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透射光谱法测量薄膜参数的研究

作 者: 刘细成
导 师: 王植恒
学 校: 四川大学
专 业: 光学
关键词: 透射光谱 模拟退火算法 薄膜参数 光学常数
分类号: O484.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2003年
下 载: 406次
引 用: 9次
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内容摘要


如何精确地测定薄膜的参数,一直是薄膜工作者非常关注的课题。在众多测量薄膜参数的方法中,透射光谱法备受人们的推崇。这主要是因为该方法具有测试简单、操作方便、测试范围广及精度高等诸多优点。然而制约该方法应用的瓶颈仍然是很难根据所测的光学量来直接求解薄膜的参数和令人头疼的解的多值性问题。 本论文就透射光谱法测量薄膜的参数进行了较为详细、系统地研究。用极其简单的形式给出了经电磁理论严格推导出来的透射率公式,该公式包含了影响透射光谱的大部分薄膜和基底的参数。提出了一种用透射光谱和模拟退火算法一次性同时确定薄膜多个参数的新方法,该方法是根据所测的光谱数据,通过解联立方程组来反演计算出薄膜参数的。一方面,它很好地解决了解的多值性问题;另一方面,它不依赖于干涉条纹及透明区的存在,可以利用所有的光谱测量数据,因而适合于处理各种不同的透射光谱。文中结合实例阐述了该方法在透明薄膜和吸收薄膜测量中的应用及其应注意的问题,无论是计算模拟还是实际测量都取得了满意的结果。根据模拟退火算法编制的一系列计算软件能在大面积内快速搜索,无须给定初始值,只要给定收敛区间,就能对可疑的点进行逐次逼近,直至搜索到一组最佳的薄膜参数值。该系列计算软件具有计算收敛速度快,收敛性好,精度高等特点。这就为在对待测薄膜了解不多的情况下求解溥膜的参数提供了可靠有力的计算工具,从而避免了因初始值设置不当而导致计算结果收敛性差或根本搜索不到真正的薄膜参数值等问题。文中最后还对测试过程中的随机误差进行了分析,通过计算模拟说明了随机误差对薄膜参数的求解精度影响很小。

全文目录


第一章 绪论  8-19
  1.1 薄膜技术的发展及应用  8-9
  1.2 薄膜参数的测试方法  9-12
  1.3 研究意义和本文内容  12-13
  参考文献  13-19
第二章 透射光谱法  19-29
  2.1 测量原理  19-23
  2.2 测量装置  23-24
  2.3 透射光谱法的主要优点  24-27
  2.4 小结  27
  参考文献  27-29
第三章 模拟退火算法求解薄膜参数的应用研究  29-40
  3.1 薄膜参数的求解方法  29
  3.2 优化算法介绍  29-32
  3.3 模拟退火算法在求解薄膜参数中的应用  32-37
    3.3.1 模拟退火算法的原理  32-33
    3.3.2 模拟退火算法在处理透射光谱测量数据中的应用  33-37
  3.4 小结  37-38
  参考文献  38-40
第四章 透明薄膜的测量  40-48
  4.1 所测的薄膜较厚,且在所测的波段色散较小  40-45
  4.2 所测的薄膜较薄,或在所测的波段色散较大  45-46
  4.3 小结  46-47
  参考文献  47-48
第五章 吸收薄膜的测量  48-57
  5.1 在所测波段忽略薄膜的色散和吸收的变化  48-50
  5.2 在整个光谱区内均考虑薄膜的色散和吸收的变化以及表面粗糙度的影响  50-56
    5.2.1 分段求解  51-54
    5.2.2 同时求解  54-56
  5.3 小结  56
  参考文献  56-57
第六章 误差分析  57-60
  6.1 薄膜参数的误差来源  57
  6.2 随机误差分析  57-59
  参考文献  59-60
第七章 总结  60-61
附录  61-62
致谢  62-63
声明  63

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的性质
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