薄膜表征技术
金属薄膜厚度的表征及其影响因素研究
金属薄膜厚度的表征及其影响因素研究随着科技的不断发展，金属薄膜的制备工艺也越来越成熟。
金属薄膜广泛应用于各个领域，如光学、电子、医学、材料学等。
在应用中，金属薄膜的厚度是一个非常重要的参数，对于金属薄膜的性能表现和应用效果有着至关重要的影响。
本文将探讨金属薄膜厚度的表征及其影响因素研究。
一、金属薄膜厚度的表征方法1.刻蚀法:通过对金属薄膜进行刻蚀，利用刻蚀速率与膜厚之间的关系，计算出薄膜的厚度。
2.激光干涉法:利用激光的干涉效应原理，测定薄膜的厚度。
3.扫描电子显微镜法:通过扫描电子显微镜的成像分析，计算出薄膜的厚度和表面形貌。
4.X射线衍射法:利用X射线的特性，通过对薄膜的衍射图谱分析，得到薄膜的晶体结构和厚度信息。
5.拉曼光谱法:通过拉曼散射光谱的检测方法，获取薄膜的厚度和组成等信息。
以上几种方法是常用的金属薄膜厚度表征方法。
在实际应用中，要根据不同金属材料和薄膜制备工艺的特性选择合适的测量方法。
二、金属薄膜厚度的影响因素1.沉积时间:金属薄膜的厚度与沉积时间有很大关系。
一般来说，沉积时间越长，膜厚越大。
但是同时也要注意避免沉积时间过长，导致薄膜的颗粒度增大、热应力大等问题。
2.沉积速率:沉积速率是金属薄膜厚度的另一个重要影响因素。
一般来说，沉积速率越快，膜厚也会越大。
但是过快的沉积速率也会导致薄膜的晶体结构紊乱，影响薄膜的质量。
3.沉积物质浓度:沉积物质浓度是影响金属薄膜厚度的关键因素。
在保证沉积物质充足的情况下，增加沉积物质浓度可以有效提高金属薄膜的厚度。
4.衬底材料:不同的衬底材料对于金属薄膜的沉积也会产生不同的影响。
一些表面粗糙度较高的衬底材料会使薄膜颗粒粗糙、岔枝增多，影响其质量和性能。
5.工艺条件:不同的金属薄膜制备工艺条件也会影响膜厚的测量和控制。
因此，要根据不同的工艺条件和制备流程，选择合适的厚度测量方法和控制手段，以保证薄膜的质量和性能。
三、结论金属薄膜作为一种重要的材料，在生产和工程中得到了广泛的应用。
薄膜材料的表征与应用前景
薄膜材料的表征与应用前景薄膜材料是一种厚度较薄的材料，具有广泛的应用领域。
在现代科学技术领域中，薄膜材料正变得越来越重要，例如电子器件、太阳能电池、光伏电池、光电子学、医学、生物传感器、防辐射、保护涂料等领域。
在这些领域中，薄膜材料都有着很重要的作用。
因此，如何进行薄膜材料的表征是非常重要的，下面将从表征方法、薄膜材料技术应用、应用前景三方面进行探讨。
一、薄膜材料的表征方法薄膜材料的表征方法主要有X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜等技术。
其中，X射线衍射属于一种常用的材料分析方法，可以得到薄膜的晶体结构、晶格常数、谱线宽度、拓扑结构等信息。
透射电子显微镜可以得到薄膜的显微组织结构，包括富含结构信息的多晶体薄膜、单晶薄膜以及异质结构。
扫描电子显微镜则可用来分析物质表面形态和组成，并且可对样品的形貌、大小、质量等进行观察和计量。
原子力显微镜则可以对样品的表面形貌进行观察，并能够创造分子层面的逼真图像，是一种非常常用的表征方法。
不同的薄膜材料在表征方法上存在很大的差异，例如，半导体薄膜材料需要更精确的表征技术，而对于金属薄膜材料则主要采用透射电子显微镜进行分析。
在分析时也需要注意用适当的方法。
