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硅纳米晶体与铁电薄膜的椭偏光谱研究

作　者: 陈一鸣
导　师: 张荣君；陈良尧；郑玉祥；王松有；李晶
学　校: 复旦大学
专　业: 光学
关键词: 椭圆偏振光谱光学常数介电函数硅纳米晶体铁电薄膜
分类号: O484.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

椭偏光谱测量是一种非接触、非破坏性的光学分析技术,由于其十分适合薄膜测量,因此椭偏光谱测量是研究薄膜材料光学性质的重要手段。为此,本文选取采用椭偏测量技术对硅纳米晶体和Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂（BNdT）铁电薄膜进行光学性质的研究作为主要内容:1.硅纳米晶体是尺度在数个纳米范围内的硅晶体颗粒,因其良好的光致发光性质而被广泛地研究。采用SiO/SiO₂周期膜层结构并高温退火的方法制备多个具有不同尺寸、镶嵌在SiO₂基质中的硅纳米晶体样品,并对样品进行光致发光光谱（Photoluminescence,即PL）与椭偏光谱的测量。PL谱证实硅纳米晶体具有均匀一致的尺寸,采用有效介质近似与Lorentz色散模型进行椭偏参数分析,获得了不同尺寸的硅纳米晶体的复介电函数。与体材料硅相比,硅纳米晶体复介电函数的幅值有较大的下降,并且尺寸越小介电函数的幅值下降越多,同时晶体的尺寸使介电函数虚部的峰值位置发生移动,相同尺寸的硅纳米晶体其介电函数虚部具有相同的峰值位置。对采用电子束蒸发制备硅纳米晶体进行了探讨。采用原子力显微镜（Atomicforce microscope,即AFM）、PL光谱以及椭偏光谱测量对制备的样品进行表征与分析,证明电子束蒸发制备硅纳米晶体是可行的,但需要在靶材控制、电子束调节和挡板切换等具体实验中进行改进。2.对BNdT铁电薄膜进行椭偏光谱测量,根据铁电薄膜在不同光谱范围内吸收的强弱采用不同的色散模型分别进行拟合,从而获得280 nm～820 nm光谱范围内BNdT铁电薄膜的光学常数,并且两种不同的拟合方法所获得的光学常数在光谱分段的过渡区域有着较好的一致性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
第一章绪论  6-13
  1.1 椭偏光谱测量技术的发展与应用  6-8
  1.2 硅发光研究与硅纳米晶体  8-10
  1.3 铁电性与铁电薄膜  10-12
  1.4 本论文的研究内容  12-13
第二章椭偏光谱测量与分析原理  13-26
  2.1 椭偏光谱测量原理  13-16
    2.1.1 材料的光学常数与Kramas-Kronig关系  13-15
    2.1.2 菲涅尔公式和椭偏参数的推导  15-16
  2.2 椭偏仪的构造和椭偏参数分析  16-21
    2.2.1 RAP型椭偏光谱仪结构与原理  17-18
    2.2.2 椭偏光谱的分析方法  18-21
  2.3 光学色散模型  21-26
    2.3.1 常用的光学色散模型  22-24
    2.3.2 有效介质近似  24-26
第三章硅纳米晶体光学性质的研究  26-34
  3.1 硅纳米晶体研究现状  26-27
  3.2 样品制备与测量  27-30
  3.3 椭偏分析与光学性质的研究  30-32
  3.4 小结  32-34
第四章电子束蒸发制备硅纳米晶体的研究  34-42
  4.1 样品制备  34-35
  4.2 样品表征与测量  35-40
  4.3 小结  40-42
第五章 BNdT铁电薄膜的椭偏光谱研究  42-49
  5.1 铁电薄膜的性质与研究现状  42
  5.2 样品制备与椭偏参数的测量  42-43
  5.3 椭偏参数拟合与讨论  43-48
  5.4 小结  48-49
第六章工作总结  49-51
参考文献  51-54
攻读硕士学位期间发表论文  54-55
致谢  55-57

硅纳米晶体与铁电薄膜的椭偏光谱研究

内容摘要

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