一种Si基缓冲层镀膜玻璃的光学参数检测方法

摘要

本发明涉及一种Si基缓冲层镀膜玻璃的光学参数检测方法，该缓冲层镀膜为SiC_xO_y，0＜x＜1，1＜y＜4，属于镀膜玻璃检测领域。该方法是在获得SiC_xO_y缓冲层镀膜玻璃椭圆偏振光谱的基础之上，引入三层膜层结构以及光学色散方程，通过迭代来回归实测椭偏光谱，最终获得SiC_xO_y镀膜玻璃的膜层结构及其每一层的光学参数，利用该方法实现镀膜玻璃光学性能的在线监控。本发明仅采用椭偏光学测试手段便可准确地获得薄膜的膜层结构及光学参数，对样品无损伤、测量耗时少、测试方法简便、对被测样品表面无特殊要求，十分适合于SiC_xO_y节能镀膜玻璃的性能检测及监控。

主权项

1.一种Si基缓冲层镀膜玻璃的光学参数检测方法，该缓冲层镀膜玻璃为SiC_xO_y，0＜x＜1，1＜y＜4，其特征是步骤如下：利用光度式椭圆偏振光谱仪测量SiC_xO_y缓冲层玻璃在紫外～可见波段光谱范围内的椭偏参数，记为cosΔ_M及tanΨ_M，同时在测量波长λ处写出椭偏参数关于折射率消光系数和膜厚的函数，记为及其中和均为一阶向量，向量维数等于建立模型的膜层数，针对SiC_xO_y缓冲层镀膜玻璃，膜层数及向量维数为3，建立cosΔ_M，tanΨ_M与之间的均方差函数MSE，如式（1）所示：$\mathrm{MSE}=\underset{\mathrm{Uv}-\mathrm{Vis}}{\Sigma }[{(\cos {\Delta }_M-\cos {\Delta }_C(\overrightarrow{n},\overrightarrow{k},\overrightarrow{d}))}^2+{(\tan {\Psi }_M-\tan {\Psi }_C(\overrightarrow{n},\overrightarrow{k},\overrightarrow{d}))}^2]---\left(1\right)$求解式（1），具体求解过程如下：1)建立三层膜系结构模型：三层膜结构在玻璃基底上自下向上依次记为SiC_xO_y+Na⁺扩散层、SiC_xO_y主缓冲层及表面颗粒层，将膜厚设为一个三维维向量，初始厚度自玻璃基底向上依次记为${\overrightarrow{d}}_0=(d_{10},d_{20},d_{30});$2)建立相应的色散模型：设初始折射率自玻璃基底向上依次为初始消光系数自玻璃基底向上依次为SiC_xO_y+Na⁺扩散层以及SiC_xO_y主缓冲层属于透明绝缘层，n₁₀，n₂₀及k₁₀，k₂₀采用柯西色散方程描述，如式（2）：n＝A_c+B_c/λ²+C_c/λ⁴;k＝0    （2）其中A_c,B_c,C_c为柯西色散方程系数；表面颗粒层的光学参数n₃₀及k₃₀采用布鲁格曼有效介质近似模型和介电常数与折射率转换公式加以描述，分别如式（3）及式（4）所示：$0=f\frac{{ϵ}_1-{ϵ}_h}{{ϵ}_1+{2ϵ}_h}+(1-f)\frac{{ϵ}_2-{ϵ}_h}{{ϵ}_2+{2ϵ}_h};{ϵ}_h={ϵ}_r+{\mathrm{iϵ}}_i---\left(3\right)$$n=\sqrt{\frac{\sqrt{{ϵ}_r^2+{ϵ}_i^2}+{ϵ}_r}{2}};k=\sqrt{\frac{\sqrt{{ϵ}_r^2+{ϵ}_i^2}-{ϵ}_r}{2}}---\left(4\right)$式中ε₁,ε₂分别为介质1和介质2的介电常数，f为介质1占总物质的体积百分比，针对该模型，介质1对应于SiC_xO_y主缓冲层，介质2对应于空气，ε_h为这两介质混合后的等效总介电常数；3)利用步骤1)建立的结构模型和步骤2)建立的的色散模型，对实测椭偏参数cosΔ_M及tanΨ_M进行反演回归，回归评判标准即式（1），椭偏参数回归计算时采用拉文伯格-麦夸特迭代算法，需要迭代的待定参量为当模拟值与实测值之间的MSE收敛至最小值时返回真值，获得一组值，该组值便是缓冲层镀膜玻璃的各层膜厚及光学参数。