二、薄膜材料技术应用薄膜材料的技术应用广泛，涉及到电子器件、太阳能电池、光伏电池、光电子学、医学、生物传感器、防辐射、保护涂料等领域。
其中，太阳能电池是薄膜材料的典型应用之一。
采用薄膜材料制造的太阳能电池，不仅可以提高转换效率，而且重量更轻、性能更佳。
此外，薄膜材料还可以用于生物传感器领域。
由于薄膜具有微观尺寸范围，因此具有内在的生物相容性和高灵敏度，并且还可以按照需要设计其结构或功能，如含有肝素和酶等的超薄膜，有利于抑制血栓形成和生物膜。
三、薄膜材料技术应用前景在各种新能源材料中，薄膜材料已经成为研究热点。
太阳能电池、燃料电池等的制造关键是新材料的开发，而在这些中，薄膜材料的开发将成为未来的重要方向。
薄膜材料的表征方法
图3-1 椭偏法测量y和Δ的原理图
椭偏仪一般包括以下几个部分:激光光源、起偏器、样品台、检偏器和光 电倍增管接收系统。图3-1所示是反射消光椭偏仪的原理图，激光光源发 出的光, 经过仪器的起偏器变成线偏振光, 通过补偿器1/4波片形成椭圆 偏振光, 然后投射到待测光学系统薄膜上,待测光学系统具有沿正交坐标 x和y轴的正交线性偏振态, 从待测光学系统射出的光, 偏振态已经发生 了变化(椭圆的方位和形状与原入射椭偏光不同) , 通过检偏器和探测器 就可以进行检测了。
（1）椭偏仪法测量的基本原理 椭圆偏振测量, 就是利用椭圆偏振光通过薄膜时, 其反射和 透射光的偏振态发生变化来测量和研究薄膜的光学性质。 椭偏仪法利用椭圆偏振光在薄膜表面反射时会改变偏振状 态的现象，来测量薄膜厚度和光学常数，是一种经典的测 量方法。 光波（电磁波）可以分解为两个互相垂直的线性偏振的S波 和P波，如果S波和P波的位相差不等于p/2的整数倍时，合 成的光波就是椭圆偏振光。当椭圆偏振光通过薄膜时，其 反射和透射的偏振光将发生变化，基于两种介质界面四个 菲涅耳公式和折射定律，可计算出光波在空气/薄膜/衬底多 次反射和折射的反射率R 和折射率T。
膜厚d 的计算
通常,光波的偏振状态由两个参数描述:振幅和相位。为方便 起见,在椭偏仪法中,采用Ψ 和△这两个参数描述光波反射时 偏振态的变化,它们的取值范围为: 0 ≤Ψ ≤π/ 2 ,0≤△< 2π。 (Ψ , △) 和( Rp , Rs) 的关系定义为总反射系数的比值,如下 式所示 Rp/Rs＝tanyexp（iΔ） 式中, tgΨ 表示反射前后光波P、S 两分量的振幅衰减比, △=δp -δs 表示光波P、S 两分量因反射引起的相应变化之 差。 由此可见,Ψ 和△直接反映出反射前后光波偏振状态的变化。 在波长、入射角、衬底等确定的条件下,Ψ 和△是膜厚和薄 膜折射率( n) 的函数,写成一般函数式为Ψ = Ψ( d , n) , △= △( d , n) 结合公式，测量y和Δ，就可以求出薄膜折射率n和薄膜的 厚度d。
薄膜表征_薄膜材料与薄膜技术
6.2 薄膜形貌和结构的表征方法
依据尺度范围考虑，薄膜结构的研究分三个层次：
• 薄膜的宏观形貌:包括尺寸、形状、厚度、均匀性； • 薄膜的微观形貌:如晶粒及物相的尺寸大小和分布、
空洞和裂纹、界面扩散层及薄膜织构； • 薄膜的显微组织:包括晶粒的缺陷、晶界及外延界面
的完整性、位错组态等。
可采用的表征方法：
透明膜，数学分析复杂
需制备台阶
精度取决于薄膜密度 厚度较大时具有非线性
效应
（1）椭偏仪法
利用椭圆偏振光在薄膜表面反射时会改变偏振状态的现
象，来测量薄膜厚度和光学常数。当偏振光入射在具有
