薄膜材料的表征方法讲义.ppt

+薄膜材料的表征方法第一节薄膜厚度测量技术第二节薄膜结构的表征方法第三节薄膜成分的表征方法第四节薄膜附着力的测量方法2第一节薄膜厚度测量技术1、薄膜厚度的光学测量方法2、薄膜厚度的机械测量方法31、薄膜厚度的光学测量方法1)光的干涉条件观察到干涉极小的条件是光程差等于(N+1/2)λ。42)不透明薄膜厚度测量的等厚干涉条纹(FET)和等色干涉条纹(FECO)法等色干涉条纹法需要将反射镜与薄膜平行放置,另外要使用非单色光源照射薄膜表面,并采用光谱议分析干涉极大出现的条件。53)透明薄膜厚度测量的干涉法在薄膜与衬底均是透明的,而且它们的折射率分别为n1和n2的情况下,薄膜对垂直入射的单色光的反射率随着薄膜的光学厚度n1d的变化而发生振荡。6对于n1>n2的情况,反射极大的位置出现在对于n1<n2的情况,反射极大的条件变为为了能够利用上述关系实现对于薄膜厚度的测量,需要设计出强振荡关系的具体测量方法。7(1)利用单色光入射,但通过改变入射角度(及反射角度)的方法来满足干涉条件的方法被称为变角度干涉法(VAMFO),其测量装置原理图如图。(2)使用非单色光入射薄膜表面,在固定光的入射角度的情况下,用光谱仪分析光的干涉波长,这一方法被称为等角反射干涉法(CARIS)。注意:以上测量薄膜厚度的方法仅涉及到薄膜厚度引起的光程差变化以及其导致的光的干涉效应。84)薄膜测量的椭偏仪(Ellipsometer)法椭圆偏振测量(椭偏术)是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法,其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。椭圆偏振测量的应用范围很广,如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等,也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。结合计算机后,具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。9实验原理:在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后,光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的。通常,设介质层为n1、n2、n3,φ1为入射角,那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉。10