薄膜 综述 资料

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1、一、薄膜的厚度及折射率的测量方法椭圆偏振法(椭偏法)棱镜耦合法干涉法干涉法是利用相干光干涉形成等厚干涉条纹的原理来确定薄膜厚度和折射率的。根据光干涉条纹方程【l4I，对于不透明膜分光光度法、光电极值法和比色法等光学方法以及表面台阶仪法、称重法、石英振荡法和x光散射法等非光学方法都可以测量不同种类和范围的透明或非透明薄膜的厚度或折射率，上述介绍的三种测量薄膜厚度和折射率的光学方法都存在一定的测量精度、测量范围和局限性。且有一定的互补性。此外，还有分光光度法、光电极值法和比色法等光学方法以及表面台阶仪法、称重法、石英振荡法和x光散射法等非光学方法都可以测量不同种类和范围

2、的透明或非透明薄膜的厚度或折射率，因此，应根据待测薄膜的类型、性质、膜厚及折射率变化范围和所测量参数的精度要求及测量时间，合理选择测量方法和仪器。为了确保所测参数的准确度，最好采用两种或两种以上方法对同一样品进行辅助测量或相互验证，并根据条件和财力，选择适用的测试方法和仪器。薄膜厚度的测量薄膜是不同于其他物态（固液气、等离子体）的一种新的凝聚态，物质的第五态。薄膜就是薄层材料，分为气体薄膜，液体薄膜还有我们今天要讲到的固体薄膜（薄膜单体和附着在某种基体上的另一种材料的固体薄膜）各种介质，半导体和金属薄膜，在半导体工业，光学工业，其他机械工业以及很多科研项目中，日益广

3、泛的被应用。薄膜的“尺寸效应”的关系，薄膜厚度的不同，薄膜电阻率、霍尔系数、光反射率等等性质都会有所不同。因此，为了更好的研究物质结构及性能，这就希望对各种膜厚的测量和控制提供更为灵敏和准确的手段膜厚测量方法分类对于各种膜厚的测量，可采用各种方式方法，按照测量手段分为如机械的、电学的、光学的方法，其中以光学方法应用最为普遍。下面就来看看按这三种方法分类的膜厚测量方法有哪些：膜厚定义台阶仪、石英晶振、椭偏仪这三种测量方法测得的薄膜厚度，分别属于形状膜厚dT，质量膜厚dM，物性膜厚dP（P211）基片表面为S，薄膜的不在基片那一侧表面的平均表面称为薄膜的形状表面，ST；

4、将基片上构成薄膜的全部原子重新排列，使其密度与块状材料完全一样，而且均匀的分布在基片表面上，把此时得到的表面称为薄膜的质量表面，SM；在测量了薄膜的物理特性后，把具有同样物理性质而且宽度与长度与薄膜是一样的块状材料的表面称为薄膜物性表面，SP。（S,ST）组合距离为dT；（S,SM）组合距离为dM；（S,Sp）组合dp；通常dT>=dM>=dP下面，我们就重点来看看这三种测量仪器是如何实现膜厚测量的。台阶仪台阶仪（金属触针、位移传感器、放大器)、电脑差动变压器式光洁度计的触针部分位移传感器：阻抗变化式，差动变压式，压电放大式等台阶仪测量原理••台阶法（触针法）：这是

5、将表面光洁度测量移用与薄膜厚度测量的一种方法。•测量具体过程：金刚石触针——表面上移动——触针跳跃运动——高度的变化由位移传感器转变成电信号——直接进行读数或由记录仪画出表面轮廓曲线。•膜厚测量时，需薄膜样品上薄膜的相邻部位完全无膜，形成台阶(两种方法：遮盖、腐蚀)。当触针横扫过该台阶时，就能通过位移传感器显示出这两部分之间的高度差，从而得到形状薄膜值dT。优缺点优点•迅速测定薄膜的厚度及其分布•可靠直观•具有相当的精度缺点•不能记录表面上比探针直径小的窄裂缝、凹陷•由于触针的尖端直径很小，易将薄膜划伤、损坏因此这种方法对具有较高硬度的薄膜(SiO2、TiN等）适用

6、。面对柔软薄膜则必须采用较轻质量、较大直径的触针，才能不使薄膜划伤和避免因膜材粘附在触针尖上而形成误差。现已有试制成功可用于冰晶石、硫化锌、铝等软质光学膜厚测量的台阶仪。