一定厚度h的薄膜上，处于入射面的偏振光分量p和垂直
Байду номын сангаас
入射面的偏振光分量s的反射系数R、透射系数T如下：
p
s
空气
0
薄膜 h
6.1薄膜厚度测量
方法
等厚干涉 法
等色干涉 法
椭偏仪法
表面粗糙 度仪 称重法
石英晶体 振荡器法
测量范围 精度 3-2000nm 1-3 nm
1-2000nm 0.2 nm
零点几纳米 0.1 nm 到数微米 大于2 nm 零点几 纳米 无限制 至数微米 0.1 nm
说明 需制备台阶和反射层
需制备台阶、反射层和 光谱仪
电磁透镜：使原来直径约为 50mm的束斑缩小成一个只有 数nm的细小束斑。
扫描线圈：提供入射电子束在 样品表面上和荧光屏上的同 步扫描信号。
样品室：样品台能进行三维空 间的移动、倾斜和转动。
（b）信号检测放大系统 检测样品在入射电子作用 下产生的物理信号，然后 经视频放大作为显像系统 的调制信号。
（3）吸收电子（absorption electrons, AE）
光学实验技术中的薄膜制备与表征指南
光学实验技术中的薄膜制备与表征指南在现代光学实验中，薄膜是一种广泛应用的材料，它具有许多独特的光学性质。
为了实现特定的光学设计要求，科学家们需要制备和表征各种薄膜。
本文将为您介绍光学实验技术中的薄膜制备与表征指南，帮助您更好地理解和应用薄膜技术。
一、薄膜制备技术1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种常见的薄膜制备技术，它通常用于金属或有机材料的蒸发。
蒸发源材料通过加热，使其蒸发并沉积在基底表面上，形成薄膜。
真空蒸发法具有简单、灵活的优点，但由于材料的有机蒸发率不同，容易导致薄膜的成分非均匀性。
2. 磁控溅射法磁控溅射法是一种通过离子碰撞使靶材溅射，并沉积在基底上的技术。
这种方法可以获得高质量和均匀性的薄膜。
磁控溅射法通常用于金属、氧化物和氮化物等无机薄膜的制备。
3. 原子层沉积法原子层沉积法（ALD）是一种逐层生长薄膜的方法，通过交替地注入不同的前驱体分子，使其在基底表面上化学反应并沉积。
这种方法可以实现非常精确的厚度控制和成分均一性。
4. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种基于溶胶和凝胶的化学反应制备薄膜的方法。
通过溶胶中的物质分子在凝胶中发生凝胶化反应，形成薄膜。
这种方法适用于复杂的薄膜材料。
二、薄膜表征技术1. 厚度测量薄膜的精确厚度对于光学性能至关重要。
常用的测量方法包括激光干涉法、原位椭圆偏振法和扫描电子显微镜等。
激光干涉法通过测量反射光的相位差来确定薄膜厚度，原位椭圆偏振法则通过测量反射光的椭圆偏振状态来推断厚度。
2. 光学性能表征光学性能包括反射率、透过率、吸收率等。
常用的表征方法有紫外可见近红外分光光度计和激光光谱仪。
通过测量样品在不同波长下的吸收或透过光强度，可以得到其光学性能。
3. 表面形貌观察表面形貌对薄膜的光学性能和功能具有重要影响。
扫描电子显微镜和原子力显微镜是常用的表面形貌观察工具。
扫描电子显微镜可以获得样品表面的高分辨率图像，原子力显微镜则可以实现纳米级表面形貌的观察。
4. 结构分析薄膜的结构分析是了解其晶体结构和晶格形貌的重要手段。
薄膜表征
可同时测得薄膜的表面粗糙度及膜厚！
2、仪器特征：
1）探针：一般为金刚石，头部磨成 R= 2-10 m的圆弧形； 2）载荷：一般为 1-30 mgf； 3）分辩率：1 nm (机械/光电放大位移量 103-106倍)。
