[发明专利]一种测量薄膜材料电光系数的装置及方法

权利要求书

1.一种薄膜材料电光系数的测量装置，包括薄膜分析仪(5)，所述薄膜分析仪(5)包括工作台(1)、光源(13)、Y型光纤(12)、干涉光谱仪(14)以及计算机(6)，Y型光纤(12)的两个光纤臂分别与光源(13)及干涉光谱仪(14)相连，干涉光谱仪(14)与计算机(6)相连，其特征在于，还包括测试单元，所述测试单元包括待测样品(4)和与待测样品(4)电连接的可控电压源(7)，其中：待测样品(4)置于工作台(1)上，Y型光纤(12)的共同端设于待测样品(4)上方，使得光源(13)发出的光束通过Y型光纤(12)入射到工作台上的待测薄膜(9)表面。

2.根据权利要求1所述一种薄膜材料电光系数的测量装置，其特征在于，所述待测样品(4)是将待测薄膜(9)沉积在金属基底(8)上形成均匀薄膜，并在待测薄膜(9)表面设置电极(10)。

3.根据权利要求1所述一种薄膜材料电光系数的测量装置，其特征在于，还包括测试箱(2)，所述测试箱(2)中设置有测试腔体，测试腔体中设置有用于放置待测样品(4)的样品台。

4.根据权利要求3所述一种薄膜材料电光系数的测量装置，其特征在于，测试箱(2)上设有进气口和通光口(3)，所述进气口和通光口(3)分别与测试腔体连通，进气口用于通入惰性气体，通光孔(3)设于Y型光纤(12)的共同端下方，与待测样品(4)的位置相对应。

5.根据权利要求1至4任一项所述一种薄膜材料电光系数的测量装置，其特征在于，还包括波长准直器(11)，所述波长校准器(11)的光束入口端与Y型光纤的共同端相连，波长校准器(11)的光束出口端位于通光口(3)上方，通光口(3)与波长准直器(11)的光束出口尺寸相一致。

6.一种测量薄膜材料电光系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：将待测薄膜(9)沉积在金属基底(8)表面形成均匀薄膜，在待测薄膜(9)表面设置电极(10)作为顶电极，得到待测样品(4)；

步骤B：

将测试箱(2)置于工作台(1)，测试箱(2)中设置有测试腔体，测试腔体中设置有用于放置待测样品(4)的样品台，测试箱(2)上设有进气口和通光口(3)，所述进气口和通光口(3)分别与测试腔体连通；将Y型光纤(12)的两个光纤臂分别与光源(13)及干涉光谱仪(14)相连，干涉光谱仪(14)与计算机(6)相连；将Y型光纤(12)的共同端设于通光口(3)上方，通光口(3)与样品台的位置相对应，使得光源(13)发出的探测光通过Y型光纤(12)由通光口(3)入射到样品台上的待测薄膜(9)表面；

然后将步骤A制得的待测样品(4)放置于样品台上，将顶电极和金属基底形成的底电极通过引线与可控电压源(7)连接，通过进气口向测试腔体中充入惰性气体；

步骤C：开启可控电压源(7)，并通过可控电压源(7)设定加载于待测样品(4)两端的目标电压，待电压稳定后，开启薄膜分析仪(5)，使得光源(13)发出的探测光经Y型光纤(12)垂直入射到测试腔体中的待测样品(4)上，在待测薄膜(9)的上下界面产生的反射光后，经Y型光纤(12)的另一光纤臂进入干涉光谱仪(14)；

步骤D：利用计算机实时采集并记录两束反射光形成的干涉光谱曲线，并用软件对记录的反射光干涉光谱进行分析，从而得到目标电压下待测薄膜材料的折射率n；

步骤E：调节可控电压源(7)控制加载于待测样品(4)两端的目标电压，待电压稳定后，重复步骤C至D，直到所有所需的电压值对应的折射率值均测得，停止通入惰性气体，并关闭薄膜分析仪(5)，结束测试；将不同目标电压下对应的薄膜材料折射率保存下来，采用软件拟合得到薄膜材料折射率随直流电压变化的线性图，其中：横坐标为待测薄膜两端的电场强度，纵坐标为待测薄膜材料的折射率n，所述线性图中斜率即为待测薄膜材料的电光系数。

7.根据权利要求6所述一种测量薄膜材料电光系数的方法，其特征在于，薄膜分析仪(5)还包括波长准直器(11)，所述波长校准器(11)的光束入口端与Y型光纤的共同端相连，其光束出口端位于通光口(3)上方，通光口(3)与波长准直器(11)的光束出口尺寸相一致。

8.根据权利要求4所述一种测量薄膜材料电光系数的方法，其特征在于，所述步骤D和步骤E之间还包括：

步骤F：每个目标电压测试重复多次，并保存结果，剔除错误值后取平均值以作为目标电压下薄膜材料的折射率n。