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基于光谱干涉椭偏法的薄膜厚度测量

计测技术 2023年第1期43卷 122-127页

作者：张金旭陈家扬吴冠豪清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

薄膜厚度的测量在芯片制造和集成电路等领域中发挥着重要作用。椭偏法具备高测量精度的优点,利用宽谱测量方式可得到全光谱的椭偏参数,实现纳米级薄膜的厚度测量。为解决半导体领域常见的透明硅基底上薄膜厚度测量的问题并消除硅层的叠... 详细信息

薄膜厚度的测量在芯片制造和集成电路等领域中发挥着重要作用。椭偏法具备高测量精度的优点,利用宽谱测量方式可得到全光谱的椭偏参数,实现纳米级薄膜的厚度测量。为解决半导体领域常见的透明硅基底上薄膜厚度测量的问题并消除硅层的叠加信号,本文通过偏振分离式光谱干涉椭偏系统,搭建马赫曾德实验光路,实现了近红外波段硅基底上膜厚的测量,以100 nm厚度的二氧化硅薄膜为样品,实现了纳米级的测量精度。本文所提出的测量方法适用于透明或非透明基底的薄膜厚度测量,避免了检测过程的矫正步骤或光源更换,可应用于化学气相沉积、分子束外延等薄膜制备工艺和技术的成品的高精度检测。

关键词：光谱干涉椭偏薄膜测量偏振分离

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透明衬底透明膜椭偏数据处理分析

激光技术 2010年第2期34卷 247-249,288页

作者：肖国辉黄佐华刘昌宁黄妙娜华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

为了解决迭代法在反演透明衬底透明膜找偏参量时的出错问题,采用理论与实验相结合的方法,对透明衬底透明膜椭偏数据处理进行了理论分析和实验验证,找到了当薄膜折射率接近衬底折射率时,椭偏数据反演就会出错的原因。据此提出了分段遍寻... 详细信息

为了解决迭代法在反演透明衬底透明膜找偏参量时的出错问题,采用理论与实验相结合的方法,对透明衬底透明膜椭偏数据处理进行了理论分析和实验验证,找到了当薄膜折射率接近衬底折射率时,椭偏数据反演就会出错的原因。据此提出了分段遍寻迭代搜索法,以LABVIEW为开发工具,成功设计和编写了相应的数据处理程序,最后对一些样品进行了实际测量反演并与文献结果作了比较。结果表明,该程序能正确反演透明衬底单层透明膜的参量,并具有反演速度快、精确度可达0.03nm、稳定性好等特点。

关键词：测量与计量分段迭代法透明衬底透明膜椭偏

酸洗对316L不锈钢表面形貌、耐蚀性能及表面光学常数的影响

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中国腐蚀与防护学报 2021年第4期41卷 461-468页

作者：伊光辉郑大江宋光铃厦门大学材料学院厦门361005

分别研究了酸洗时间对316L不锈钢表面形貌、表面光学常数及其在3.5%NaCl溶液中耐蚀性能的影响。结果表明,适当酸洗可提升316L不锈钢耐腐蚀性能,但是过度酸洗则容易出现点蚀,耐腐蚀性能的提高是因为酸洗后316L不锈钢表面形成了富含Cr_(2)... 详细信息

分别研究了酸洗时间对316L不锈钢表面形貌、表面光学常数及其在3.5%NaCl溶液中耐蚀性能的影响。结果表明,适当酸洗可提升316L不锈钢耐腐蚀性能,但是过度酸洗则容易出现点蚀,耐腐蚀性能的提高是因为酸洗后316L不锈钢表面形成了富含Cr_(2)O_(3)的钝化膜,点蚀的出现是因为其表面出现的微孔促进了点蚀的形核。酸洗液残留于表面会使316L不锈钢局部表面生成更厚的钝化膜,具有不同的光学常数,从而导致宏观表面白斑的出现。

