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标题: 怎样估算折射率和膜厚（新） [打印本页]

作者: sery1234 时间: 2011-3-26 10:33
标题: 怎样估算折射率和膜厚（新）
图片重新换个格式了。欢迎大家讨论。

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作者: sery1234 时间: 2011-3-26 10:34
镀个较厚一点的单层膜，根据极值点（膜比基底折射率高的看极小值，膜比基底折射率低的看极大值，并且选取长波段的极值点，因为在长波段折射率色散小）估算出膜层的折射率，该点的反射率，根据薄膜光学原理，相当于单个四分之一光学厚度的膜厚（单层四分之一光学厚度的薄膜等效折射率为n^2/ng,n为膜的折射率，ng为基底折射率)的反射率。算出折射率后，再判断极值级次，根据这个级次就可算出膜厚。现在举一例子加深理解。

图中基底折射率为1.52，该曲线的透过率极大值是空白玻璃的透过率，说明镀的膜没有起增透作用，判断膜的折射率应该大于基底的折射率，所以我们要选极小值点的反射率来分析薄膜的折射率（选极大值等于在分析空白玻璃，因为是偶数个四分之一膜厚，等同虚设层），为选色散小的区域，可以找到最长波段的极小值为1184nm，透过率为80.08%。设空白基底的单面透过率为T1，镀有膜层侧的单面透过率为T2，总和透过率，也就是所测透过率为T，则有关系式1/T=1/T1 + 1/T2 - 1(大家可以自己推算，就是简单的等比数列叠加，可先算出R1，R2和R的关系式　R＝(R1＋R2－2R1R2)/(1-R1R2),然后用1-Rx代替Tx），在这儿T1=95.742%, T=80.08%, T2为未知数，代入后得出T2＝83.037%，于是R2＝1－T2＝16.963%，R2＝(n^2/ng-1)^2 / (n^2/ng +1)^2 ，n=sqrt(ng*(1+sqrt(R2))/(1-sqrt(R2) )=1.910，这就是膜层的折射率
然后来算膜厚。首先判断透过率曲线的级次，在脑中要明确的是，当膜的折射率大于基底时，所有的极小值都是奇数个四分之一膜厚，当膜的折射率小于基底时，所有的极大值都是奇数个四分之一膜厚，根据前面分析，这儿当然是极小值啦。如果没有折射率色散，相邻两个极值之间　的波长位置的比值应为k/(k+1), k=1,3,5,7....(设第一个极值位置波长为λ1,相邻的另一个极值位置波长为λ2，这里假设λ2的级次高于λ1,所以λ1＞λ2，则kλ1/4=nd, (k+1)λ2/4=nd,两者比较后，就得出λ1/λ2=(k+1)/k )。我们来看891.0nm和1184nm这两个极值，1184/891=1.328，　所以判断k=3，于是根据kλ1/4=nd　有　d=kλ1/4n=3*1184/(4*1.91)=464.9nm。
说明：这种方法只是粗略地估计膜层的折射率和厚度，因为我们忽略了折射率的色散，也忽略了薄膜在沉积过程中的折射率非均匀性。要精确测量还是要通过带有修正因子的程序拟合，或且专门仪器测量。

作者: 苏州膜头 时间: 2011-3-26 11:50
楼主辛苦了。
论坛就需要你这种不需回报的精英啊。

作者: sery1234 时间: 2011-3-26 12:17
多谢夸奖了，只不过是为刚入门的新人提供点方便罢了

作者: bairuizheng 时间: 2011-3-27 22:04
不错, 给出的内容很有意义.

