[发明专利]一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法

说明书

本发明公开一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法，该方法利用椭圆偏振光谱仪测试掺氟氧化锡镀膜玻璃的椭偏参数，建立梯度层与粗糙层双层膜系结构模型及各层对应色散模型，梯度层的模型为随着掺氟氧化锡镀膜厚度的增加，从底层的介电材料渐变为顶层的透明导电材料。通过迭代回归椭偏光谱，获得掺氟氧化锡薄膜的结构及各层的光学参数。本发明仅采用椭偏光学测试手段便可测量非均质掺氟氧化锡薄膜结构和光学参数，对样品无损伤、无接触、测量耗时少，测试方法简便、快捷，且对被测样品表面无特殊要求，十分适合于在线低辐射节能镀膜玻璃的性能在线检测及监控。

技术领域

本发明涉及镀膜玻璃检测及设计领域，具体涉及一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法。

背景技术

掺氟氧化锡镀膜玻璃的薄膜(以下简称为FTO薄膜)是一种透明导电氧化物薄膜，其具有良好的可见光透过率、较强的中远红外反射率，并且成本较低，可采用常压化学气相沉积法，广泛应用于浮法在线大面积玻璃镀膜领域，易于产业化。现有技术中运用常规光学测量手段对薄膜的解析，往往将其简化为单一均质层，难以反映薄膜本身的准确膜层结构与光学参数。

专利CN1963460A公开了一种测量镀膜玻璃薄膜光学参数的方法，建立薄膜厚度、折射率、消光系数与薄膜透射率、反射率的函数关系，与实测镀膜玻璃的可见光透射、反射光谱联立构成曲线拟合问题，利用模拟退火法、牛顿迭代法相结合的两步法求解这个曲线拟合问题，从而获得薄膜光学参数的测量结果。但其将镀膜玻璃的薄膜认定为单一均质膜层，而在采用化学气相沉积工艺的实际生产中，由于薄膜生长特点，其本身并不是一种均匀结构。

专利CN103323403A公开了一种低辐射镀膜玻璃的光学参数检测方法，采用五层膜层结构来描述“玻璃/SiC_xO_y/FTO”低辐射镀膜玻璃结构，五层膜结构自玻璃向外依次为包含扩散Na⁺的SiC_xO_y层、纯SiC_xO_y层、过渡层、SnO₂:F功能层以及表面粗糙层，其中过渡层与表面粗糙层采用有效介质模型。但FTO薄膜在快速生长过程中，遵循表面吸附-晶核长大-颗粒堆叠的规律，是一种非均质膜层，当玻璃表面直接生长FTO薄膜时，由于玻璃基体光学特性与FTO薄膜特性差异较大，采用“Na⁺离子扩散+FTO”的有效介质模型不能有效描述FTO薄膜与玻璃基底之间的光学参数关系。因此，需要开发一种能够反映非均质FTO薄膜结构，高精确度测定薄膜光学参数的方法。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法，该方法能够更精准反映非均质FTO薄膜结构和光学参数。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:

一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法，包括：

(1)调整好光度式椭圆偏振光谱仪的相关测试参数，包括光线入射角度、测量波长范围，测得掺氟氧化锡镀膜玻璃在紫外-近红外波段光谱范围内的椭偏参数(Ψ)及(Δ)；

(2)建立双层膜系结构模型：膜结构在玻璃基底上自下向上分别为梯度层、粗糙层，并对其分别建立相应的色散模型；梯度层的模型底层为完全不导电的介电材料，顶层为透明导电材料，随着掺氟氧化锡镀膜厚度的增加，中间各层为不同组分比例的介电材料与透明导电材料的组合，从介电材料向透明导电材料的渐变过程；

梯度模型中不同位置的材料组成由式(1)表示:

其中，c_i表示第i层中透明导电材料所占物质量的比，h_i是第i层位置的高度，H是梯度层总厚度，m是梯度层模型中总层数，A、B是梯度模型方程系数；

梯度层中各层的光学参数使用有效介质近似(EMA)来计算，如式(2)所示：