半导体薄膜光学参数的分析与测定

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如何精确地测定薄膜的参数,一直是薄膜工作者非常关注的课题。本文针对半导体薄膜光学参数的测定问题,对目前分析薄膜光学参数的方法进行了较为详细、系统的研究,从众多方法中选取反射光谱法与现代优化算法——遗传算法相结合,提出一种可以同时确定半导体薄膜多个光学参数的新方法。 在考虑薄膜、基底材料可能对探测光存在色散和吸收的情况下,本文首先对两种计算反射率的理论模型——等效复折射率法和应用菲涅耳系数法进行了比较研究,并采用等效复折射率法与Forouhi-Bloomer模型相结合,直接给出了反射率与探测波长之间的色散关系;从此关系式出发,本文引入遗传算法,依据已知反射率谱线进行反演拟合求出物质的光学参数;同时,还搭建了一套简单易行的反射率测量系统,在一定光谱范围内对样品的反射率进行了测量,并通过上述理论方法求得了探测波段内样品的几何厚度和光学参数谱:折射率n(λ)和消光系数κ(λ)。最后,文中对该系统的误差进行了分析。 论文通过对理论模型的选择和对遗传算法的合理设计,取得了较小的理论拟合误差。文中实验验证,将此理论模型和遗传优化算法用于分析反射光谱数据,可以仅仅由待测样品的反射谱信息获得其较准确、全面的光学参数。
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