最佳积分时间，此时电机与光谱仪同步。