基于光度法及混合法的自动椭偏仪研究

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1、华南师范大学硕士学位论文摘要椭圆偏振测量是通过分析偏振光在待测薄膜样品表面反射前后偏振状态的改变来获得薄膜材料的光学性质和厚度的一种光学方法。由于椭偏测量精度高和灵敏度高，具有非破坏性和非扰动性，被广泛应用于光学工业、电子工业、金属材料工业、化学工业及物理学、化学、生物学和医学研究等许多领域中。本项目的研究内容涉及光机电算多学科的技术，是一个综合性的复杂探测系统。针对HST—l型椭偏仪存在的缺点和不足之处，对仪器系统进行了深入的研究，研究系统各个器件的运行参数和性能，使之最优化，能够达到更好的性能。本文

2、工作成果主要有以下几个方面：(1)构建了一套自动化椭圆偏振测量系统样机，研究了光机系统的各个组成部分，如光源、光学元件和光路等的特点及其对测量精确度的影响。(2)根据椭偏光度法原理，从理论上分析了光学元件不完善引入的误差，给出了影响光度法测量准确度的数据处理的修正公式，其中包括：光强本底噪声的消除、起偏器和检偏器的消光比影晌、随机噪声的衰减等。(3)在理论及实验上尝试了在一次测量中使用光度法和消光法联合运用的可行性，缩短了测量时间提高了测量的准确度。(4)采用vc++软件平台，从新设计了主机测量和椭偏数

3、据处理软件，保证了单层薄膜光学参数的反演精度。(5)完成了样机的安装和调试及主从机通讯接口的升级工作，发挥USB接口的即插即用和传输速度高等特点。(6)提出了双傅立叶变换，使光度法测量更加稳定和精确。(7)实现了样机的实时在线测量，数据处理和显示，为薄膜生长的实时监控提供了条件。华南师范大学硕士学位论文摘要(8)为了缩短测量时间，优化了查表法和直接计算法程序。使得光度法测量时间缩短为2～6秒。(9)对样机进行了大量的试验测试，测试表明样机工作稳定可靠精确度比HST—l型有所提高，适合于各种基底表面薄膜的

4、测量。关键词：椭偏测量法，光度法，混合法，步进电机，薄膜光学特性—塑堕墨兰堡主兰壁望苎垒!!!坠!!ABSTRACTE11ipsometryisanopticaltechnologywithwhichweareabletoinspectopticalpropertiesandthicknessoffilm．AnditsoperatioBdependsontheanalysisofthepolarizationalteredbeforeaswellasafterpolarizedlightreflecti

5、nguponthefilm．Owningtoitsbrilliantprecision，sensibility，non—destructivenessandHOD—perturbation，theellipsometryiswidelyappliedintothefieldssuchastheopticalindustry，electronicindustry，metalindustry，chemicalindustryaswallasphysics，chemistry，biologyandmediei

6、neete．TheProJectconcerningmultiPledisciPlinesofoPtics，meehanies，electronicsandcamputation，makesasoundinvestigationjntathesYstemoftbeinstru埘entwiththeaimatshortcomingsexistinginHST一1．Theresearchonperformanceofa11partswithiothesYstemenablestheresearchersto

7、knowhowtorunitinitsbesteondition．TheJobdoneinthisthesisisasfollows：(1)Asystemofautomatedprototypeellipsometerisconstructed。witharesearchoneharactersofallpartsoftheverysystemsuchas1ightSOUrce，opticalelementsandpathsaswellastheirinfluenceupontheprecisionof

8、measuring：(2)Aecordingtotheprincipleunderlyingthephotometricmethod，thisthesisimprovesthedataprocessingrevisionformula，whichbettersprecisionoftheformermethodbyeliminatingnoiseofenvironmental1ight，reducingrandomnoisesandmodi