具体测试对象:
闪烁体薄膜、直接转换型半导体辐射探测材料薄膜
探测器窗口及钝化层、电极金属薄膜、中子转换层薄膜、辐照改性半导体表面层等
原理:以已知偏振态的线偏振光斜入射至样品表面,测量反射光偏振态的变化,即振幅比角Ψ和相位差角Δ。通过建立光学色散模型对Ψ、Δ谱进行拟合,反演出薄膜的厚度、折射率n和消光系数k,单次测量可同时获得厚度及光学常数谱。
作用:非接触式测定辐射探测器多层薄膜结构的厚度与光学常数,为器件设计提供精确光学参数。可分析闪烁体薄膜的厚度均匀性;评估探测器窗口减反射涂层的效能;表征辐照前后材料光学常数的变化;为电极薄膜的厚度监控与界面质量评价提供计量手段。
样品表面须为镜面或近镜面反射,均方根粗糙度远小于测量波长。面积须大于光斑尺寸,通常数毫米见方。衬底光学常数须已知或与薄膜光学性质有足够差异以保证模型拟合收敛。透明衬底背面须作磨砂处理或涂覆吸收层以抑制背反射干涉。测试前须对样品结构有初步了解,以建立合理的多层光学模型初始参数。
3.1透明衬底的背反射干扰。
对于玻璃、石英或双面抛光半导体衬底上生长的透明薄膜,入射光穿过薄膜进入衬底后从背面反射,与上表面反射光发生非相干叠加,引起实测Ψ和Δ在长波段出现周期性振荡或消偏,破坏模型拟合假设。须对衬底背面进行磨砂、喷砂或粘贴黑色吸光胶带消除背反射。
3.2入射角校准偏差。
椭偏测量对入射角度极其敏感,0.1°的入射角偏差即可引起Ψ、Δ的可测量变化,尤其在接近布儒斯特角附近。机械定位误差或样品倾斜均会引入系统误差并传递至厚度与光学常数。须在每次测量前用标准样品对入射角进行校准,并确保样品台平整度与光学对准。

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