薄膜消光系数和透过率,essential macleod中的吸收工具 -ag真人官方入口

苗坤旺离型膜

反射率与透射率

讨论: 1、增反膜:n1 > n2 ,无论 n1d 为何值,镀膜后的反射率都比未镀膜时提高或不变。 λ/4 膜层,反射率达到极大。 正入射时单层薄膜的反射率与膜厚的关系 λ/2 膜层,反射率达到极小。此极小值即等于未镀膜时基板的反射率。 n1 与n2 的差别越大,增反效果越好。 2、减反膜:n1 < n2 ,无论 n1d 为何值,镀膜后的反射率都比未镀膜时减少或不变。 λ/4 膜层,反射率达到极小。 λ/2 膜层,反射率达到极大。此极大值即等于未镀膜时基板的反射率。 n1 与 的差别越小,增透效果越好。 二、几种典型的光学薄膜 (1)增透膜 mgf 2 玻璃 1.38 = n 1 1.50 = n 2 n 0 = 1 单层λ/4 膜层 正入射反射率为零 (2)高反膜 金属材料有很大的消光系数κ 折射率为复数 用单层金属膜(铝银金)可获得较大的反射率 高反射膜系 n0 nh nl nh nl nh nl nh ng y3 y2 y1 a h l l l h h h g 1 2 3 4 每层膜都是λ/4 膜 △=λ/2 δ=π 反射光束 1、3、5 界面上发生位相突变 反射光与入射光相位相反π 3π 5 π 反射光束 2、4、6 界面上无位相突变 由程差引起的相位差为π 3π 5 π 所有反射光都是同相位 每层膜都是λ/4 膜,根据导纳递推 总的膜系反射率为 * 第五章 菲涅耳公式 与薄膜光学 一、菲涅耳公式(fresnel formula) 电磁场边界条件: (1)电场强度e 在界面上的平行分量连续。 (3)磁感应强度b 在界面上的垂直分量连续。 (2)若界面上没有表面电流,即电流密度 j0 =0 ,磁场强度h 在界面上的平行 分量连续。 (4)若界面上没有表面电荷,即电荷密度 ρ0 =0 ,电位移矢量d 在界面上的垂 直分量连续。 当一束自然光照射到两种介质的界面上时,可分解为光矢量在入射面内的偏振光(p光)和光矢量与入射面垂直的偏振光(s光)。 n1 n2 . × . e1 h1 e1 ′ h1 ′ h2 e2 o y x i1 i1 i2 z p 光反射与折射时的电磁矢量 在入射介质中 在折射介质中 在非铁磁质中, p光的振幅反射系数(reflectionion cofficient) p光的有效折射率 根据电磁场边界条件,得 p光的振幅透射系数为 n1 n2 . . e1 h1 e1 ′ h1 ′ h2 e2 o y x i1 i1 i2 z . s 光反射与折射时的电磁矢量 s光的振幅反射系数为 s光的等效折射率 s光的振幅透射系数(transmission cofficient) 菲涅耳公式 二、对菲涅耳公式进行讨论 (1)布儒斯特定律 当 时, p光的反射系数 以布儒斯特角入射时反射光为线偏振光,折射光为部分偏振光。 . . . . . . . . . . i 0 i 0 n 1 n 2 90 0 r 以布儒斯特角入射 90 r 0 = i 0 n sin i sin r 1 n 2 0 = = n 21 tg i sin i sin r 0 = sin i sin 0 ( ) 90 i 0 0 = 0 tg i 0 n 1 n 2 = = n 21 由折射定律: 布儒斯特定律 [例] 玻璃对空气的折射率为: = n 21 1.50 = tg i 0 1.50 = i 0 56 0 . . . 利用玻璃堆获得偏振光 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 线偏振光 自然光 入射 外腔式激光器之布儒斯特窗 临界角(critical angle) 布氏角(brewster angle) 当入射角从零逐渐增大时,p光的反射率先在布氏角处降低到零,再到临界角处上升到100% 界面 2 也无反射 n3 /n2 = tg ? = tg (90o - io)= ctg io= n1/n2 故:n3 = n1 例:若入射光是振动面平行入射面的线偏振光,则以布儒斯特角入射时,在界面 1 上无反射,试问 n3 为多少时,在界面 2 上也无反射? tg io = n2 /n1 io ? = 90o 界面 1 界面 2 n1 n2 n3 io ? ? 解:界面 1 无反射 例题:如图所示,一块折射率n =1.50 的平面玻璃浸在水中,已知一束光入射到水 面上时反射光是完全偏振光,若要使玻璃表 面的反射光也是完全偏振光,则玻璃表面与 水平面的夹角q 应

