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椭偏法测量光学薄膜参数的理论研究与分析

作　者: 胡洪义
导　师: 李德昌
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 光学薄膜椭圆偏振测量光学常数薄膜厚度模拟退火算法
分类号: O484.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 2次
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内容摘要

椭圆偏振测量是一种通过分析偏振光在待测薄膜样品表面反射前后的偏振态的改变来获得薄膜材料的光学常数和薄膜厚度的高精度、非接触测量方法。但是通过椭圆偏振测量只能得到椭偏参数Δ和Ψ,由椭偏参数求解薄膜结构参数的椭偏方程是一个超越方程,很难得到精确的解析解,因此一般采用数值反演迭代不断逼近测量数据,将最优解作为测量结果。本文对椭圆偏振光谱测量的数据处理进行了研究。研究了光学薄膜系统模型(结构模型和色散模型)的建立问题,通过模型计算,分析了椭偏参数的灵敏度区域与薄膜参数(折射率n、消光系数k和膜厚d)以及入射角的关系;将广泛用于求解复杂系统优化问题的模拟退火算法引入到椭偏测量数据的处理中来;本文中还对椭偏仪自带的标准薄膜样品、没有镀膜的玻璃基底样品和在玻璃基底上镀单层TiO2膜的样品的椭偏参数通过模拟退火算法进行数据处理,验证了算法的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章前言  7-13
  1.1 椭偏技术发展简史  7-8
  1.2 椭偏技术在我国的发展  8
  1.3 椭偏技术的优势  8-9
  1.4 椭偏技术的应用  9
  1.5 椭偏技术的发展趋势  9-11
  1.6 本文的主要研究工作  11-13
第2章光学薄膜椭圆偏振测量的基本原理  13-21
  2.1 菲涅尔反射系数  13-16
    2.1.1 光在两种均匀、各向同性介质界面上的反射  13-14
    2.1.2 光在介质薄膜上的反射  14-16
  2.2 椭圆偏振测量原理  16-20
    2.2.1 光在薄膜表面反射对偏振态的改变  16-18
    2.2.2 反射系数比与椭偏参数  18-19
    2.2.3 椭偏分析  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章光学薄膜系统的模型  21-37
  3.1 建立适当模型  21
  3.2 建立薄膜系统模型  21-26
    3.2.1 结构模型  22-23
    3.2.2 色散模型  23-25
    3.2.3 模型参数的相关性  25-26
  3.3 测量灵敏度区域  26-35
    3.3.1 椭偏参数随薄膜参数变化时灵敏度的比较  26-28
    3.3.2 椭圆偏振测量中的薄膜厚度  28-31
    3.3.3 选择合适的入射角  31-35
  3.4 选择合适的模型参数的初始值  35
  3.5 本章小结  35-37
第4章椭圆偏振测量的数据处理  37-49
  4.1 椭偏测量数据处理概述  37-39
  4.2 模拟退火算法的思想和基本原理  39-40
  4.3 评价函数  40
  4.4 模拟退火法计算薄膜参数  40-43
    4.4.1 模拟退火算法计算薄膜参数的原理  40-42
    4.4.2 模拟退火算法的参数选择  42-43
  4.5 拟合结果评价  43-44
  4.6 数据处理程序设计  44-47
  4.7 本章小结  47-49
第5章薄膜样品参数的拟合计算  49-59
  5.1 薄膜样品  49
  5.2 薄膜样品光学参数的计算  49-57
    5.2.1 标准样品的椭偏参数  49-52
      5.2.1.1 模型建立  50
      5.2.1.2 椭偏数据拟合分析  50-52
    5.2.2 玻璃基底样品的椭偏参数  52-55
      5.2.2.1 模型建立  52
      5.2.2.2 椭圆数据拟合分析  52-55
    5.2.3 单层TiO_2模样品的拟合计算  55-57
  5.3 本章小结  57-59
第6章全文总结  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表的文章  67-68

椭偏法测量光学薄膜参数的理论研究与分析

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