金属氧化物薄膜光学常数计算物理模型应用研究

• 作者: 刘丹丹 刘华松 姜承慧 姜玉刚 孙鹏 季一勤 王利栓
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 物理学
• 关键词: HfO2 薄膜 Ta2 O5 薄膜 光学常数 物理模型
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 页码范围: 1163-1167
• 页数: 5页
• 分类号: O484.4
• 字数: 2633字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2014)05-1163-05

摘要

采用离子束溅射（IBS）方法制备了 HfO2和 Ta2 O5两种金属氧化物薄膜，通过测量薄膜的椭偏参数，使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。在拟合过程中，采用L8（27）正交表设计了8组反演计算实验，在初始选定Cauchy模型后，对 HfO2薄膜拟合影响最大的为表面层模型，对Ta2 O5薄膜拟合影响最大的为折射率梯度模型。确定了不同物理模型对拟合函数MSE的影响权重和拟合过程中模型选择的次序，按照确定的模型选择次序拟合，最后加入弱吸收模型反演计算两种薄膜的光学常数，反演计算的MSE相对初始MSE可下降79％和39％，表明拟合过程模型选择物理意义明确，具有广泛的应用价值。在500 nm处，Ta2 O5薄膜的折射率梯度大于HfO2薄膜，而HfO2薄膜消光系数大于Ta2 O5薄膜。表明 Hf金属与Ta金属相比容易氧化形成稳定的氧化物，HfO2薄膜的吸收要高于Ta2 O5薄膜。