作者: 木口 时间: 2011-3-28 10:56

作者: 木口 时间: 2011-3-28 11:08
谢谢！~
太好！
好东西！

作者: z1206l 时间: 2011-3-28 12:32
哪位能分享一下相关的计算软件呢？

作者: sery1234 时间: 2011-3-28 12:56
论坛里找找，前几天我还看到有，没个人使用的都不一样。

作者: wlinliu 时间: 2011-3-28 18:53
楼主伟大

作者: 缘睐汝痴 时间: 2011-3-28 23:37
回复 sery1234 的帖子

首先判断透过率曲线的级次，在脑中要明确的是，当膜的折射率大于基底时，所有的极小值都是奇数个四分之一膜厚，当膜的折射率小于基底时，所有的极大值都是奇数个四分之一膜厚…… // 如若是反射率的级次就反过来了哇，当膜的折射率大于基底时，所有的极大值都是奇数个四分之一膜厚，当膜的折射率小于基底时，所有的极小值都是奇数个四分之一膜厚

作者: 缘睐汝痴 时间: 2011-3-28 23:38
谢谢楼主的分享，正在学习中
非常感谢

作者: sery1234 时间: 2011-3-30 14:44
至于大家还有什么好的想法，也可以来这里一起交流，我就准备把他当一个技术交流帖子来管理了。

作者: 苏州膜头 时间: 2011-3-30 19:25
好贴。不顶不行啊。

作者: sery1234 时间: 2011-3-31 08:36
回复苏州膜头的帖子

都顶两次了，特表示感谢，以后多帮忙。

作者: sery1234 时间: 2011-3-31 09:37
相邻两个极值之间　的波长位置的比值应为k/(k+1), k=1,3,5,7....(设第一个极值位置波长为λ1,相邻的另一个极值位置波长为λ2，这里假设λ2的级次高于λ1,所以λ1＞λ2，则kλ1/4=nd, (k+1)λ2/4=nd,两者比较后，就得出λ1/λ2=(k+1)/k )。我们来看891.0nm和1184nm这两个极值，1184/891=1.328，　所以判断k=3，于是根据kλ1/4=nd　有　d=kλ1/4n=3*1184/(4*1.91)=464.9nm。
对于这一段，有人对我说不太理解，我试着做下解释，也请各位说说看法，

kλ1/4=ndcosA 但是这里我们是垂直入射，所以略去了COSA这一项，这个等式是由薄膜的特征矩阵的表达式得出的产生极值的条件，有兴趣的同事去看现代光学薄膜技术1.3，里面有详细的推导。可以看出，相邻的两个极值之间，极值数是相差1的关系，1184/891=1.328从上面这个比值可以看出和4/3=1.333植是差不多的，所以对应的值应该就是第4个和第3个极值。

作者: sery1234 时间: 2011-4-1 08:49
大家踊跃点哦，关于膜层的损耗问题的计算，那位有什么高见，求赐教！

作者: xiazg 时间: 2011-4-2 08:55
用我的晶振片监控吧 QQ1046118891 夏志国 15068338773

作者: MENG_Yhong 时间: 2011-4-2 10:39
回复 sery1234 的帖子

这种分析很有道理。
不知你对椭偏仪了解吗？激光椭偏仪直接就可以测出来该膜层的厚度和折射率，方便省事。

作者: ranguangpu 时间: 2011-4-8 20:05
楼主，好人啊，感动中~~~~~

作者: haitao1573 时间: 2011-10-28 21:21
给力太有用了

作者: xiao2011 时间: 2011-10-30 01:35

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-10-31 09:55
本帖最后由 Jimmy_tang 于 2011-10-31 11:08 编辑

非常感谢，我最近正打算做一下这个测试。我的分光光度计是反射式的，所以应该是反过来：当膜的折射率大于基底时，所有的极小值都是奇数个四分之一膜厚，当膜的折射率小于基底时，所有的极大值都是奇数个四分之一膜厚，对吗？
这种测量可以与TOOLING测量一起进行对吧？我打算对镀膜机的参数做一个确认了。

作者: Martin_Ko 时间: 2011-10-31 19:48
谢谢楼主的分享

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-11-3 10:15
本帖最后由 Jimmy_tang 于 2011-11-3 11:49 编辑

我今天做了一次Al2O3（基底为石英）的测试，结果是两个极值点分别是1162nm和396nm，这该怎么算啊？两个极值的比值都是3了。

晕，弄懂了。我把两个相邻极值点理解为两个相邻极大值点了。难怪出错。

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-11-3 10:18
镀的厚度还需要多增加一些，才方便计算吗？

