椭偏光法测量薄膜的厚度和折射率毕业论文

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1、椭偏光法测量薄膜的厚度和折射率【引言】【实验目的】1.了解椭偏光法测量薄膜参数的原理和实验原理。2.初步掌握反射型椭偏仪的使用方法。3.测量介质薄膜样品的厚度和折射率，以及硅的消光系数和复折射率。【实验原理】【实验仪器】本实验使用多功能激光椭圆偏振仪，由JJY型1¢分光计和激光椭圆偏振装置两部分组成，仪器安装调试后如图19.6所示，其各部件功能如下：光源：包括激光管和激光电源。激光管装在激光器座上，可以作水平、高低方位角调节和上下升降调节，发射632.8nm的单色光1.He-Ne激光管2.小孔光闸3.平

2、行光管4.起偏器5.1/4波片6.被测样品7.载物台8.光孔盘9.检偏器10.塑远镜筒11.白屏镜 小孔光闸：保证激光器发出的激光束垂直照射在起偏器中心。起偏器：产生线偏振光，读数头度盘刻有360个等分线，格值为1°，游标度数为0.1°，随度盘同步转动，其转角可在度盘上读出。1/4波片：将线偏振光补偿为等幅椭圆偏振光，装在起偏器前端，与起偏器共用游标。其读数为读数头度盘内圈刻度值。载物台：支承被测样品，其使用调节方法见分光计说明书。光孔盘：为防止杂散光进入检偏器而附设，可自由转动，并具有读数标尺，但它的

3、方向对实验并无影响。检偏器：与起偏器结构相同。望远镜筒与白屏目镜：观察反射光状态。【实验内容及数据】1.按调分光计的方法调整好主机.2.水平度盘的调整.3.光路调整.4.检偏器读数头位置的调整和固定.5.起偏器读数头位置的调整与固定.6.波片零位的调整.7.将样品放在载物台中央,旋转载物台使达到预定的入射角70°即望远镜转过40°,使反射光在白屏上形成一亮点.8.分别用快速法，建表法，作图法测量硅衬底的薄膜折射率,薄膜基厚度和厚度周期.9.改变入射角，在入射角为65°，60°时再测两次。数据记录如下：氦

4、氖激光器硅衬底入射角70°薄膜折射率薄膜基厚度/nm厚度周期/nm快速法1.495168.10272.11建表法1.495168.10作图法1.490168入射角65°薄膜折射率薄膜基厚度/nm厚度周期/nm快速法1.504165.90263.61建表法1.504165.90作图法1.500166.0入射角60°薄膜折射率薄膜基厚度/nm厚度周期/nm快速法1.479170.10263.9建表法1.478170.30作图法1.475170.0【实验拓展补充思考】由于波片快、慢轴分量的相位差不严格为π/2

5、，也就是光路中存在补偿的偏差δ1，在安装调整过程中1/4波片快轴与入射面夹角不严格为60°，存在偏差δ2，最后起偏角P和检偏角A还可能存在零点误差δP和δA，这都是φ和△测量中的系统误差。分析表明是δ1系统误差的二级小量可以忽略，用两个不同消光位置的测量值求平均可以消除δA引入的误差，而δP和δ2对仪器的使用误差不可忽视，仪器使用中应确定椭偏仪器误差θ=δP+δ2，并用测得的值对其样品的测量结果进行修正。椭偏仪可以测量漫反射粗糙而薄的膜的厚度和折射率，实验表明，入射角较大时，测量误差较小，可用“多角入射

6、法”直接判断膜厚周期的整数倍，从而求得薄膜的真实厚度。但对于漫反射系数和粗糙面厚度的确定还存在一些问题需要深入探讨。【参考文献】[1][英]希文斯.O.S著，尹树百译.固体薄膜的光学性质[M].背景：国防工业出版社，1965[2]莫党、陈树光、黄炳忠.Si-SiO2膜的椭圆偏振光谱[J].物理学报，1980,29（5）：673-676袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇

7、葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇

8、肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