[发明专利]一种金属及半导体薄膜材料光学常数的标定方法

权利要求书

1.一种金属及半导体薄膜材料光学常数的标定方法，由以下几个子步骤组成：

1）取沉积于异种材料基底上的厚度在15-100nm金属或半导体薄膜样品，所述异种材料是指与薄膜样品材料不同的固体材料；

2）厚度确定：所述的厚度确定方法为X射线小角反射谱线法，根据谱线中反射峰位的位置，使用修正的布拉格方程进行二元线性回归求解，精确确定薄膜的厚度；

3）光谱特性测试：在要求解的波段范围内，0到小于90度的任意角度入射的透过率谱线和0到小于90度的任意角度入射的反射率谱线各一条；

4）光学常数数值求解：

通过如下数值方法从测试光谱提取光学常数：在表征光学常数n-k的平面上利用光学薄膜光谱特性计算模型，做出透过率为测试值T和反射率为测试值R的等值线；等值线上的点的理论计算透过率T₀和反射率R₀满足|T₀-T|<ε和|R₀-R|<ε,其中ε为精度控制的小量，其取值范围为0.01~0.0001；等值线的交点即为所求的光学常数。

2.根据权利要求1所述的沉积于异种材料基底上的金属或半导体薄膜样品，其特征在于：所述的薄膜材料为Al、Cu、Au、Ag、Si、NiAl、GaAs等金属或半导体材料中的一种或二种以上；所述的异种材料基底为Si、Fe、Cr、Al2O3、SiO2等与薄膜材料不同的任意材料中的一种或二种以上，其表面的粗糙度小于2nm。

3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于：所述的X射线小角反射谱线法是使用X射线平行光，对薄膜样品进行掠入射角度范围为0.2°-5°的反射信号测试，扫描的步长可取0.05-0.0001°，测定X射线的反射信号强度谱线。

4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于：所述的修正的布拉格方程形式为sin²θ_m＝(λ/2d)²m²+2δ或其等效的变形式，其中θ_m为X射线反射峰的角度，m为反射峰的级次，δ为取值范围[-1,1]的修正小量，λ为X射线的波长，d为薄膜的厚度。