SiO2与TiO2光学薄膜制备及其椭偏测量.pptVIP

模板来自于 / * 模板来自于 * 模板来自于 * 模板来自于 * 模板来自于 * 模板来自于 * SiO2与TiO2光学薄膜的制备及其椭偏测量 光学薄膜概述及发展现状 02 椭圆偏振原理及概述 03 结论 06 答辩提纲 结果与讨论 05 实验设计 04 01 研究的目的及意义 随着光学薄膜技术在电子元器件、航天技术以及光学仪器等方面广泛的应用,光学薄膜的光学参数(折射率n、吸光系数k和薄膜厚度d)的准确测量逐渐成为薄膜研究的重要方向。本文采用椭圆偏振测量的方法测量光学薄膜的性能，主要是因为椭圆偏振仪测量过程中具有非接触、非破坏性、测量精度高等优点。在光学薄膜中，性能比较优异的薄膜是SiO2、TiO2光学薄膜，它们具有非常高的化学稳定性和机械强度性能。因此，本文选择这两种薄膜，通过溶胶-凝胶、浸渍提拉法来制备薄膜，然后用椭圆偏振法测量这两种光学薄膜的参数性能。 研究的目的及意义 光学薄膜的概述及发展现状 光学薄膜，一种非常重要的光学元件。 光学薄膜是一种在光在传播路径过程中，附着在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层，可以通过分层介质膜层时的反射、透射、折射和偏振等特性，从而达到人们想要的在某一个或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊形态的光。 具有反射、减反射、光谱调控功能，是光学系统中的相位调控、偏振调控以及光电热等功能中的调控元件。 物理气相沉积法 1 离子束辅沉积法 2 反应离子镀膜法 3 气相混合蒸发法 4 溶胶-凝胶法 5 光学薄膜的概述及发展现状 1 布儒斯特角法 2 棱镜耦合法 3 光谱反演计算法 4 椭圆偏振法 光学薄膜的概述及发展现状 椭圆偏振原理及概述 椭圆偏振法是利用一束入射光照射样品表面，通过检测和分析入射光和反射光偏振状态，从而获得薄膜厚度及其折射率的非接触测量方法。 如图所示，当一束偏振光在样品表面反射后，可将其分解成在两个互相垂直的方向上的分量波：振动面平行于入射面的光称为p波，振动面垂直于入射面的光成为s波。 椭圆偏振原理及概述 椭圆偏振光法需要测定两个参数Δ和ψ，Δ的物理意义为反射前后p波、s波相位相差的差别；ψ称为偏振角，tgψ代表反射前后p波、s波振幅比比值正切值的变化；γ为反射光与入射光振幅之比，则通过Fresnel系数γp、γs和反射表面的光学常数n=n-ik，可将这些参数用下述方程来描述： 通过测量得到的两个参数Δ和ψ，用相关软件对测量数据进行处理，最后得到得到待测样品的厚度、折射率和吸光系数等参数。 椭圆偏振原理及概述 如上图所示，SC630全自动椭圆偏振光谱仪包括以下三部分：椭圆偏振仪主机；控制箱（包括单仪）；计算机。中间的部分便是椭圆偏振仪主机部分，它是由入射臂、出射臂、准直用激光器支架、样品台、角度计和支架组成的。 实验设计 实验分为两部分，分别是薄膜的制备和薄膜的椭偏测量。 实验中用到的仪器和药品如下表： 仪器或药品名称 分子式 规格 生产厂家 全自动椭圆偏振光谱仪 — SC630 上海三科仪器有限公司 精密增力电动搅拌器 — JJ-1 常州国华电器有限公司 真空电阻炉 — — 辽宁省爱发科中北真空有限公司 自制的浸渍提拉机 — — — 钛酸丁酯 Ti(OC4H9)4 500ml 天津市光复精细化工研究所 硅酸乙酯 Si(OC2H5)4 500ml 天津市光复精细化工研究所 无水乙醇 C2H5OH 500ml 天津市富宇精细化工研究所 盐酸 HCl 36%100ml 泰州市茶马商贸有限公司 蒸馏水 H2O 500ml — 薄膜的制备 1、清洗烧杯，并烘干；配制0.3%的盐酸溶液 2、取一定量的钛酸丁酯或硅酸乙酯加入到无水乙醇中 3、用搅拌器搅拌，并向溶液中缓慢加入盐酸和蒸馏水 4、20min后停止搅拌，得到SiO2、TiO2溶胶溶液 薄膜的制备 用左图设计的浸渍提拉机以一定的提拉速度将垂直插入到配制好的溶液中的载波片提拉到空气中，待干燥后，再用440摄氏度的真空电阻炉进行培烧，从而制得薄膜。 薄膜的椭偏测量 按照SC630全自动椭圆偏振光谱仪的操作过程，在机器预热结束后，将待测样品放在样品台上，待计算机完成初始化后，对样品进行样品垂直。所有的调整结束后，点击实验开始，设置测量角度分别为40度、50度和60度，测量波长的范围为250～1700nm，测量间隔为10nm，设置结束后开始数据测量。 数据测量结束后，将数据保存到自定义的文件夹中，将显示图谱的窗口关闭，点击试验窗口，打开刚才保存的数据，就可以点击生成数据窗口，同时在图谱窗口显示出实验数据图谱和理论数据图谱。 结果与讨论 数据处