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发表于 2008-11-26 06:26:34
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膜层折射率＆膜厚计算 l#~Fe D
/ g: R! v0 z5 J' [$ j 镀个较厚一点的单层膜，根据极值点（膜比基底折射率高的看极小值，膜比基底折射率低的看极大值，并且选取长波段的极值点，因为在长波段折射率色散小）估算出膜层的折射率，该点的反射率，根据薄膜光学原理，相当于单个四分之一光学厚度的膜厚（单层四分之一光学厚度的薄膜等效折射率为n^2/ng,n为膜的折射率，ng为基底折射率)的反射率。算出折射率后，再判断极值级次，根据这个级次就可算出膜厚。现在举一例子加深理解。 4o*V12_r'4
R( H5 _/ z, H0 V此主题相关图片如下： YjX=@ + B& _1 N7 s& w% y
无法传图，大家可用TFC设计一个 Glass/6.451H/air的曲线对照着看，H的折射率为1.91，入射和出射介质均为air，主要为理解下面的分析用。图中基底折射率为1.52，该曲线的透过率极大值是空白玻璃的透过率，说明镀的膜没有起增透作用，判断膜的折射率应该大于基底的折射率，所以我们要选极小值点的反射率来分析薄膜的折射率（选极大值等于在分析空白玻璃，因为是偶数个四分之一膜厚，等同虚设层），为选色散小的区域，可以找到最长波段的极小值为1184nm，透过率为80.08%。设空白基底的单面透过率为T1，镀有膜层侧的单面透过率为T2，总和透过率，也就是所测透过率为T，则有关系式1/T=1/T1 + 1/T2 - 1(大家可以自己推算，就是简单的等比数列叠加，可先算出R1，R2和R的关系式 R＝(R1＋R2－2R1R2)/(1-R1R2),然后用1-Rx代替Tx），在这儿T1=95.742%, T=80.08%, T2为未知数，代入后得出T2＝83.037%，于是R2＝1－T2＝16.963%，R2＝(n^2/ng-1)^2 / (n^2/ng +1)^2 ，n=sqrt(ng*(1+sqrt(R2))/(1-sqrt(R2) )=1.910，这就是膜层的折射率 sd[QtK^
! B2 N; p5 k7 ^3 r: i; jjO,<7FPs5 + q% w) L/ O8 k* T1 o
然后来算膜厚。首先判断透过率曲线的级次，在脑中要明确的是，当膜的折射率大于基底时，所有的极小值都是奇数个四分之一膜厚，当膜的折射率小于基底时，所有的极大值都是奇数个四分之一膜厚，根据前面分析，这儿当然是极小值啦。如果没有折射率色散，相邻两个极值之间 的波长位置的比值应为k/(k+1), k=1,3,5,7....(设第一个极值位置波长为λ1,相邻的另一个极值位置波长为λ2，这里假设λ2的级次高于λ1,所以λ1＞λ2，则kλ1/4=nd, (k+1)λ2/4=nd,两者比较后，就得出λ1/λ2=(k+1)/k )。我们来看891.0nm和1184nm这两个极值，1184/891=1.328， 所以判断k=3，于是根据kλ1/4=nd 有 d=kλ1/4n=3*1184/(4*1.91)=464.9nm。 ^ Wl/ 9 |8 c0 Q" s6 z( s$ Z" H O9 q& r
说明：这种方法只是粗略地估计膜层的折射率和厚度，因为我们忽略了折射率的色散，也忽略了薄膜在沉积过程中的折射率非均匀性。要精确测量还是要通过带有修正因子的程序拟合，或且专门仪器测量。 |
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发表于 2007-11-21 10:17:38