关键词： 316L不锈钢酸洗白斑电化学椭偏

酸洗处理对316L不锈钢表面性质和耐蚀性能的影响

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酸洗处理对316L不锈钢表面性质和耐蚀性能的影响

作者：伊光辉厦门大学

学位级别：硕士

酸洗钝化是不锈钢加工处理过程中必不可少的一道工艺,但有时会出现一些意想不到的产品质量问题,如表观形貌不一致、局部耐蚀性发生变化等,其中不锈钢经酸洗后表面出现不均匀的白斑是比较常见的一类问题。为了能够优化316L不锈钢的酸洗... 详细信息

酸洗钝化是不锈钢加工处理过程中必不可少的一道工艺,但有时会出现一些意想不到的产品质量问题,如表观形貌不一致、局部耐蚀性发生变化等,其中不锈钢经酸洗后表面出现不均匀的白斑是比较常见的一类问题。为了能够优化316L不锈钢的酸洗钝化工艺,达到优化、改善产品使用性能和可靠性的目的,本文研究了 316L不锈钢在酸洗钝化过程中表面出现的不均匀白斑对316L不锈钢耐蚀性能的影响,并分析了 316L不锈钢表面白斑和非白斑区域之间的表面差异。根据以上实验结果,本文进一步研究了酸洗钝化时间对316L不锈钢耐蚀性能、表面形貌以及表面钝化膜厚度和光学常数的影响,并综合分析了它们之间的相互联系,探讨了白斑的形成原因。研究主要成果如下:(1)通过电化学方法确定了 316L不锈钢酸洗钝化后表面出现的白斑不会对316L不锈钢耐蚀性能产生消极的影响,并且通过对白斑和非白斑区域表面形貌和表面粗糙度分析,发现白斑区域比非白斑区域更粗糙,并分析了其原因。最后,综合电化学测试、表面形貌观察、表面粗糙度和表面成分分析结果,发现白斑并没有降低316L不锈钢表面的稳定性。(2)通过制备不同酸洗钝化时间的316L不锈钢样品进一步研究了酸洗钝化时间对316L不锈钢耐蚀性的影响。结果显示,短时间内酸洗后316L不锈钢耐腐蚀性能上升,但是当酸洗时间过长时,会在动电位极化过程中出现点蚀现象,通过分析发现点蚀的出现是由于316L不锈钢表面出现了微孔,为点蚀提供了形核位点。(3)通过XPS和椭偏技术进一步分析了不同酸洗钝化时间316L不锈钢表面钝化膜的成分、厚度和光学常数等信息,发现酸洗后316L不锈钢表面形成了Cr2O3富集的钝化膜,随着酸洗钝化时间增加,钝化膜厚度变厚,解释了酸洗钝化后316L不锈钢耐蚀性能提高的原因。最后,通过分析酸洗钝化时间与钝化膜厚度和钝化膜光学常数的关系探讨了白斑的形成原因,为减少316L不锈钢表面白斑的出现、优化酸洗钝化工艺以及提高最终产品的使用性和可靠性提供了理论支持。

关键词：酸洗钝化不锈钢电化学 XPS 椭偏

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应用于钙钛矿光电子器件的透明复合电极

应用于钙钛矿光电子器件的透明复合电极

作者：丁韬吉林大学

学位级别：硕士

钙钛矿纳米材料由于强的光致发光能力,巨大的振子强度和较小的非辐射复合损失等优异的物理性质,而且钙钛矿材料制备工艺简单,生产成本低,适用于大面积生产,使得钙钛矿材料在现代显示照明领域有着十分广阔的应用前景。未来的显示照明设... 详细信息

