一种Ge_1-xC_x薄膜红外光谱区光学常数的测量方法

摘要

本发明属于光学薄膜光学常数测量技术领域，具体涉及一种Ge_1-xC_x薄膜红外光谱区光学常数的测量方法。本发明提供一种Ge_1-xC_x薄膜红外光谱区光学常数的测量方法，其通过测量薄膜红外透射光谱确定吸收峰位置，参考吸收峰位置建立薄膜光学常数物理模型，然后利用红外透射光谱和椭圆偏振光谱相结合的复合目标反演方法计算得到Ge_1-xC_x薄膜的折射率、消光系数和物理厚度等光学常数。具体而言，该方案采用单层红外薄膜的透射光谱确定其吸收峰的准确位置和吸收大小，在此基础上进行椭偏光谱的回归运算，得到薄膜的光学常数。其优点在于可以得到准确薄膜光学长常数，特别是具有吸收峰的红外薄膜光学常数。

主权项

一种Ge_1‑xC_x薄膜红外光谱区光学常数的测量方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤S1：在双面抛光的红外光学基底上制备单层红外薄膜，控制薄膜厚度为200nm至10μm之间；步骤S2：利用红外光谱仪测量薄膜样品的红外透射光谱；步骤S3：将薄膜样品背面，即非镀膜面，处理粗糙；步骤S4：利用红外椭圆偏振仪测量薄膜样品的红外椭圆偏振光谱；步骤S5：建立光学常数的物理模型，在透射光谱对应的吸收峰位置增加吸收模型，并根据透射光谱下降的幅度调整吸收峰的幅度。并预先设定如下评价函数：$\mathrm{MSE}=\sqrt{\frac{1}{2N-M}\left\{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\right[{\left(\frac{{\Psi }_i^{\mathrm{mod}}-{\Psi }_i^{\exp }}{{\sigma }_{\Psi ,i}^{\exp }}\right)}^2+{\left(\frac{{\Delta }_i^{\mathrm{mod}}-{\Delta }_i^{\exp }}{{\sigma }_{\Delta ,i}^{\exp }}\right)}^2]+\underset{j=1}{\overset{P}{\Sigma }}{\left(\frac{T_j^{\mathrm{mod}}-T_j^{\exp }}{{\sigma }_{T,j}^{\exp }}\right)}^2\}}$MSE是测量值与理论模型计算值的均方差，N为椭偏光谱测量波长的数目，M为变量个数，和分别为第i个波长的测量值，和分别为第i个波长的计算值，和分别为第i个波长的测量误差；P为透射光谱测量波长的数目，为第j个波长的透射测量值，为第j个波长的透射计算值，为第j个波长的透射测量误差；从上述公式可以看出，MSE被测量误差加权，所以噪音大的数据被忽略掉，MSE越小表示拟合得越好；步骤S6：进行回归运算，得到红外光谱区具有特征吸收峰的薄膜光学常数。