镀个较厚一点的单层膜,根据极值点(膜比基底折射率高的看极小值,膜比基底折射率低的看极大值,并且选取长波段的极值点,因为在长波段折射率色散小)估算出膜层的折射率,该点的反射率,根据薄膜光学原理,相当于单个四分之一光学厚度的膜厚(单层四分之一光学厚度的薄膜等效折射率为n^2/ng,n为膜的折射率,ng为基底折射率)的反射率。算出折射率后,再判断极值级次,根据这个级次就可算出膜厚。现在举一例子加深理解。 [{rne2sA
[[8h*[:
V?z-Dt C
此主题相关图片如下: _1HEGX\
无法传图,大家可用TFC设计一个 Glass/6.451H/air的曲线对照着看,H的折射率为1.91,入射和出射介质均为air,主要为理解下面的分析用。 PAy7b7m~B
^p #bxN")
vjXCArS
图中基底折射率为1.52,该曲线的透过率极大值是空白玻璃的透过率,说明镀的膜没有起增透作用,判断膜的折射率应该大于基底的折射率,所以我们要选极小值点的反射率来分析薄膜的折射率(选极大值等于在分析空白玻璃,因为是偶数个四分之一膜厚,等同虚设层),为选色散小的区域,可以找到最长波段的极小值为1184nm,透过率为80.08%。设空白基底的单面透过率为T1,镀有膜层侧的单面透过率为T2,总和透过率,也就是所测透过率为T,则有关系式1/T=1/T1 + 1/T2 - 1(大家可以自己推算,就是简单的等比数列叠加,可先算出R1,R2和R的关系式 R=(R1+R2-2R1R2)/(1-R1R2),然后用1-Rx代替Tx),在这儿T1=95.742%, T=80.08%, T2为未知数,代入后得出T2=83.037%,于是R2=1-T2=16.963%,R2=(n^2/ng-1)^2 / (n^2/ng +1)^2 ,n=sqrt(ng*(1+sqrt(R2))/(1-sqrt(R2) )=1.910,这就是膜层的折射率 `k'Dm:*`u4
${, !L l7)
然后来算膜厚。首先判断透过率曲线的级次,在脑中要明确的是,当膜的折射率大于基底时,所有的极小值都是奇数个四分之一膜厚,当膜的折射率小于基底时,所有的极大值都是奇数个四分之一膜厚,根据前面分析,这儿当然是极小值啦。如果没有折射率色散,相邻两个极值之间 的波长位置的比值应为k/(k+1), k=1,3,5,7....(设第一个极值位置波长为λ1,相邻的另一个极值位置波长为λ2,这里假设λ2的级次高于λ1,所以λ1>λ2,则kλ1/4=nd, (k+1)λ2/4=nd,两者比较后,就得出λ1/λ2=(k+1)/k )。我们来看891.0nm和1184nm这两个极值,1184/891=1.328, 所以判断k=3,于是根据kλ1/4=nd 有 d=kλ1/4n=3*1184/(4*1.91)=464.9nm。 6T A2
b]5S9^=LI
说明:这种方法只是粗略地估计膜层的折射率和厚度,因为我们忽略了折射率的色散,也忽略了薄膜在沉积过程中的折射率非均匀性。要精确测量还是要通过带有修正因子的程序拟合,或且专门仪器测量。