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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。 無損檢測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)?，F(xiàn)在還有另一種多用途 無損光學(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結(jié)構(gòu)壽命期間保持其均勻性。 本項工作的目的是，采用配備了*的自動化全能型測量附件 包 (UMA) 的 Agilent Cary 5000 分光光度計測定薄膜的以下參 數(shù)：厚度 (d)、折射率 (n) 和消光系數(shù) (k)。

 

 實驗部分 配備 UMА 的 Cary 5000 分光光度計可在無人值守的情況下自 動執(zhí)行以下測量： • 以 0.02° 的小步長間隔測量反射率 R（入射光角度 5–85°）和透射率 T（入射光角度 0–85°） • 在一個工作序列內(nèi)測量不同角度和偏振態(tài)的 T 和 R • 190–2800 nm 工作波長范圍內(nèi)的非偏振光 • 250–2500 nm 波長范圍內(nèi)的 s- 和 p-偏振光 因此，無需移動樣品就可獲得所有相關(guān)信息。配備 UMА 的 Cary 5000 是一款通用型測量系統(tǒng)，無需使用多個控制臺、無 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)域中測得所有特性數(shù)據(jù)。該附件的巨大優(yōu) 勢在于，其通過改變?nèi)肷涔獾钠?，在不同的入射光角度下?針對樣品的同一區(qū)域測量樣品的光學(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的檢測器組成。檢測 器可在水平面內(nèi)圍繞樣品移動。 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 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 ：測量了兩個樣品，每個樣品具有不同類型的基底（在可見波 段內(nèi)透明或不透明）：石英基底（可見光范圍內(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 透射光的能力來選擇要測量的參數(shù)：對于透明基底，測量透 射率；對于不透明基底，測量反射率。

 

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