钙钛矿纳米材料由于强的光致发光能力,巨大的振子强度和较小的非辐射复合损失等优异的物理性质,而且钙钛矿材料制备工艺简单,生产成本低,适用于大面积生产,使得钙钛矿材料在现代显示照明领域有着十分广阔的应用前景。未来的显示照明设备将朝着柔性透明便携的方向发展,因此研究适用于钙钛矿光电子器件的新型电极具有重要的意义。我们提出了采用叠层结构的复合电极取代传统导电材料应用于钙钛矿电致发光器件,期望提升器件的性能。本文研究了叠层电极的各项性能指标和影响条件,并且采用蒸镀方法生长全无机钙钛矿电致发光器件,同时改善了发光器件的性能。具体研究内容如下:1.首先,我们研究了基于ZnO/Ag/ZnO(ZAZ)结构的柔性透明电极:我们对ZnO的生长工艺原理进行的探讨,随后探究了不同银厚度的ZAZ电极的各项光学性能和电学性能,发现银的厚度会对结构整体的各项性能产生较大的影响,利用金属银的岛状生长模式进行了分析,确定了银金属层合适的厚度范围,获得了与铟锡氧化物(ITO)接近的性能。还发现了20nm银厚度的电极虽然透过率略低,但是光的损耗很小,非常适用于带有光学谐振腔的电致发光器件结构。2.其次,我们制备了具有光学谐振腔的CsPbBr钙钛矿电致发光器件:其中谐振腔由半透过半反射的ZAZ电极和全反射的铝电极组成。我们期望通过微腔效应提高钙钛矿发光器件的性能。我们首先表征了蒸镀法生长的CsPbBr钙钛矿薄膜,随后用椭偏仪拟合CsPbBr的折射率n和消光系数k。我们利用了测得的CsPbBr光学常数设计了钙钛矿电致发光器件,计算出了器件内谐振波长与钙钛矿材料发光峰位置相匹配时钙钛矿层的厚度。结合电场强度与偶极子的弱耦合作用,分析钙钛矿层在器件中的位置对自发辐射率变化的影响。最后,我们使用法布里珀罗腔系统制备了了性能改善CsPbBr发光器件,电流效率相比ITO器件增加提高了24%,并通过实验证明了偶极子与微腔的弱耦合作用。

关键词：叠层电极岛状生长椭偏谐振腔钙钛矿电致发光器件

气体流量对氢化非晶氧化硅(a-SiO_x∶H)钝化性能影响

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南昌工程学院学报 2018年第4期37卷 53-56,90页

作者：何玉平袁贤刘宁黄海宾南昌工程学院理学院江西南昌30099 南昌大学光伏研究院江西南昌330031

本征钝化层是非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的核心技术之一,以n型直拉单晶硅片(n-Cz-Si)为衬底采用热丝化学气相沉积法(HWCVD)沉积氢化非晶氧化硅(a-SiO_x∶H),研究气体流量对其钝化性能的影响。结果表明,CO_2,H_2,SiH_4流量均能显著的影... 详细信息

本征钝化层是非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的核心技术之一,以n型直拉单晶硅片(n-Cz-Si)为衬底采用热丝化学气相沉积法(HWCVD)沉积氢化非晶氧化硅(a-SiO_x∶H),研究气体流量对其钝化性能的影响。结果表明,CO_2,H_2,SiH_4流量均能显著的影响a-SiO_x∶H钝化性能,最优钝化效果CO_2,H_2,SiH_4流量分别为0.3 sccm,16sccm,10 sccm,双面沉积a-SiO_x∶H后硅片的少子寿命达到了466 s(注入浓度取1×10 cm^(-3))。

关键词：气体流量氢化非晶氧化硅(a-SiOx∶H) HWCVD 少子寿命椭偏

沉积压强对非晶硅薄膜光学性能和微结构的影响

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光电子技术 2012年第1期32卷 19-22,38页

作者：丁虎马忠权赵磊杜汇伟杨洁周丽丽上海大学索朗光伏材料与器件联合实验室上海200444 上海大学理学院物理系上海200444

为研究沉积压强对非晶硅薄膜光学性能和结构的影响,通过改变沉积压强并采用射频磁控溅射制备a-S∶iH薄膜。借助椭偏仪、紫外可见分光光度计和拉曼光谱来分析薄膜的光学性能和微结构。研究发现,在较低沉积压强下薄膜的致密度得到提高,光... 详细信息

为研究沉积压强对非晶硅薄膜光学性能和结构的影响,通过改变沉积压强并采用射频磁控溅射制备a-S∶iH薄膜。借助椭偏仪、紫外可见分光光度计和拉曼光谱来分析薄膜的光学性能和微结构。研究发现,在较低沉积压强下薄膜的致密度得到提高,光学带隙偏小,折射率和消光系数较大,短程序和中程序得到改善,体内缺陷较少。并且椭偏拟合参数A越大,意味着薄膜的质量越好。结果表明,沉积气压确实对薄膜的微结构和光学性能具有重要影响。

