[发明专利]一种通过透射谱计算微米级单晶的折射率、消光系数及厚度的方法

说明书

本发明提供一种通过透射谱计算微米级单晶的折射率、消光系数及厚度的方法，所述方法包括：测试样品的微区透射谱，通过读谱获取极值点的相关参数，再分别求解极值点的干涉介数；通过迭代等算法，分别对偶数极值点以及奇数极值点的折射率、消光系数和吸收系数等参数进行计算，通过上述参数绘制出折射率色散曲线，最终通过迭代计算绘制出消光系数色散曲线。所述方法可以获得微米级样品的信息，与现有的椭偏仪测试相比，更加简便快捷且廉价。

技术领域

本发明属于计算光学领域，涉及一种通过透射谱计算微米级单晶的光学参数的方法，尤其涉及一种通过透射谱计算微米级单晶的折射率、消光系数及厚度的方法。

背景技术

近年来，随着微纳加工技术的迅猛发展，微电子器件的尺寸日益减小，有越来越多的新的微纳尺寸材料被设计制备出的同时，也有许多传统材料被开发出新的微纳尺寸的制备路径，而对这些新型材料，缺少它们的基本光学参数(折射率、消光系数)的了解，而由于材料尺寸的限制，又难以通过现有技术手段例如椭偏仪等测量其光学参数。在这些新材料上进行各种物理现象的研究离不开基本光学参数，因此，如何获得微纳尺寸材料的可靠光学参数是新材料表征领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种通过透射谱计算微米级单晶的折射率、消光系数及厚度的方法，所述方法可以获得微米级样品的信息，与现有的椭偏仪测试相比，更加简便快捷且廉价。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种通过透射谱计算微米级单晶的折射率、消光系数及厚度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)测试样品的微区透射谱；

(2)读取所述微区透射谱的极值点出的波长λ_m和透射率T_m；

(3)通过所述极值点及其相邻极值点的波长λ_m计算出极值点的干涉阶数m；

(4)利用奇数极值点的透射率T_odd计算奇数极值点的近似折射率；

(5)在偶数极值点处，将近邻两奇数极值点的近似折射率平均作为近似值，带入透射率模型中，迭代计算得到所述偶数极值点的消光系数和吸收系数；

(6)在奇数极值点处，将近邻两偶数极值点的吸收系数平均值作为近似值，代入透射率模型求出所述奇数极值点的折射率；

(7)利用所述奇数极值点的折射率与光程，计算出一系列奇数极值点对应的样品厚度，取平均值得到样品厚度d；

(8)利用偶数极值点的光程与已确定的厚度d，计算出一系列偶数极值点的折射率；

(9)利用单振子色散模型，带入一系列所述奇数极值点以及偶数极值点对应的波长及折射率，计算得到样品的E_d色散能和E₀单振子能量，同时绘制出样品的折射率色散曲线；

(10)利用得到的所述折射率色散曲线和样品厚度d代入透射率模型得到消光系数色散曲线。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述样品的微区透射谱的测试方法为：根据测试得到的待测样品、透明衬底和空气的透射强度谱(I_sam，I_sub，I_air)，将所述待测样品的透射光强度和所述透明衬底的透射光强度除以所述空气的透射光强度得到所述待测样品和透明衬底的透射谱(T_sam＝I_sam/I_air，T_sub＝I_sub/I_air)。

本发明中，所述微区透射谱的测试装置和方法参考专利CN112964655A。