书籍:《炬丰科技-半导体工艺》

文章:衬底温度对zno薄膜的结构和光学特性的影响

编号:jfkj-21-693

作者:炬丰科技

关键词:氧化锌薄膜;衬底温度;光学性质;apcvdxrd扫描电镜,原子力显微镜。

摘要

在这项工作中,氧化锌(氧化锌)薄膜沉积在玻璃基板上的技术。氧气流速(4nl/h)用于各种衬底温度(300,350,400、500和550 ?c),沉积时间为30分钟。xrd分析显示,在500 ?c和氧气流速(4 nl/h)下沉积的zno出现了一个尖锐的峰,这表明薄膜完全生长。平均微应变用威廉姆森-霍尔方法分析。扫描电镜照片证实纳米颗粒是由较小的氧化锌团聚体组成的。用图像分析软件测量了氧化锌薄膜的晶粒尺寸,用原子力显微镜研究了薄膜的粗糙度和形貌。紫外可见光谱测量表明zno薄膜的带隙值在(3.18-3.88ev)。

介绍

???氧化锌(zno)薄膜它是一种n型半导体纤锌矿结构,在室温下具有约3.37 ev的直接能量宽带隙,已广泛应用于光电或电子应用、表面声波器件、太阳能电池窗口、气体传感器,然而在固态和电子器件的许多其他应用中。沉积氧化锌薄膜有许多技术,如溅射法、喷雾热解法、金属有机化学气相沉积法、溶胶凝胶法、水热法和等离子体化学气相沉积法。用醋酸锌通过气相化学气相沉积法制备氧化锌薄膜成本低,易于操作,在大气中化学性质稳定。本工作利用醋酸锌,采用等离子体化学气相沉积法制备氧化锌薄膜。研究了所得氧化锌薄膜的尺寸、形貌、结晶度和光学性质,以及不同温度对其尺寸和光学性质的影响。

实验方法实验细节

将zno薄膜沉积在清洁的玻璃上作为基底,首先用丙酮、乙醇和去离子水以连续的方式超声清洁玻璃基底30分钟。生长条件涉及氩和氧的气体混合物,其中在管内装有乙酸锌和玻璃衬底,两个独立的气体流量计控制它们的流量,我们还对由0.5g乙酸锌材料组成的舟和玻璃衬底之间的距离进行了优化,在5,8,12厘米的范围内,随后我们发现氧气流速的最佳时间沉积约为30分钟(时间沉积),?然后通过以4 nl/h的氧气流速控制制备的样品气体流速,载氩气体流速为4nl/hr,其中nl/hr是指(每小时正常产仔数)。不同衬底温度的变量用于生长氧化锌薄膜(300、350、400、450、500、550℃)。?沉积之后是(apcvd)技术。它包含一个直径为5厘米、长约150厘米的水平管式炉,我们看到薄膜的性质随着炉内温度和氧气流速随沉积时间的变化而变化。

