一种金属及半导体薄膜材料光学常数的标定方法

摘要

本发明涉及一种能够精确标定金属及半导体薄膜材料光学常数的方法。该方法适用于任何工艺制备的薄膜态金属和半导体材料，其流程如下：厚度为15-100nm薄膜样品制备；X射线全反射谱法精确标定厚度；透射率谱线及反射率谱线的测试；图形法求解光学常数。本方法与传统的光谱直接分析方法相比，能够解决金属及半导体薄膜厚度精确求解的问题，减少因厚度无法准确标定带来的误差，简化了求解过程，提高了光学常数求解的精度和速度。本方法具有广泛的适用性，能够为所有的涉及金属与半导体薄膜材料光学常数的科学与工程问题提供准确的参考数据。

主权项

一种金属及半导体薄膜材料光学常数的标定方法，由以下几个子步骤组成：1)取沉积于异种材料基底上的厚度在15‑100nm金属或半导体薄膜样品，所述异种材料是指与薄膜样品材料不同的固体材料；2)厚度确定：所述的厚度确定方法为X射线小角反射谱线法，根据谱线中反射峰位的位置，使用修正的布拉格方程进行二元线性回归求解，精确确定薄膜的厚度；3)光谱特性测试：在要求解的波段范围内，0到小于90度的任意角度入射的透过率谱线和0到小于90度的任意角度入射的反射率谱线各一条；4)光学常数数值求解：通过如下数值方法从测试光谱提取光学常数：在表征光学常数n‑k的平面上利用光学薄膜光谱特性计算模型，做出透过率为测试值T和反射率为测试值R的等值线；等值线上的点的理论计算透过率T₀和反射率R₀满足|T₀‑T|<ε和|R₀‑R|<ε,其中ε为精度控制的小量，其取值范围为0.01～0.0001；等值线的交点即为所求的光学常数；所述的修正的布拉格方程形式为sin²θ_m＝(λ/2d)²m²+2δ或其等效的变形式，其中θ_m为X射线反射峰的角度，m为反射峰的级次，δ为取值范围[‑1,1]的修正小量，λ为X射线的波长，d为薄膜的厚度。