[发明专利]二氧化硅光学薄膜消光系数确定方法

权利要求书

1.一种二氧化硅光学薄膜消光系数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选择单晶硅作为SiO₂薄膜制备的基底，所述基底的表面粗糙度优于0.3nm，基底和SiO₂薄膜共同构成基底-薄膜系统；

步骤2、设定测量波长范围为λmin到λmax，测量波长的间隔为Δλ，测量基底-薄膜系统的光谱，从而得到反射椭偏参数Ψ(λ)和Δ(λ)，λmin的取值为测量仪器的最短波长，λmax的取值在SiO₂薄膜的透明区域内任意位置，设入射角度为θ；

步骤3、将所述SiO₂薄膜等效为纯SiO₂薄膜和亚氧化物薄膜的混合物，基于Tauc-Lorentz介电常数模型，分别确定纯SiO₂薄膜和亚氧化物薄膜的介电常数；

步骤4、设纯SiO₂薄膜和亚氧化物薄膜的介电常数分别为ε_x和ε_y，其中亚氧化物薄膜的体积含量为f，基于Maxwell-Garnett关系，得到SiO₂薄膜的介电常数与纯SiO₂薄膜和亚氧化物薄膜的介电常数满足的关系；

步骤5、基于步骤4得到的关系，根据薄膜光学原理，使用非线性优化算法从步骤2测试得到的基底-薄膜系统光谱中，反解出SiO₂薄膜的介电常数ε、折射率n_f和消光系数k_f，以及f。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，利用椭圆偏振仪测量基底-薄膜系统的光谱。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤5中，反演计算的评价函数预先设定为：

MSE={12N-MΣi=1N[(Ψimod-ΨiexpσΨ,iexp)2+(Δimod-ΔiexpσΔ,iexp)2]}12---(5)]]>

MSE是测量值与数学模型计算值的均方差，N为测量波长的数目，M为拟合变量的个数，ψ_i^exp、和Δ_i^exp分别为i个波长的反射椭偏参数测量值，ψ_i^mod和Δ_i^mod分别为i个波长的反射椭偏参数计算值，σ_ψ,i^exp和σ_Δ,i^exp分别为i个波长的反射椭偏参数测量误差。