二、基本特点：
1、类似光学金相，可提供清晰直观的表面/截面形貌像； 2、分辩率高，景深大； 3、可采用不同分析模式作定量/半定量的表面成分分析； 4、是目前材料研究最常用手段之一，应用极为广泛。
SEM的结构与主要组件
三、电子束的作用区域及主要成像粒子：
1、电子束入射到样品表面后，会与表面层的原子发生各种交互作用， 其作用区域大致为一个梨形区域，深度约 1m； 2、该区域在电子束照射下可实现成像和波谱分析的主要激发粒子是： 最表层 (10Å)：俄歇电子； 浅层 (50~500Å)：二次电子； 梨形区上部：背散射电子； 梨形区下部：特征X射线。 3、分别接收上述激发粒子，处理后可显示表层的各种形貌/成分信息。
探针法的测量原理
3、基本矛盾：
不破坏样品表面真实形貌 探头头部接触压力 大直径探头有利； 能分辨表面形貌微小起伏 探头跟随性、分辨率 小直径探头有利！
4、优、缺点：
1）方法简单、测量直观； 2）适合硬膜测量，容易划伤较软薄膜并引起测量误差； 3）对表面很粗糙的薄膜测量误差较大。
1
dt
0
t
Ii a Ii dt t I Ie 0 e a
t
(5 - 1)
此处：n — 气相粒子密度； — 膜材料密度； a — 常数。
薄膜材料的表征
制备台阶旳措施
常用掩膜镀膜法，即将基片旳一部分用掩膜遮 盖后镀膜，去掉掩膜后形成台阶。因为掩膜与 基片之间存在着间隙，所以这种措施形成旳台 阶不是十分清楚，相对误差也比较大，但能够 经过屡次测量来提升精确度，探针扫过台阶时 就能显示出台阶两侧旳高度差，从而得到厚度 值。
其测量装置原理图如图4.4所示。在样品角度 连续变化旳过程中，在光学显微镜下能够观察
到干涉极大和极小旳交替出现。得出光旳干涉
条件（式 4.10）为 ：
d
N
2n1 cos
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图4.4 变角度法测量透明薄膜厚度旳装置 示意图
等角反射干涉法（CARIS）
测量透明薄膜厚旳第二种措施是使用非 单色光入射薄膜表面，在固定光旳入射 角度旳情况下用光谱仪分析光旳干涉波 长。这一措施被称为等角反射干涉法 （CARIS）。在这一措施中，干涉极大 或极小旳条件仍为式（4.10），但N与 λ在变化，而 θ不变，因而
此类措施所根据旳原理一般是不同薄膜 厚度造成旳光程差引起旳光旳干涉现象。
1．光旳干涉条件
首先研究一层厚度为d、折射率为n旳薄
膜在波长为λ旳单色光源照射下形成干涉 旳条件。
显然要想在P点观察到光旳干涉极大，其
条件是直接反射回来旳光束与折射后又 反射回来旳光束之间旳光程差为光波长 旳整倍数。
图4.1 薄膜对单色光旳干涉条件
透明薄膜厚度测量旳干涉法
式中，为单色光波长，m为任意非负旳 整数。在两个干涉极大之间是相应旳干
涉极小。若 n1 < n2 ，反射极大旳条件
变为:
d (m 1)
2n1
变角度干涉法（VAMFO）
薄膜表征
根据其后这一电子态被填充的过程不同，可能发生两种情况。 （1）这一空能级为一个外层电子 ，比如M或L层的电子所占据， 并在电子跃迁的同时放出一个X 射线光子，如图(c)所示。
（2）空的K能级被外层电子填充的同 时并不发出X射线，而是放出另一个 外层电子，如图(d)所示。这一能量转 换过程被称为俄歇过程，相应放出的 电子被称为俄歇电子。
