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标题: [求助]根据反射和透射曲线，有什么软件可以反推折射率和厚度？？ [打印本页]

作者: godblessxiagrui 时间: 2004-5-27 20:12
标题: [求助]根据反射和透射曲线，有什么软件可以反推折射率和厚度？？
如题

24Ul9Ypf.jpg (44.88 KB, 下载次数: 58)

作者: rmchen 时间: 2004-5-28 06:04

自己编呗。我就自己写了一个。

作者: yin99 时间: 2004-5-28 07:30
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作者: likeoe 时间: 2004-5-28 09:48

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。

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作者: yin99 时间: 2004-5-28 17:02
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作者: likeoe 时间: 2004-5-28 17:56

可以参考，不很精确，但对实际还是非常有指导作用的。我也说了，要得到精确的折射率和厚度还要做些更细致的工作，编个程序拟合吧。

大家能不能看到图啊，我从没插过图片，不会用。

作者: yin99 时间: 2004-5-28 18:02
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作者: mzxnhgs 时间: 2004-5-28 19:22
likeoe兄，那图看不到呀！

作者: mzxnhgs 时间: 2004-5-28 22:05
看到了，谢谢

作者: zz 时间: 2004-5-30 06:30
用TFC或MACLOAD

作者: rmchen 时间: 2004-6-1 08:12

以下是引用likeoe在2004-5-28 9:56:50的发言：

可以参考，不很精确，但对实际还是非常有指导作用的。我也说了，要得到精确的折射率和厚度还要做些更细致的工作，编个程序拟合吧。

大家能不能看到图啊，我从没插过图片，不会用。

这个方法我也常用。但是务请注意一点：不要镀得太厚，否则吸收的影响会较大。注意一下曲线底部的反射率是否光板的反射率。吸收使得光板的反射率小于正确值。我通常的做法是：预先估算一个试镀厚度，使得计算点落在工作点附近，然后只取这一个值。当然厚点会同时得到几个点的数据，但对吸收高的高折射率材料要小心。

作者: ofao 时间: 2004-6-17 03:34
根据测试结果，用TFCALC软件模拟

作者: kuan 时间: 2004-6-23 07:31

我也編了一個

可利用likeo的方式

利用極值點多算出幾個N值(在不同波長下)

再用數值方法即可優化出材料的色散囉

作者: laoman 时间: 2004-6-23 16:57

这类方法受测量精度的影响仅有参考价值，精确测量需用椭偏仪。还有在线用的椭偏仪，更好用。

作者: fengjg 时间: 2004-6-23 20:41

我们也是用Likeoe这个方法的,不过材料实验的工艺参数要结合膜系设计固定下来,在用到种膜层材料时,要结合所做材料实验时的工艺参数，轻易不要改变工艺参数

作者: eagle1 时间: 2004-6-26 05:53

我用这种方法得到的薄膜厚度与用椭偏仪测出来的结果总是小7,8%左右,如果椭偏仪的结果更准确的话,那就是说测试光谱蓝移.如果真是光谱蓝移,是不是由于材料的吸收引起的,还有就是吸收真会有这麽大的影响吗?

作者: likeoe 时间: 2004-6-26 12:15

我不认为椭偏仪就更准，因为椭偏仪对表层敏感，而表层的折射率与整个平均折射率是不同的，因此也不能全信椭偏仪的数据，但可参考。我认为最准的还是用台阶仪直接测，只要台阶做得好，数据准确度相对还高一点。

作者: likeoe 时间: 2004-6-26 12:23

以下是引用eagle1在2004-6-25 21:53:02的发言：

那就是说测试光谱蓝移.如果真是光谱蓝移,是不是由于材料的吸收引起的,还有就是吸收真会有这麽大的影响吗?

吸收会蓝移吗？我用TFCALC模拟，怎么是红移呢？

作者: zz 时间: 2004-6-26 19:28

我还是相信椭偏仪的，其测量精度比台阶仪低不到哪去，而且它还能计算折射率，而台阶只能测物理厚度。难道物理厚度测的准就能反映真实情况吗？

折射率取的不同，红移兰移都可能

作者: hgw2001 时间: 2004-7-5 01:29

精确的做法是有椭偏仪来测量。

作者: d2ma 时间: 2004-9-15 00:40
你的计算结果跟你的测量仪器的精度有关。可能你没有对测量曲线进行处理，才会导致得出的结果跟实验偏差较大

作者: cjjiang 时间: 2004-9-17 21:27

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。

我怎么感觉应该是λ1/λ2=（k+2）/k，极值点不是应该相差2嘛

作者: likeoe 时间: 2004-9-20 19:06

回：cjjiang

注意是两个相邻的极值点，不是相邻的极大值或极小值，这儿说的相邻极值点，一个是极大值，另一个心为极小值，反之亦然。

作者: vacuum 时间: 2004-9-21 17:25

用 TFCALC 模擬再比對,這樣可能較快吧!

作者: cjjiang 时间: 2004-9-22 04:14

To likeoe:

原来如此，没注意，多谢提醒

作者: Fengs2002 时间: 2004-9-23 00:15

to ZZ兄：

TFC也能计算出实际镀制时材料的折射率么？

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