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-11-3 11:53
本帖最后由 Jimmy_tang 于 2011-11-3 14:09 编辑

我用Nb2O5在550nm走了4个极值，得出如下的图形。可按照计算，这里却成了5个1/4波长厚度，怎么回事啊？
图里面是测的反射率，3个极大值点分别为875,544,408，2个极小值点为669,465。

2.JPG (40.5 KB, 下载次数: 112)

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-11-3 12:46
本帖最后由 Jimmy_tang 于 2011-11-3 14:13 编辑

用TFC模拟了一下，完全一模一样嘛，就是5个1/4波长厚度的时候的形状。
难道我的镀膜机对Nb2O5的tooling值有1.25？

我把常用的几个物料都拟了一遍，似乎感觉测量出来的都多了一个1/4波长厚度？是不是我弄错了什么基础概念？
还是例如Nb2O5，
初始设定值（一个较小值）->极大值->极小值->极大值->极小值，
这算是4个1/4光学厚度，还是5个1/4光学厚度？

作者: xiazg 时间: 2011-11-3 15:07
用晶振片可以监控的啊有需要的联系我 15068338773 QQ1046118891 晶振片质优价廉保证正品

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-11-3 15:28
我的晶控仪坏有一段时间了，一直用的光控。晶控仪修也不是，不修也不是。。。

作者: rayland 时间: 2011-11-4 21:48

sery1234 发表于 2011-4-1 08:49
大家踊跃点哦，关于膜层的损耗问题的计算，那位有什么高见，求赐教！

估算膜厚与折射率，这个方法是有效的。以前就是这么做来的。

但膜层损耗，恐怕还是需要用软件来反向模拟。
如果没有反向模拟软件，或假定一个系数，用软件正向计算，眼睛看结果了，呵呵。

单从透(反)射率曲线几个极值点的值，信息量太少。即使可以计算，成膜均匀性、散射、测量误差等等因素，都会带来计算偏差。再退一步，即使没有这些影响，又如何区分折射率变化和损耗对测量值的影响。

吸收同样存在色散，假定遵从某个近似方程。通过多点拟合，近似得到方程的系数。选择不同近似方程，得到的结果也会不同的。

作者: rayland 时间: 2011-11-4 22:00

Jimmy_tang 发表于 2011-11-3 15:28
我的晶控仪坏有一段时间了，一直用的光控。晶控仪修也不是，不修也不是。。。

你的估算是没有错的。头脑里清楚，极大与极小是奇数还是偶数个，列个方程就可算出，当然还需要近似。注意选取监控波长附件的极值波长。以减小色散影响。

那个昵称 "**xtc"的，是***/*晶控仪的砖家。修的话可找他一试。

作者: sery1234 时间: 2011-11-5 10:27

Jimmy_tang 发表于 2011-11-3 15:28
我的晶控仪坏有一段时间了，一直用的光控。晶控仪修也不是，不修也不是。。。

最近有的时候没上来看了你这么多没有回复，抱歉，我的qq441487115 有问题给我发个消息，大家一起交流。

作者: yong0009 时间: 2011-11-5 15:33

作者: kingpeter 时间: 2011-11-5 22:25

sery1234 发表于 2011-3-26 10:34
镀个较厚一点的单层膜，根据极值点（膜比基底折射率高的看极小值，膜比基底折射率低的看极大值，并且选取长 ...

真的很难得！感谢楼主的分享！

作者: Jimmy_tang 时间: 2011-11-7 11:19

sery1234 发表于 2011-11-5 10:27
最近有的时候没上来看了你这么多没有回复，抱歉，我的qq441487115 有问题给我发个消息，大家一起交流。

好的。我QQ241576438，加你了。

作者: 缘睐汝痴 时间: 2011-11-9 10:34
现在再过来看看，又有一点别的收获，顾大哥，谢谢了，还是谢谢了

作者: WEI爱依旧 时间: 2012-1-11 23:15

作者: 老城 时间: 2012-8-22 00:32

本人新手顶

作者: huyuzhe 时间: 2012-8-23 14:25
真是感谢，太有用了

作者: wdydede 时间: 2012-8-28 00:20
如果有麦克劳德程序，并且有测量曲线，就可以很方便地求出近似折射率了

作者: ranguangpu 时间: 2012-10-13 15:27
感谢楼主分享

作者: bg12 时间: 2012-10-13 20:51
学习

作者: lovemannyzhu 时间: 2012-10-13 22:54
谢谢分享，共同学习 !!!!!

