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第 2 8 卷, 第 5 期光谱学与光谱分析 Vol 28 ,No 5 ,pp 995 998
2 0 0 8 年 5 月 Spectroscopy and Spectral Analysis May , 2008
超薄 Ag 膜的椭偏光谱建模及解谱
2 2 2 2 1 2 2 2
2曹春斌, 蔡琪, 宋学萍, 孙兆奇
1 安徽农业大学理2学院, 安徽合肥 2300316 1
3 2 2 1安徽1大学物理与材料学院, 安徽合肥 230039
摘要用直流溅射法制备了 6 个不同厚度的超薄 Ag 膜。结合超薄 Ag 膜的结构特点, 采用了 Drude 模型
联合 Lorentz Oscillator 模型的解谱方法, 得到 1~6 号样品的厚度分别为 4 0 , 6 2 , 12 5 , 26 2 , 30 0 和
40 6 nm。从拟合结果的消光系数 k 图谱中发现, 在 1 号到 4 号样品中分别于 430 , 450 , 560 和 570 nm 处出
现了表面等离子体共振峰(SPR) , 随膜厚的增加共振峰宽化且峰位红移。最后, 利用 SPR 理论计算出不同厚
度 Ag 薄膜等离子体共振峰出现的位置, 并和实验结果进行了比较。
关键词超薄 Ag 膜; 椭偏数据解谱; 表面等离子体共振吸收
中图分类号: O484 文献标识码: A 文章编号: 1000 0593 (2008) 05 0995 04
引言 1 实验
现代椭圆偏振光谱方法被广泛应用于各种材料的光学性 1 1 样品制备
质研究和分析, 作为一种非破坏、非接触性的光学测量方用 2DM 300 型高真空磁控溅射仪制备不同厚度的 Ag
法, 样品无需特殊处理, 并且测量时间短, 精度高[1 , 2 ] 。对椭膜。基片为单面抛光的 Si (111) 晶片, 基片温度为室温, Ag
圆偏振光谱仪测量到的数据在对其进行分析前需要建立一个靶材的纯度 99 999 % , 本底真空度 5~6 × 10 - 3 Pa , 氩气分压
模型, 然后进行数据处理分析, 从而得到我们所需的参数如 3 Pa , 溅射电压为 DC 550 V , 溅射电流为 0 15 A 。通过控制
薄膜厚度、折射率和消光系数等。溅射时间制备了 1~6 号 6 个不同厚度的 Ag 薄膜样品, 厚度
Ag 薄膜由于其电阻率小, 易于制备, 易焊接, 不易氧化分别为 4 0 , 6 2 , 12 5 , 26 2 , 30 0 , 40 6 nm。
等优点, 在微电子器件、光电子器件、太阳能利用方面都有 1 2 椭偏测量
着广泛的应用, 同时也是可见和近红外光区的重要光学材本实验采用 RAP I 型入射角和波长可变的反射式全自
料[3 , 4 ] 。用 Ag 和不同金属、半导体、绝缘体复合, 可研制和动椭圆偏振光谱仪, 入射角准确度优于 0 01°。实验中测量
开发具有独特性能的光电功能薄膜[5 7 ] , 然而在复合薄膜体了所制备 Ag 膜的椭偏参数ψ和Δ在 25