Способ определения комплексного показателя преломления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1) 0 О 4 Е ИЭОБ СВИДЕТЕЛЬСТ О Н Н АВТОРСН уманаИ.Н.Нови йса 1- Ча - .145.я тон- струк 975,ра 113 Ор пр 111 шз.3, р. 141 офотометри дниковых радио, 1 НИЯ КОМПЛЕКСНОГ сится к техниназначено дельной и и ниения елен преломл частности пл т быть испол ночзопогл ныхоен зоб ашиностр ван в приборостроен физической химии, о тике. Цель ро волглны отражеприЗатемудов 1 Л -Ь 0 05 Л( 2.л 1-а 0,05 2.00 Л1 Л е Й ложке,олны коэф шина слоя на пна этой длинеопускания Т и и измеряюфициенты ени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕН(57) Изобретение отнческой физике и предопределения действитмой 1 частей показатощающих сред, впокрытий, и може Изобретение относится к технической физике и предназначено для определения действительной и и мнимой1 частей показателей преломления поглощающих сред, в частности пленочныхпокрытий, и может быть использованов приборостроении, машиностроении,физической химии, оптике для исследования слоев в процессе их изготовле-ния и для готовых покрытий,Цель изобретения - расширение диапазона толщин исследуемых слоев,Способ осуществляется следующимобразом801578600 А 1 ретения - расширение диапазона толщи исследуемых слоев. Измеряют коэффици енты пропускания Т и отражения К системы слой - подложка при .нормальном падении светового излучения с длиной волны Л и рассчитывают возможные пары значений (и, К);, измеряют значения коэффициентов пропускания и отражения (Т, К) системы на длине волны Ь, удовлетворяющей соотношению 0,01 Л /6+0,01 Л 4 3 Л -Л/Л0,05 Л/ /й +0,054, где й - толщина пленки, Для найденных пар значений (п,К) определяют пары значений коэффициентов пропускания и отражения (Т,К)./на длине волны Л, из которых находят такую пару значений, которая удовлетворяет минимуму функции Д=(Т -Т)2+ +(К,-К ). Соответствующую ей пару иэ возможных значений (п,Е); -принимают за действительную и мнимую части комплексного показателя преломления на длине волны Д. 1 табл з излучения источник спектром выделяют заданную д ны Л и измеряют на этой длин коэффициенты пропускания Т и ия К системы слои - подложормальном падении излучениыделяют другу" длину волныетворяющую соотношениюК, По измеренным ранее коэффициентам пропускания Т и отражения К определяют с использованием номограммы возможные пары значений действительной и; и мнимой 1 с 1 частей показателей преломления, ля выбора из этих пар истинного значения показателя преломления и поглощения. По Формулам Мурмана для всех возможных пар рассчиты вают соответствующие им значения коэффициентов пропускания Т. и отражения К на длине волны Д и среди1ннх выбирают наиболее близкое к экспериментальным значениям Т и К, ц 5 т,е. удовлетворяющие минимуму:функции й=(Т;-Т )+(К;-К ) . По выбранным значениям Т, и К, находят соответствую 1 Вг щие им значения и и К. которые и, 1принимают за истинные. 20При этом, если имеется дисперсия, найденное значение показателя преломления соответствует длине волны Л.Соотношение длин волн Л и Д зависит от соотношения толщины слоя с 1 25 и длины волны Я, причем меньшему отношению Й/Л должно соответствовать большее отношение Л /Л.При выборе длины волны Л такой,гЛ -Л 0 01 Л 30 что -- (- --- не обеспечиваетаО,О 1 Лся разделение значений (Т,К). и (Т К ), что приводит к неопределенности в выборе корня. При выборе длины/ % Л-Л 1 О 05 Лволны Л такой что" --) - ---фдд+О, 05 Л.