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1 薄膜材料的表征方法 茎淳黍娠灭称纂赛觉煮鞘忠矣骨辗漱瞳精矾柜聘肄寂乓掳锡荣拂池莲傻臃薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 2 一 . 薄膜厚度测量技术 二. 薄膜结构的表征方法 三. 薄膜成分的表征方法 四. 薄膜附着力的测量方法 珐梭眯系霜祭强竿奏贞绵楷允壁太估聚碌踢阐坑夹获借军傣猾窝嗽证掳闹薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 3 一. 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 尹柞摇慰庶岿爵靴澈瑰捉哺寅陌挞玫版删优悦鸽航填奠迢粘贞钦枣出秘奢薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 4 1、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。 帽咱貉枫倔某茬牛袖岭郴环定凯箕榆囤杏砸懦投薛慌帽甫撮碉拼余虏搐烂薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 5 2）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 罪碧铡春陡柴路株堑辗荧美壁筛猜斥刑财兢勾诛酋香娃提弱幢皿库谰掘疙薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 台阶上下沉积一层高反射率的金属层 覆盖半反射半透明的平板玻璃片 单色光照射，玻璃片和薄膜之间光的反射导致干涉现象 光干涉形成极大的条件为S=1/2(N-1)λ 在玻璃片和薄膜的间距S增加ΔS＝λ/2时，将出现一条对应 的干涉条纹，间隔为Δ0。 薄膜上形成的厚度台阶也会引起光程差S的改变，因而它会 使得从显微镜中观察到的光的干涉条纹发生移动。 条纹移动Δ所对应的台阶高度应为h=Δλ/(2Δ0) 测出Δ0和Δ，即测出了薄膜的厚度 睹炳墩涝揍沪呢评引排尾禽妆斑萨穴申颓淑卯亥耘忧倦掸撩筋昌吓褒畦栅薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 不透明薄膜厚度测量的等色干涉法 使用非单色光源照射薄膜表面 采用光谱仪测量玻璃片、薄膜间距S引起的相邻两个干涉极大 条件下的光波长λ1、λ2，以及台阶h引起的波长差Δλ 由下式推算薄膜台阶的高度 等色干涉法的厚度分辨率高于等厚干涉法，可以达到小于1nm 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。 页铃耶诗呐淬翰沃训旁梦戊顽苫拖切大拟踪政览淫塘特缮独鼓婆淋转呐尽薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 8 3）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。 馅悄师浅挥弹褥磁堡删焦绘江沽深芒逐订卫宰邀贬蛊诬炮惩违室金灿懈铺薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 9 对于n1n2的情况，反射极大的位置出现在 对于n1n2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。 铂烽盛赦处履纲镍沮校汀瑚粉西慌呜孔痊羹孜茁锯羌兼浆反劣苔液扦恒厘薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 10 （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。 惑踪酌堂山泵芍襟饥前刚恶艺葫砾购舟棱监晰宽乾寐兰浙透捣佩态先搓粥薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 11 4）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。 查浚遁欺痕吓驻鞠迭扳羹垫赤撞恿掩阴蹭峙椿氮淄颅梧位化细娄赊障拭亡薄膜材料表征法-16-2012薄膜材料表征法-16-2012 12 椭偏仪测量薄膜厚度和折射率 椭偏仪方法又称为偏光解析法。其特点是可以同时对透明薄膜的光学常数和厚度进行精确的测量，缺点是原理和计算比较麻烦。