关键词： a-S∶iH 椭偏光学性能拉曼散射微结构

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单层二维Ta2O5中电子缺陷能级的研究

单层二维Ta2O5中电子缺陷能级的研究

TiO2薄膜的制备及厚度对其光学性质的影响

上海市激光学会2015年学术年会

作者：李大海宋雄飞胡林枫王子仪张荣君周鹏陈良尧张卫复旦大学信息学院光科学与工程系复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室复旦大学材料科学与工程系

二维原子层状材料是近期的研究热点,但是这些研究多数集中于场效应晶体管的沟道材料如单层MoS、单层WS等,单层栅极绝缘层材料如TiO、TaO等极少得到报道。我们利用TaO纳米片集聚形成单层FaO,其电学性能受到存在于TaO中的电子缺陷非常严... 详细信息

二维原子层状材料是近期的研究热点,但是这些研究多数集中于场效应晶体管的沟道材料如单层MoS、单层WS等,单层栅极绝缘层材料如TiO、TaO等极少得到报道。我们利用TaO纳米片集聚形成单层FaO,其电学性能受到存在于TaO中的电子缺陷非常严重的影响。因此,椭圆偏振光谱测量(椭偏法)被用于计算两个不同的氧空位的跃迁能量及对应的几率,X射线光电子能谱分析揭示了氧空位的存在。椭偏拟合同样计算出了单层TaO

关键词：单层电子缺陷椭偏

来源： cnki会议评论

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TiO2薄膜的制备及厚度对其光学性质的影响

作者：徐子杰复旦大学

学位级别：硕士

随着薄膜技术的发展,薄膜材料已经广泛渗透到现代科技的各个领域。二氧化钛（TiO2）薄膜由于具有化学性质稳定,高折射率、高介电常数以及在可见光波段透明等特点,近年来受到广泛的关注和研究。由于TiO2薄膜的光学性质与体材料不同,研究... 详细信息

随着薄膜技术的发展,薄膜材料已经广泛渗透到现代科技的各个领域。二氧化钛（TiO2）薄膜由于具有化学性质稳定,高折射率、高介电常数以及在可见光波段透明等特点,近年来受到广泛的关注和研究。由于TiO2薄膜的光学性质与体材料不同,研究厚度对TiO2光学性质的影响,对基于TiO2薄膜的光学和光电子器件的设计和制造十分必要。首先,研究了厚度对非晶态TiO2薄膜光学性质的影响。利用电子束蒸发法在硅片衬底上制备了30nm以下不同厚度的TiO2薄膜。采用多角度椭圆偏振光谱仪对薄膜样品进行测量,分析选用适当的模型对测量数据进行拟合,得到了TiO2薄膜样品的折射率色散光学和厚度。结果表明,随着TiO2薄膜厚度增加,其折射率增加,这可以由薄膜生长的无序性来解释。其次,本论文还研究了TiO2薄膜折射率随厚度的变化关系,制备了一系列TiO2薄膜样品,厚度为5～180nm。采用多角度椭偏仪对各个样品进行测量并拟合。结果表明厚度在40nm以下薄膜折射率随厚度减小而锐减,当薄膜的厚度在40nm以上时,其折射率基本上保持在一个常数值并且接近TiO2体材料的折射率。该现象主要是由于薄膜层中存在空洞以及存在界面层造成。此外,为了研究厚度对晶态TiO2薄膜结构和光学性质的影响,对制备的样品进行退火处理。通过对薄膜样品进行XRD测量,表明得到的TiO2薄膜为锐钛矿结构。通过计算可得,随着薄膜厚度增加,薄膜的晶格间距减小,晶粒尺寸增加,这表明增加厚度可以提高薄膜的晶体质量。通过多角度椭偏测量并拟合后可得,随薄膜厚度增加,其折射率会减小,这可能是由于应力在其影响中占主要作用。

关键词：二氧化钛薄膜厚度椭偏光学性质