1气相密度测量方法
如果蒸发原子密度的瞬时值 在沉积过程中可测量，则可 确定撞击到基片上的原子速 率，由于这一方法没有累积 性，因此必须通过积分运算 得到每单位面积上的膜质量 或膜厚。 当离化检测计暴露于蒸 气中时，气相原子首先 由于热离化产生电子，然后 这些电子被加速到阳极，离 子移向收集极，在收集极离 子被离化，相应的电流Ii正比 于离子的数量和离化电子电 流Ie。
E h EB
其中v为入射X射线的频率，EB是被激发出来的电子原来的能级能量 。在入射X射线波长固定的情况下，测量激发出来的光电子的能量E ，就可以获得样品中元素含量和其分布的情况。
1.0 carbide bonds
C-C bonds
0.5
as-deposited
C/S (x10 )
0.0 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 0.0
测出Δ0和Δ，即测出了薄膜的厚度
（2） 不透明薄膜厚度测量的等色干涉法
使用非单色光源照射薄膜表面 采用光谱仪测量玻璃片、薄膜间距S引起的相邻两个干涉极大 条件下的光波长λ1、λ2，以及台阶h引起的波长差Δλ 由下式推算薄膜台阶的高度
2 h 1 2 2
等色干涉法的厚度分辨率高于等厚干涉法，可以达到0.1nm
的能量为鉴定和识别原子提供了依 据，而辐射强度可以提供粒子的数 量，即样品的成分的依据。辐射源和
薄膜材料的表征方法
紫外-可见光谱法利用紫外-可见光波段的光子能量与材料中价电子的跃迁能量相匹配的特性，通过测量材料对不 同波长光的吸收程度，得到吸收光谱。通过对光谱的分析，可以了解材料的电子结构和分子组成，从而推断材料 的性质和结构。
红外光谱法
总结词
通过测量材料在红外光波段的吸收光谱，分析材料中分子的振动和转动模式。
俄歇电子能谱法
总结词
俄歇电子能谱法是一种高灵敏度、高分辨率的表面分析技术，用于检测薄膜材 料表面的元素组成和化学状态。
详细描述
该方法利用高能电子束轰击薄膜表面，使表面原子发射出俄歇电子，通过测量 俄歇电子的能量分布，可以推断出薄膜表面的元素组成、化学键合状态以及元 素化合物的存在形式。
红外光谱法
详细描述
红外光谱法利用红外光波段的光子能量与材料中分子振动和转动能量相匹配的特性，通过测量材料对 不同波长光的吸收程度，得到吸收光谱。通过对光谱的分析，可以了解材料中分子的振动和转动模式 ，进一步推断材料的结构和性质。
拉曼光谱法
总结词
通过测量材料在拉曼散射过程中的光谱 ，分析材料中分子的振动和旋转模式。
剪切韧性测试
通过测量材料在剪切载荷下的剪切位移或剪切强度，评估材料的 韧性。
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各种类型的薄膜材料。
原子力显微镜
总结词
原子力显微镜是一种高分辨率的表面形貌表征技术，可以用来观察薄膜表面的微观结构 和形貌特征。
详细描述
原子力显微镜利用微悬臂探针在薄膜表面扫描，通过测量探针与薄膜表面之间的相互作 用力，可以实时获得薄膜表面的形貌信息。该方法具有极高的分辨率，能够观察到薄膜
表面的原子级结构，适用于各种类型的薄膜材料。
05 化学性能表征方法
薄膜材料性能表征方法介绍
磁损耗法
01
磁损耗法是通过测量磁场中材 料因磁滞、涡流等效应而产生 的能量损耗来表征材料磁学性 能的方法。
02
磁损耗法通常采用交流磁场进 行测量，能够反映材料的动态 磁特性，如磁损耗角正切值等 。
