用透射譜分析薄膜的折射率厚及光學帶隙Tauc法

1、Page 1 薄膜沉積于玻璃襯底上，結(jié)構(gòu)如下 符號的簡單說明 dfilm thickness n=n-ik n = complex refractive index n = refractive index k= extinction coefficient Page 2 典型的透射譜 條紋是干涉形成的，利用它可以計算薄膜厚度。根據(jù)透射條紋是干涉形成的，利用它可以計算薄膜厚度。根據(jù)透射 譜計算出吸收系數(shù)，可得到光學帶隙。從透射譜的包絡線譜計算出吸收系數(shù)，可得到光學帶隙。從透射譜的包絡線 可以計算任一波長處的折射率?？梢杂嬎闳我徊ㄩL處的折射率。 Page 3 畫包絡線 Page 4 origin

2、中手工畫包絡線的方法 從tool中打開baseline 對話框，根據(jù)需要選擇 automatic中的數(shù)字， 點擊Create Baseline 按鈕，軟件自動給出一 條baseline,如果不滿 意這條線，點擊 Modify按鈕，可以用 鼠標拖動baseline到需 要的位置。然后點出 undo Subtraction按 鈕。 點擊包絡線，從出來的 對話框中選擇go to base1,形成包絡線的數(shù) 據(jù)文件，將其另存為一 個新的數(shù)據(jù)表。 上下包絡線需要分別做 并產(chǎn)生二個對應的數(shù)據(jù) 文件。 Page 5 如何將上下二條包絡線與透射譜合成在一個圖中 先畫出透射譜圖 激活一個包絡線的數(shù)據(jù)列表，選中二

3、列數(shù)據(jù)，將鼠標點在列最右側(cè)合適的位置， 會出現(xiàn)一個標有曲線的小標識，這時按住鼠標左鍵拖至透射譜的圖中，然后用同 樣的方法將另一個包絡線拖到透射譜中，得到合成圖 Page 6 相鄰峰或谷處折射率的計算方法（） 在相鄰峰或谷處分別在二條包絡線上讀取透射率的值，如圖所示，相對應 的波長也需要讀取，計算薄膜厚度時要用。 Page 7 相鄰峰或谷處折射率的計算方法（二） 其中s是透明襯底的折射率，對一般用的載波片為.?；蛘哂霉接嬎愠鰜?Ts透射譜中薄膜和襯底對光都無吸收時的透射率。 用以上二個公式可以計算弱吸收區(qū)和中等強度吸收區(qū)中任一波長處的折射率， 測量薄膜時只關(guān)心波峰和波谷處的值。 Page 8

4、薄膜厚度的計算方法 利用相鄰波峰或波谷處的折射率及波長，可粗略地計 算薄膜厚度。 也可以利用以上計算的薄膜厚度，再根據(jù)干涉公式 先給出干涉級數(shù)m，再重新計算薄膜厚度，這樣給出 的薄膜厚度誤差小于%。 Page 9 光學帶隙的計算方法（一） 利用公式給出吸收系數(shù)譜 ln(1/T)=d 其中 T：透射率 d：薄膜厚度 ：吸收系數(shù) 從曲線上讀取吸收系數(shù)為104cm-1的點所對應的波 長 計算對應的Eg5,4=1.24/（的單位用微米） Page 10 光學帶隙的計算方法（二）利用Tauc曲線 算出吸收系數(shù)譜 1/dln(1/T)，d是薄膜厚度 做出Tauc曲線 （h）1/2h 其中的單位是cm-1

5、h的單位是eV 如右圖所示，做出直線， 找到與橫坐標的交點， 認為其就是光學帶隙。 Page 11 參考文獻 以上只介紹方法。理論部分請參照收下文獻 R Swanepoel. Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon. J. Phps. E: Sci. Instrum. Vol. 16, 1983. Printed in Great Britain Page 12 thank you Page 13 畫包絡線 Page 14 相鄰峰或谷處折射率的計算方法（二） 其中s是透明襯底的折射率，對一般用的載波片為.。或者用公式計算出來 Ts透射譜中薄膜和襯底對光都無吸收時的透射率。 用以上二個公式可以計算弱吸收區(qū)和中等強度吸收區(qū)中任一波長處的折射率， 測量薄膜時只關(guān)心波峰和波谷處的值。 Page 15 光學帶隙的計算方法（二）利用Tauc曲線 算出吸收系數(shù)譜 1