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原文传递一种超薄膜光学常数快速测量方法

专利名称：	一种超薄膜光学常数快速测量方法
摘要：	本发明属于超薄膜光学性质测量表征研究领域，并具体公开了一种超薄膜光学常数快速测量方法，其包括如下步骤：S1利用照射至待测超薄膜光源的p光幅值反射系数rp和s光幅值反射系数rs表达超薄膜材料的幅值反射系数比S2对以2πdf/λ为变量在df＝0处进行二阶泰勒展开获得二阶近似形式；S3对二阶近似形式进行合并简化及替换处理将其转化为一元四次方程；S4对一元四次方程进行求解获得超薄膜材料光学常数的多个解，并通过条件判断获得正解，以此完成超薄膜光学常数的快速测量。本发明可实现超薄膜光学常数的快速测量，具有测量快速、测量准确等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	谷洪刚;刘世元;祝思敏;宋宝坤;江浩;陈修国
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910315604.8
公开号：	CN110118754A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	张彩锦;曹葆青
分类号：	G01N21/55(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，包括如下步骤： S1利用照射至待测量超薄膜材料的入射光的p光幅值反射系数rp和s光幅值反射系数rs表达超薄膜材料的幅值反射系数比ρ： S2对以2πdf/λ为变量在df＝0处进行二阶泰勒展开获得二阶近似形式：其中，ρ0为超薄膜材料所用基底的幅值反射系数比，df为超薄膜材料的厚度，λ为入射光的波长，ρ'、ρ″1和ρ″2均为系数； S3对二阶近似形式进行合并简化及替换处理以转化为一元四次方程； S4对一元四次方程进行求解获得超薄膜材料光学常数的多个解，并通过条件判断获得正解，该正解即为待测量超薄膜材料的光学常数，以此完成超薄膜光学常数的快速测量。 2.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，p光幅值反射系数rp采用如下公式计算：其中，nsub为超薄膜材料所用基底的光学常数，αinc为入射光的入射角，n0为超薄膜材料周围介质的光学常数，αtra为入射光打到基底上的折射角，df为超薄膜材料的厚度，λ为入射光的波长，nf为待求的超薄膜材料的光学常数。 3.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，s光幅值反射系数rs采用如下公式计算：其中，nsub为超薄膜材料所用基底的光学常数，αinc为入射光的入射角，n0为超薄膜材料周围介质的光学常数，αtra为入射光打到基底上的折射角，df为超薄膜材料的厚度，λ为入射光的波长，nf为待求的超薄膜材料的光学常数。 4.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，ρ’采用如下公式计算：其中，n0为超薄膜材料周围介质的光学常数，αinc为入射光的入射角，nf为待求的超薄膜材料的光学常数，nsub为超薄膜材料所用基底的光学常数，αtra为入射光打到基底上的折射角。 5.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，ρ″1采用如下公式计算：其中，n0为超薄膜材料周围介质的光学常数，αinc为入射光的入射角，nf为待求的超薄膜材料的光学常数，nsub为超薄膜材料所用基底的光学常数，αtra为入射光打到基底上的折射角。 6.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，ρ″2采用如下公式计算：其中，n0为超薄膜材料周围介质的光学常数，αinc为入射光的入射角，nf为待求的超薄膜材料的光学常数，nsub为超薄膜材料所用基底的光学常数，αtra为入射光打到基底上的折射角。 7.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，步骤S3对二阶近似形式进行合并简化及替换处理以转化为一元四次方程具体为： S31令： S32将二阶近似形式简化为如下形式： S33将步骤S32的公式展开化简得到关于的一元四次方程：其中，para0、para1、para2、para3和para4分别为常数项、一次项系数、二次项系数、三次项系数和四次项系数。 8.如权利要求7所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，常数项para0、一次项系数para1、二次项系数para2、三次项系数para3和四次项系数para4具体为： para0＝BD2n04nsub4-CD2n04nsub6 para1＝iADn02nsub2-2BD2n04nsub2-2BD2n02nsub4+2CD2n02nsub6 para2＝-iADn02+BD2n04-iADnsub2+4BD2n02nsub2+2CD2n04nsub2+BD2nsub4-CD2n02nsub4-CD2nsub6-ρ+ρ0 para3＝iAD-2BD2n02-CD2n04-2BD2nsub2-2CD2n02nsub2+CD2nsub4 para4＝BD2+CD2n02。 9.如权利要求1所述的超薄膜光学常数快速测量方法，其特征在于，步骤S4通过条件判断获得正解具体为：排除不满足物理条件的光学常数解，将剩余的满足物理条件的光学常数解带入菲涅尔方程计算得到超薄膜材料的椭偏参数，根据该椭偏参数与测量获得的超薄膜材料的椭偏参数的吻合程度判断出正解。
所属类别：	发明专利