фдля большинства материалов усиливается влияние дисперсии, что приводит к ошибочному определению комплексного. показателя преломления,.40Способ реализован в устройстве, содержащем последовательно расположенные и оптически связанные источник излучения с широким спектром, устройство выделения заданных длин волн и Фотометр.В примере конкретного выполнения определялись параметры пленки халько" генидного стеклообразного полупроводника на стеклянной подложке. Толщина 50 пленки с 1=0,3 мкм, показатель преломЛения подложки и =1,5.На длине волны 1=9,63 мкм измеряют значения коэффициентов пропускания Т и отражения К системы слой - подложка55 при близком к нормальному падении светового излучения (ф-.2,5 ). И использованием номограммы находят возможные пары значений (п,1 с) Выбирают длину волны Л=0,61 мкм, удовлетворяющую соотношению (1). На длине волны Л рассчитывают значения коэффициентов пропускания Т и отражения К для всех найденных пар значений п,1 с по формуламК Т1-Кз. з +Т --- гТ; К=К+ --- тф 1 К 34 К 4где Т, 16 п (п+1 с 2)/АъуКА = ре" +дЧе+28 сое п+(пф +1 с 2 ) (1+п ) -(и+1 сй ) 2-п 2+4 п 1 с 2с й фг .= 21 с(пз) (1 с+тР+пз),21 с(п +1) (1 с 2+п-пз)= 47 с 1/Л .Затем измеряют значения (Т ,К )системы слой - подложка на длине волны Л, находят суммы среднеквадрауи-.ческих отклонений Ь=(Т,;-Т )2+(К.-1)и выбирают иэ пар значений (п,1 с);,имеющую наименьшее отклонение д. Выбранные значения и и 1 с являются действительной и мнймой частями комплексного показателя преломления пленкина длине волны /1.Результаты измерений и расчетовприведены в таблице.Из таблицы видно, что минимальноеотклонение а от нуля соответствует,значениям п=2,4; 1 с=0,12. Отличиеот нуля говорит о наличии слабой дисперсии и и Е на щтиннв волны Л относительно Л, не влияющей на результатыизмерений, таккак длина волны Л используется для выбора решения, а недля расчета корнейИспользование изобретения позволяет однозначно определять комплексныйпоказатель преломления поглощающихслоев для более широкого диапазонаотношений с 1/Л, не требует использования сложной спектрофотометрическойаппаратуры, т.е. имеет более широкуюобласть применения по сравнению сизвестными способами.2,4000,1200,360 .0,2030,3380,2340,013 0,598 0,106 0,360 0,203 0,352 О, 189 2,16 3,282 0,108 О, 360 0,203 0,308 0,302 5,6 3, 008 0,115 О, 360 О, 203 0,372 О, 146 8,79 Составитель С. ГолубевРедактор М,Недолуженко Техред М,Ходанич Корректор Т,Палий Заказ 1912 Тираж 512 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 15786006ф о р м у л а и з о б ре т е н и я ложка на длине волны 1, удовлетворяющей соотношениюСпособ определения комплексного 0,01 ЛЛ-ЛО,О 5 Лпоказателя преломления, заключающийся а+О,О 1 Л 1 Ла+О,О 5 Лв том, что измеряют коэффициенты про- где д - толщина слоя,5пускания Т и отражения К системы а затем для найденных пар значенийслой - подложка на длине волны Ь при (и, Е); рассчитывают пары значенийнормальном падении светового излуче- коэффициентов пропускания и отраженияния, определяют ш возможных пар зна- .10 (Т,К); на длине волны 3, из них начений действительной и мнимой частей ходят такую пару значений (Т, К);,показателя преломления (п,К)соответ- которая удовлетворяет минимуму. функственно, =1,в, о т л и ч а ю щ и й - ции 3=(Т;-Т ) +(К -К ) и принимаютс я тем, что, с целью расширения диапа- соответствующую ей пару из возможныхзона толщин исследуемых слоев, измеряют 15 значений (п,К); за действительную изначения коэффициентов пропускания мнимую частикомплексного показателяТ и отражения К системы слой - под- преломления на длине волны Л,