作者: 贼头 时间: 2012-11-17 21:24

作者: 三月 时间: 2012-11-18 11:49

作者: chao_li0622 时间: 2012-11-18 18:38
谢谢楼主

作者: 超越 时间: 2012-11-23 11:17

作者: sery1234 时间: 2012-11-27 09:38
前面时间太忙了，没有怎么上来，看到你们这么多人来关注，表示很欣慰

作者: ghtzna 时间: 2012-11-28 09:51
不赖啊

作者: sunjourney2011 时间: 2012-12-2 23:07
看君一席话，胜读十年书啊！谢谢楼主分享啊。。。

作者: sery1234 时间: 2012-12-7 10:22

sunjourney2011 发表于 2012-12-2 23:07
看君一席话，胜读十年书啊！谢谢楼主分享啊。。。

兄弟你客气了，互相学习

作者: riy2000 时间: 2012-12-7 11:05
楼主辛苦了！折射率计算确实很重要，这个是基础嘛！谢谢分享！

作者: zyjchj 时间: 2012-12-7 22:48
太好了

作者: ibmmaomao 时间: 2013-2-22 15:19
感谢楼主分享

作者: maray 时间: 2013-6-7 09:52

作者: 新手求教 时间: 2013-6-7 11:09

sery1234 发表于 2011-3-26 10:34
镀个较厚一点的单层膜，根据极值点（膜比基底折射率高的看极小值，膜比基底折射率低的看极大值，并且选取长 ...

请问，帖子中空白基底的单面透过率T1=95.742%是怎么得到的这个参数？

作者: xiao2011 时间: 2013-6-7 19:07

好东西

作者: ghtzna 时间: 2013-6-8 16:22
为新人指路为科技进步

作者: 新手求教 时间: 2013-6-9 10:13
没有人回答我的问题

作者: leehow534 时间: 2013-6-10 06:54
感谢，相见恨晚呀

作者: Aaron-Lee 时间: 2013-6-10 11:06
學習中

作者: wugaoling688 时间: 2013-6-24 12:47
给出的内容很有意义.

作者: yuliang518 时间: 2013-7-16 09:51
太精辟了

作者: sery1234 时间: 2013-7-17 21:28
有段时间没来了希望大家多一起交流提高

作者: lkai1014 时间: 2013-7-18 08:17

作者: sery1234 时间: 2013-11-24 18:30
才一年左右没有镀膜，感觉都落后了，现代镀膜技术发展太快了，现在正拼命学习，争取做一个合格的镀膜人。

作者: crl0129 时间: 2013-11-27 21:48
学习啦！！

作者: 白云 时间: 2014-4-24 21:42
楼主伟大，歇息而楼主哦

作者: yuliang518 时间: 2014-5-6 18:00

作者: yuliang518 时间: 2014-5-12 03:52

作者: cqzxcl 时间: 2014-5-13 09:50
好东东

作者: 奋斗的海风 时间: 2014-5-13 22:28
值得看看

作者: yuliang518 时间: 2014-5-16 05:26
谢谢，学习了

作者: sunny1698 时间: 2014-7-23 13:08
有知识普及的吗

作者: 獨抹①丗仺涼 时间: 2014-7-24 21:22
新手们可要注意看了，这是学习的好帖技术就得多交流才能推进进步，固步自封的技术是不会有前途的

作者: 吉喵 时间: 2014-8-2 17:29

作者: 吉喵 时间: 2014-8-2 18:08

作者: 毫安 时间: 2014-12-20 11:53
点赞

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