[发明专利]一种二维材料层数快速识别方法及设备

权利要求书

1.一种二维材料的层数识别方法，其特征在于，根据选定的入射光波长λ的波长范围确定布鲁斯特角范围，将入射角θ设定为布鲁斯特角，通过仿真得到不同层数的目标二维材料样品在布鲁斯特角范围内的椭偏参数的理论对比度测量目标二维材料的样品在布鲁斯特角范围内的椭偏参数的实测对比度将与相比较，识别出目标二维材料的层数；

实测对比度的峰值与某一层数的理论对比度的峰值差别在±δ％范围内时，视为实测对比度与该层数的理论对比度相匹配，从而确定目标二维材料的层数，判断公式如下：

其中，δ＜50；

获得理论对比度实测对比度的方法如下：

对目标二维材料以及包含目标二维材料的样品中的空白基底分别进行仿真计算得到对应椭偏参数W_i^T(λ,θ)和其中二维材料的层数记为i，i＝1,2,3,……，则理论对比度如下：

测量包含目标二维材料的样品和空白基底的椭偏参数数据W_i^M(λ,θ)和则实测对比度如下：

2.一种二维材料的层数识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步：确定测量入射角范围Θ，公式如下：

其中，θ_B为目标二维材料基底的布鲁斯特角，n₀为目标二维材料周围介质的折射率，n_s为目标二维材料基底的折射率，λ为入射光真空波长；

将入射光真空波长λ的范围代入上式，获得目标二维材料基底的布鲁斯特角的最小值θ_Bmin和最大值θ_Bmax，进而确定入射角范围为Θ＝[θ_Bmin,θ_Bmax]；

第2步：对目标二维材料样品建立多膜层堆叠光学模型；利用传输矩阵法对包含目标二维材料的样品及空白基底分别进行仿真计算得到对应椭偏参数W_i^T(λ,θ)和其中二维材料的层数记为i，i＝1,2,3,……；

计算不同层数二维材料的椭偏参数的理论对比度公式如下：

确定在所选取的波长范围Γ和入射角范围Θ内对比度的最大值及其对应的入射角和波长；

第3步：在第1步确定的入射角范围Θ内，以步长Δθ改变入射角，测量目标二维材料以及包含目标二维材料的样品中的空白基底的椭偏参数W_i^M(λ,θ)和入射光真空波长λ的范围覆盖所选取的波长范围Γ，则实测对比度如下：

第4步：实测对比度的峰值与某一层数的理论对比度的峰值差别在±δ％范围内时，视为实测对比度与该层数的理论对比度相匹配，从而确定目标二维材料的层数，判断公式如下：

其中，δ＜50。

3.如权利要求2所述的一种二维材料的层数识别方法，其特征在于，椭偏参数W选用振幅比ψ、相位差Δ、相位差N、相位差C、相位差S或穆勒矩阵元素中的一种；其中，各椭偏参数的定义如下：

振幅比ψ为：

其中，r_p和r_s分别为p偏振光分量和的s偏振光分量的幅值反射系数；

相位差Δ为：

相位差N为：

N＝cos(2ψ)

相位差C为：

C＝sin(2ψ)cos(Δ)

相位差S为：

S＝sin(2ψ)sin(Δ)。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～3任一项所述的方法。

5.一种二维材料的层数识别设备，其特征在于，包括如权利要求4所述的计算机可读存储介质以及处理器，处理器用于调用和处理计算机可读存储介质中存储的计算机程序。