电学性能表征
电导率测试
总结词
电导率测试是评估薄膜材料导电性能的重要手段，通过测量电流与电压的关系，可以获 得材料的电导率。
详细描述
在电导率测试中，将薄膜材料置于电极之间，施加一定的电压，测量流过材料的电流。 通过计算电流与电压的比值，可以得到材料的电导率。电导率的大小反映了材料导电性
能的优劣。
霍尔效应法
磁畴观察法可以用于研究薄膜材料的磁畴行为、磁反转机制等，有助于理 解材料的磁学性质和应用潜力。
06
环境稳定性表征
耐腐蚀性测试
盐雾试验
将薄膜材料置于盐雾环境中，模拟海洋大气环境，观察其抗腐蚀 性能。
酸碱腐蚀试验
将薄膜材料暴露在酸、碱等腐蚀性环境中，检测其抗腐蚀性能。
电化学腐蚀试验
通过电化学方法检测薄膜材料的耐腐蚀性能，包括电化学阻抗谱 和恒电位腐蚀等。
性能表征的必要性
对薄膜材料进行性能表征有助于了解 其物理、化学和机械性质，从而优化 制备工艺和提高产品质量。
性能表征是评估薄膜材料性能与可靠 性，以及进行材料选择和设计的重要 依据。
02
光学性能表征
透射光谱法
总结词
透射光谱法是通过测量薄膜材料透射光强随波长的变化来表征其光学性能的方法。
详细描述
通过测量划痕阻力来确定材料的硬度和韧性。
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（3）透明薄膜厚度的测量
干涉法
对于透明薄膜来说，其厚度也可以用上述等厚干涉法进行测量，仍需要在
n( AB BC) AN 2nd cos N sin ' n sin
观察到干涉极小的条件是光程差等于(N+1/2） 其中N为正整数，’为入射角，为薄膜内的折 射角。
（2）不透明薄膜厚度的测量
如果被研究的薄膜不透明，而且在沉积薄膜时或在沉积之后能够制备出
待测薄膜的一个台阶，就可以用等厚干涉条纹或等色干涉条纹法方便地测出 台阶的高低。 等厚干涉条纹的测量装置如下图(a)所示. 首先，在薄膜的台阶上下均匀地沉降一层高反射的金属层。然后在薄膜 上覆盖一块半反半透的平面镜。由于在反射镜与薄膜表面之间一般总不是完 全平行的，因而在单色光的照射下，反射镜和薄膜之间光的多次反射将导致 等厚条纹的产生。
等色干涉条纹法 等色干涉条纹法的实验装置稍有不同。等色干涉条纹法需要将反射镜与薄 膜平行放置，另外要使用非单色光照射薄膜表面，并采用光谱仪分析干涉极 大出现的条件。这样，不再出现反射镜倾斜所引起的等厚干涉条纹，但由光 谱仪仍然可以检测到干涉极大。 相邻两条干涉极大产生的条件为：
S N1 ( N 1)2 2d ( S d ) 2S N 2 d 2(1 2 )
测量原理及装置如右图所示。
在样品角度连续变化的过程中， 在光学显微镜下可以观察到干涉 极大和极小交替出现。得出光的 干涉条件为：
d
N 2n1 cos
变角度法测量透明薄膜厚度的装置示意图
等角反射干涉法（CARIS） 测量透明薄膜厚度的第二种方法是使用非单色光入射薄膜表面，在固定光 的入射角度的情况下，用光谱仪分析光的干涉波长。该方法称为等角反射干 涉法（CARIS）。该方法中，干涉极大或极小的条件与VAMFO相同，但是N 与在变化，而不变，因而
生振荡的原理，应用类似的装置，可以实现透明薄膜厚度的动态监控。由于 在薄膜的沉积过程中，薄膜的厚度在连续不断地变化，因而在其他条件都固 定不变的条件下，将可以观察到反射光的强度出现周期性变化。每一次光强 的变化对应于薄膜厚度的变化为：
