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原文传递一种基于光学微腔的低维材料折射率测定样品及测定方法

专利名称：	一种基于光学微腔的低维材料折射率测定样品及测定方法
摘要：	本发明公开了一种基于光学微腔的低维材料折射率测定样品及测定方法，通过镀膜方法来制备获得法布里‑珀罗腔(F‑P)的光学微腔结构，只需将二维材料、纳米片、纳米带、薄膜等低维材料嵌埋到光学微腔中，应用显微光谱仪对比测量有、无低维材料区域的透射谱或反射谱，通过腔模峰位的移动获得低维材料对光程差的改变信息，就可以精确计算出低维材料的折射率。本发明解决了微米尺度低维材料折射率的测量难题并实现精确测量，具有很好的普适性，能够应用于各种二维材料、纳米片、纳米带、薄膜等低维材料折射率的精确测定。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中国科学院上海技术物理研究所
发明人：	王少伟;颜炎洪;崔壮壮;陈旭;吴智勇;陆卫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910246106.2
公开号：	CN110044846A
代理机构：	上海沪慧律师事务所
代理人：	郭英
分类号：	G01N21/41(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200083 上海市虹口区玉田路500号
主权项：	1.一种基于光学微腔的低维材料折射率测定样品，包括：衬底(1)、下层DBR(5)、待测低维材料(4)、部分光学微腔和上层DBR(6)，其特征在于：所述的测定样品结构为：在衬底(1)上依次有下层DBR(5)、待测低维材料(4)、部分光学微腔与上层DBR(6)，其中待测低维材料(4)位于下层DBR(5)上，上层DBR与部分光学微腔(6)覆盖在下层DBR(5)和待测低维材料(4)上；显微光谱仪分别测试样品中有、无低维材料区域的透射或反射光谱，利用其峰位移动获得低维材料对光程差的改变信息，从而准确计算出低维材料的折射率。 2.根据权利要求1所述的一种基于光学微腔的低维材料折射率测定样品，其特征在于：所述的衬底(1)的材料为K9、Al2O3、SiO2、Si片或Ge片。 3.根据权利要求1所述的一种基于光学微腔的低维材料折射率测定样品，其特征在于：所述的光学微腔膜系结构为(HL)n，待测样品L(HL)n；下层DBR(5)膜系为(HL)n，部分光学微腔和上层DBR(6)膜系为L(HL)n，其中n为DBR对数，取4-10；H：为高折射率材料(2)，材料为Ge、TiO2、Nb2O5、HfO2、Ta2O5或Si；L：为低折射率材料(3)，材料为SiO2、ZnS、SiO、HfO2或Al2O3。 4.一种基于权利要求1所述的基于光学微腔的低维材料折射率测定样品的低维材料折射率测定方法，其特征在于方法如下：将嵌埋后的装置应用显微光谱仪对比测量有、无低维材料区域的透射谱或反射谱，通过腔模峰位的移动获得低维材料对光程差的改变信息，基于传输矩阵法我们知道，法布里—珀珞滤光片的膜系的特征矩阵为其中j代表第j层薄膜，K代表总膜层数，对p-偏正波和s-偏正波，膜层的位相厚度都是δj 折射角θj由折射定理所确定，导纳nj由下式给出矩阵称为第j层膜的特征矩阵，无吸收的介质膜的特征矩阵M的一般形式可写成式中m11和m22为实数，而且m11＝m22,而m21和m12为纯虚数，此外其行列式值等于1。为单位模矩阵即m11m22-m12m21＝1，而且任意多个这样的矩阵乘积的行列式值也等于1；对于一个四分之一波长层，即有效光学厚度为某一参考波长的四分之一的薄膜，在该参考波长的特征矩阵有显然，多层膜和基片的组合导纳为Y＝C/B，所以薄膜反射率R可表示为薄膜透射率T可表示为基于以上传输矩阵原理我们只需让理论透射谱或理论反射谱与相应的实测透射谱或反射谱峰位得以重合，由此计算出低维材料的折射率。
所属类别：	发明专利