结果和讨论

氧化锌薄膜的xrd图谱如图1所示。xrd图案中的峰位置与参考代码icsd 01-075-1526的标准图案完全匹配,而在(300,350,400 ?c)衬底温度下制备的样品中的一些峰消失可能是由于氧化锌材料没有粘贴(没有完全沉积)在玻璃衬底上或者没有完全燃烧,在温度450,500和550℃下出现尖锐的峰,这表明?薄膜完全生长。从xrd分析结果表明,对于不同的衬底温度,zno薄膜的微晶尺寸可以通过使用来自scherrer方程的半峰全宽(fwhm)来测量。

在室温下,不同衬底温度在300、350、400、450、500和550c范围内的氧化锌薄膜的透射率测量。从tauc方程测量了氧化锌薄膜的价带与导带之间的光带隙能量。我们发现氧化锌薄膜的能带隙的平均值在这项工作如图(5)所示,(3.18-3.28ev)之间依赖于沉积的性质氧化锌薄膜的衬底温度的范围(300到550c),厚度的平均值测量所有样品大约为500纳米。然而,由于众所周知,这些值与之前发表的其他实验和理论结果相一致,因为氧化锌家族是一种n型宽带隙半导体材料。

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结论

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采用apcvd技术将玻璃基底上沉积纯氧化锌(氧化锌)薄膜。为了获得氧化锌薄膜,采用醋酸锌。使用300、350、400、450、500和550c范围内的衬底温度值作为(4nl/小时)固定氧和氩气流量的函数。该制备技术具有良好的氧化锌薄膜沉积质量。xrd分析表明,在500c和4nl/h流量下,氧化锌婚姻在玻璃基底上沉积的最佳条件是,与其他基底温度相比,xrd峰的强度最大。研究了不同衬底温度的影响,采用微应变法进行了研究威廉姆森-霍尔方法。扫描电镜图像显示,随着温度的升高,在气体基底上的沉积的生长也增加。这一结果与xrd分析的结果吻合得很好。从原子力显微镜机理可以研究氧化锌薄膜的粗糙度和形貌。薄膜也表现出半导体行为,带隙能量为3.28evat500c。然而,对测试样品的厚度测量约在500nm左右。

一个膜系的吸收率是一个可以计算的参数,它能与反射率和透射率一起作为二维和三维图的可选参数列出。此外,还有两个工具可以处理吸收率,它们隐藏在设计分析部分,即absorptance rate和total absorptance。这两个工具到底是做什么的? ? 吸收率是一种测量膜层损失能量的方法。严格地说,它应该是转化成热量的东西,但通常只把它作为反射光和透射光中所缺少的东西的一种度量。因为与真正的吸收相比,大多数其他的损耗通常都很小,而且由于它们和吸收一样,与电场振幅的平方成正比,所以任何差别都很小。不管怎样,大多数工程师都喜欢对总损失进行衡量。对于essential macleod而言,薄膜材料的消光系数就是与吸收相关的参数。它所代表的损失取决于它的测量方法。因此我们写了一个光学薄膜 ? 1=r t a (1) 如果结果以百分比表示,则左侧变为100。这就是设计吸收率的计算方法。 ? 现在让我们考虑一层厚度为dt的薄层埋在膜层内。每单位面积薄层中的功率损失将是净入射辐照度(ienter)和净出射辐照度(iexit)之间的差值。这可以通过各种方式进行操作。 ? 将入射到整个涂层上的辐射强度设为iincidence,薄片的吸收率为da,势吸收率为da。则 ? (2) (3) ? 然后,膜层中的总吸收率简单地是(2)在膜厚度上的积分。 ? 图1显示了使用具有无吸收低折射率材料(sio2)和轻微吸收的高折射率材料(tio2)薄膜的窄带滤光片的一些结果。电场分布的平方很好地解释了吸收率变化。势吸收率几乎相同,因为反射率为零,但膜层前面部分的吸收降低了分母上的ienter的值,因此膜层后部的吸收率逐渐增加。 ? ?? 图1具有吸收高折射率材料和无吸收低折射率材料的窄带滤光片的计算。由于反射率为零,吸收率和势吸收率几乎相同。

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