h
2n1 cos
1.2 薄膜厚度的光学测量方法-光偏振法（椭偏仪法）
薄膜表面制备一个台阶，并沉积一层金属反射膜。
但是透明薄膜的上下表面本身就可以引起光的干涉，因而可以直接用于薄膜 的厚度测量，而不必预先制备台阶。但由于透明薄膜的上下界面属于不同材料 之间的界面，因而在光程差的计算中需要分别考虑不同界面造成的相位移动。 在薄膜与衬底均为透明的，且它们 的折射率分别为n1和n2的情况下，薄 膜对垂直入射的单色光的反射率随着 光学厚度n1d的变化而发生振荡，如 右图所示。当n2=1.5<n1时，反射极大 的位置出现在：
d 2 0
台阶上下沉积一层高反射率的金属层；
覆盖半反射半透明的平板玻璃片；
单色光照射时，在玻璃片和薄膜之间光的反射将导致干涉现象； 光干涉形成极大的条件为S=1/2(N-1); 在玻璃片和薄膜的间距S增加S=/2时，将会出现一条对应的干涉条纹，间 隔为0； 薄膜上形成的厚度台阶也会引起光程差S的改变，因而它会使得从显微镜上 观察到的光的干涉条纹发生移动； 条纹移动距离所对应的台阶高度应为h=/(20); 测出0和，即可测得薄膜的厚度。
薄膜厚度的测量方法
薄膜厚度的光学测量方法、薄膜厚度的机械测量方法。 薄膜的厚度是一个重要的参数。厚度有三种概念：即几何厚度、光学厚度和 质量厚度。几何厚度指膜层的物理厚度。
1. 薄膜厚度的光学测量方法 1.1-干涉法
（1）光的干涉条件 对于一层厚度为d，折射率为n的薄膜，在波 长为的单色光照射下，在某观测点(P)处产 生干涉极大的条件为：某点处直接反射回来 的光束与经折射后又反射回来的光束的光程 差为入射光波长的整数倍：
(2m 1) d 4n1
透明薄膜对垂直入射的单色光的 反射率随薄膜的光学厚度的变化 曲线
干涉法
前式中, 为单色光波长，m为任意非负的整数。在两个干涉极大之间是相应
的干涉极小。如n1<n2，则反射极大的条件为：
(m 1) d 2n1
变角度干涉法（VAMFO）
当利用单色光入射，而通过改变入射角（及反射角）的办法来满足干涉条 件的方法称为变角度干涉法(VAMFO)。
等厚干涉条纹法 由于出现光的干涉极大的条件为薄膜（或衬底）与反射镜之间的距离S引起的 光程差为光波长的整数倍，即：
2S N 2
反射镜与薄膜间倾斜造成的间距变化以及薄膜上的台阶都会引起光程差S的
不同，因而会使从显微镜中观察到的干涉条纹发生移动（上图中b）. 由上式可知，反射镜与薄膜间的间距所造成的相邻条纹间隔0应满足条件： S=/2，因此，条纹移动所对应的台阶高度因为：
N11 N 22 d 2n1 cos 2n1 cos
N12 d 2n1 (1 2 ) cos
式中N1,N2为两个干涉极值的条纹级；1，2为相应的波长；N为两个干涉极
值的级数差，仍为薄膜内的折射角。
根据薄膜对入射的单色光的反射率随着薄膜的光学厚度n1h的变化而发
原理：椭圆偏振技术（Ellipsometry）是一种利用线偏振光经样品反射后转 变为椭圆偏振光这一性质以获得样品的光学常数的光谱测量方法。它区别于
一般的反射光谱的最主要的特点在于不直接测算光强，而是从相位空间寻找
材料的光学信息，具有极高的灵敏度。 椭偏仪有多种结构，如消光式、光度式等。 消光式椭偏仪通过旋转起偏器和检偏器，对某一样品，在一定的起偏和检偏 角条件下，系统输出光强可为零。由消光位置的起偏和检偏器的方位角，就 可以求得椭偏参数。但这种方法在具有较大背景噪声的红外波段难以实现。