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前言： 基于光（紫外到紅外）的光學(xué)特性的技術(shù)廣泛使用了多層光學(xué)涂層[1]。要想成功設(shè) 計(jì)和制造光學(xué)涂層，需要獲得準(zhǔn)確可靠的層狀薄膜結(jié)構(gòu)的折射率、吸收系數(shù)和厚度 信息。 無(wú)損檢測(cè)方法是成功研究薄膜結(jié)構(gòu)特性的方法。表征層狀薄膜結(jié)構(gòu)的基本方法 與表征散裝材料的光學(xué)技術(shù)截然不同。通常采用橢圓光度法來(lái)表征薄膜的光學(xué)特 性，該方法是一種基于樣本反射光偏振態(tài)分析的光學(xué)技術(shù)。現(xiàn)在還有另一種多用途 無(wú)損光學(xué)技術(shù)可供選擇 ― 多角度分光光度法[2, 3]。 入射偏振光反射率和透射率的光譜和角函數(shù)由配備相應(yīng)附件的分光光度計(jì)獲得。

但是，光學(xué)參數(shù)很大程度上取決于 • 基底和薄膜的生長(zhǎng)條件 • 薄膜的均勻性 • 基底的均勻性和 • 光學(xué)特性[4, 5] 我們期望薄膜在整個(gè)結(jié)構(gòu)壽命期間保持其均勻性。 本項(xiàng)工作的目的是，采用配備了*的自動(dòng)化全能型測(cè)量附件 包 (UMA) 的 Agilent Cary 5000 分光光度計(jì)測(cè)定薄膜的以下參 數(shù)：厚度 (d)、折射率 (n) 和消光系數(shù) (k)。

 

 實(shí)驗(yàn)部分 配備 UMА 的 Cary 5000 分光光度計(jì)可在無(wú)人值守的情況下自 動(dòng)執(zhí)行以下測(cè)量： • 以 0.02° 的小步長(zhǎng)間隔測(cè)量反射率 R（入射光角度 5–85°）和透射率 T（入射光角度 0–85°） • 在一個(gè)工作序列內(nèi)測(cè)量不同角度和偏振態(tài)的 T 和 R • 190–2800 nm 工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)的非偏振光 • 250–2500 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)的 s- 和 p-偏振光 因此，無(wú)需移動(dòng)樣品就可獲得所有相關(guān)信息。配備 UMА 的 Cary 5000 是一款通用型測(cè)量系統(tǒng)，無(wú)需使用多個(gè)控制臺(tái)、無(wú) 需進(jìn)行多次更換和/或使用多種配置。該系統(tǒng)可提供高質(zhì)量數(shù) 據(jù)，從樣品的同一區(qū)域中測(cè)得所有特性數(shù)據(jù)。該附件的巨大優(yōu) 勢(shì)在于，其通過(guò)改變?nèi)肷涔獾钠瘢诓煌娜肷涔饨嵌认拢?針對(duì)樣品的同一區(qū)域測(cè)量樣品的光學(xué)特性。UMA 附件由固定 光源、可 360° 旋轉(zhuǎn)的樣品支架以及單獨(dú)的檢測(cè)器組成。檢測(cè) 器可在水平面內(nèi)圍繞樣品移動(dòng)。 薄膜的折射率和厚度采用雙角度光入射進(jìn)行表征[6]。此方法對(duì) 光譜范圍有一定要求，即，在該光譜范圍內(nèi)，薄膜為透明的或 幾乎不吸收光。

結(jié)果與討論 ：測(cè)量了兩個(gè)樣品，每個(gè)樣品具有不同類(lèi)型的基底（在可見(jiàn)波 段內(nèi)透明或不透明）：石英基底（可見(jiàn)光范圍內(nèi)透明）上的 Zr-Si-B-(N) 納米復(fù)合涂層薄膜[7]，(001) 單晶硅基底（可見(jiàn)光范 圍內(nèi)不透明）上的鈮酸鋰 LiNbO3 層狀結(jié)構(gòu)樣本[8, 9]。兩種結(jié)構(gòu)都采用高頻磁控濺射生成。在此方法中，根據(jù)基底 透射光的能力來(lái)選擇要測(cè)量的參數(shù)：對(duì)于透明基底，測(cè)量透 射率；對(duì)于不透明基底，測(cè)量反射率。

 

結(jié)論：采用配備全能型測(cè)量附件包的 安捷倫Cary 5000 分光光度計(jì)測(cè)量了兩 種樣品的折射率。 其中一個(gè)樣品為納米復(fù)合涂層：石英基底（可見(jiàn)光范圍內(nèi)透 明）上的 Zr-Si-B-(N) 薄膜。第二個(gè)樣品為單晶硅基底（可見(jiàn) 光范圍內(nèi)不透明）上的鈮酸鋰 LiNbO3 層狀結(jié)構(gòu)。 計(jì)算出了兩個(gè)樣品的折射率，準(zhǔn)確度為 ±0.01。根據(jù)所測(cè)定的 折射率，計(jì)算了兩個(gè)樣品的薄膜厚度。