[发明专利]无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法

权利要求书

1.一种无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法，其特征是：

首先，在石英或硅衬底上制备ta-C薄膜，制备完毕后利用紫外/可见/近红外分光光度计测量垂直入射时ta-C薄膜的透射率T；

然后，采用光谱型椭偏仪，通过可变入射角椭偏光谱法进行键态结构的表征，具体包括如下步骤：

步骤1：启动光谱型椭偏仪，将表面为ta-C薄膜的衬底加载在样品台上；

步骤2：设定测量参数，对ta-C薄膜进行光学测量，得到椭偏参数Ψ和Δ；

步骤3：将ta-C薄膜透射率T与步骤2得到的椭偏参数Ψ和Δ同时设定为拟合参数，建立衬底层、ta-C薄膜层以及表面粗糙层的数学物理模型，通过拟合软件数学求解得到ta-C薄膜的厚度d_f、折射率n_f及消光系数k_f；

步骤4：固定ta-C薄膜的厚度不变，采用单层模型，将ta-C薄膜的键态结构组成近似为f_sp2+f_sp3+f_void＝1，其中，f_sp2、f_sp3、f_void分别代表sp²C、sp³C以及缺陷空隙的键态归一化含量；确定具有纯sp²C键态的材料的光学常数，确定具有纯sp³C键态的材料的光学常数，在EMA近似下，通过采用Bruggeman算法拟合，即得到ta-C薄膜中化学键sp³与sp²的含量。

2.根据权利要求1所述的无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法，其特征是：所述的步骤4中，以玻璃碳或者石墨的光学常数代表具有纯sp³C键态的材料的光学常数。

3.根据权利要求1所述的无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法，其特征是：所述的步骤4中，以金刚石的光学常数代表具有纯sp³C键态的材料的光学常数。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法，其特征是：所述的步骤3中选用的数学物理模型中，表面粗糙层的光学常数采用Bruggeman有效介质近似理论处理。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法，其特征是：所述的步骤3中选用的数学物理模型中，衬底层的光学常数采用Si_jaw模型表示。

6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的无损、快速、准确表征四面体非晶碳薄膜键态结构的方法，其特征是：所述的步骤3中选用的数学物理模型中，薄膜层的光学常数采用Cauchy模型表示。