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试验十一椭偏法测薄膜厚度和折射率讲解

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云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称:普通物理实验实验项目:实验十一椭偏法测薄膜厚度和折射率学生姓名:马晓娇学号: 20131050137 物理科学技术学院物理系 2013 级天文菁英班专业指导老师:何俊试验时间: 2015 年 10 月 13 日 13 时 00 分至 14 时 30 分实验地点:物理科学技术学院实验类型:教学 ( 演示□ 验证□ 综合□ 设计□ ) 学生科研□课外开放□测试□其它□成绩云南大学物理实验教学中心实验报告1 一、导论当一个方向的尺寸相对其他两个方向的尺寸小很多时,这种物质结构称为薄膜。对于薄膜,厚度是其重要的基本参数,薄膜材料的力学性能、磁性能、热导率和表面结构等都与厚度有着密切的联系。薄膜的厚度是指基地表面和薄膜表面的距离。薄膜厚度的测量方法很多, 常见的测量方法有: 螺旋测微法、 台阶法、扫描电子显微法、 椭圆偏振法、 称量法、干涉法等。椭圆偏振法测量具有如下特点:1、能测量很薄的膜( 10A);2、测量精度很高,比干涉法高1~2 个数量级;3、无损检测,不需特别制备样品,也不损坏样品,比其他精密方法,如称量法简便4、可同时测量膜的厚度、折射率及吸收系数。二、实验目的1、学会一种比较准确、简便测量透明介质膜厚度和折射率的方法;2、了解椭圆偏正法测量薄膜参数的基本原理;3、进一步掌握光的偏正、反射、干涉等经典物理光学原理。三、实验原理(一)椭圆偏振光光是一种电磁波,光波的传播方向就是电磁波的传播方向。光波中的电振动矢量 E 和磁振动矢量 H 都与传播速度 V 垂直,因此光波的振动面与传播方向垂直,光波是横波 ,光波具有偏振性。椭圆偏振光可以通过让线偏振光透射双折射晶体做成的波片获得。(二)椭圆方程与薄膜折射率和厚度的测量椭偏法测量的基本思路是, 起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4 波片后成为特殊的椭圆偏振光, 把它投射到待测样品表面时, 只要起偏器取适当的透光方向,被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。根据偏振光在反射前后的偏振状态变化(包括振幅和相位的变化) ,便可以确定样品表面的许多光学特性。设有硅片表面上覆盖均匀透明的同性薄膜系统。如图1 所示, n0,n1 和 n2 分别为环境介质、 薄膜和衬底的折射率,0.1.2分别为入射角、 薄膜和衬底的折射角, d 是薄膜的厚度。入射光在两个界面来回反射和折射,总反射光由多束光合成。把光的电矢量和磁矢量各分为两个分量, 把光波在入射面的分量称...

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