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原文传递光学介质薄膜含水缺陷深度的表征方法

专利名称：	光学介质薄膜含水缺陷深度的表征方法
摘要：	本发明属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种光学介质薄膜含水缺陷深度的表征方法。本发明对于无水层的光学常数，首先从可见光谱段反演出薄膜的色散方程，然后从长波红外光谱反演出薄膜的微结构本征振动导致的色散方程，两个色散方程的叠加表征了薄膜无水结构的光学常数色散；对于含水层的薄膜，将无水薄膜与水按照混合物处理，基于等效介质理论建立含水薄膜的光学常数色散方程。然后从红外透射光谱中反演出无水薄膜与水的比例、水的扩散深度、含有孔隙的无水薄膜厚度、无水薄膜的孔隙率四个参数。通过该方法可以表征出薄膜中的水缺陷深度特性，该方法对于含水缺陷薄膜的膜系设计以及多层膜的制作均有指导意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津津航技术物理研究所
发明人：	刘华松;姜承慧;陈丹;李士达;尚鹏
专利状态：	有效
申请号：	CN201811301037.2
公开号：	CN109374544A
代理机构：	中国兵器工业集团公司专利中心 11011
代理人：	周恒
分类号：	G01N21/31(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300308 天津市东丽区空港经济区中环西路58号
主权项：	1.一种光学介质薄膜含水缺陷深度的表征方法，其特征在于，其包括：步骤1：准备双面抛光的熔融石英基底和单面抛光的石英基底，以及双面抛光的硅片基底或者锗片基底；步骤2：在上述基底上制备单层薄膜；步骤3：使用分光光度计测量双面抛光的熔融石英基底的光谱透过率曲线和单面抛光的石英基底的光谱反射率，波长范围190nm‑2500nm；步骤4：使用红外光谱仪器测量双面抛光的硅片基底或者锗片基底的光谱透过率，波长范围覆盖2500nm‑25000nm；步骤5：首先将步骤3所测试的双面抛光的石英基底透过率光谱和单面抛光石英基底反射率光谱作为复合光谱目标，以Cody‑Lorentz色散模型或者Tau‑Lorentz色散模型作为薄膜的色散方程，使用薄膜光学常数反演计算的方法，获得薄膜材料的短波靠近能带处波长范围内的光学常数色散方程，拟合获得薄膜的厚度为dx；步骤6：其次将步骤4所测试的硅片基底或锗片基底薄膜的红外透过率光谱作为光谱目标，以高斯振子色散模型作为薄膜的色散方程，使用薄膜光学常数反演计算的方法，固定薄膜的厚度为dx，获得薄膜材料的靠近长波红外振动吸收区内的光学常数色散方程；步骤7：以步骤5和步骤6为基础构建无水缺陷的薄膜光学常数，将两个色散方程叠加即可，换算成介电函数，记为εf；步骤8：接下来对单层薄膜进行分层，分为两层，第一层为含有孔隙的无水薄膜，薄膜厚度为d1，等效为薄膜与孔隙的混合物，纯薄膜和孔隙的介电常数分别为εf和εp，其中孔隙的体积含量为fp，则基于Maxwell‑Garnett等效介质理论，得到第一层薄膜的介电常数为ε1；第二层为含有水缺陷的薄膜，薄膜厚度为d2，等效为薄膜与水的混合物，纯薄膜和水的介电常数分别为εf和εH，其中孔隙的体积含量为fH，则基于Maxwell‑Garnett等效介质理论，得到第二层薄膜的介电常数为ε2；步骤9：使用双层膜的光学常数常数反演计算方法；εf是步骤8计算得到的结果，εH是已知的数据，因此仅需要反向拟合计算孔隙比例fp和水缺陷比例fH，以及第一层膜的厚度d1和第二层膜的厚度d2，两层膜的厚度总数为dx。
所属类别：	发明专利