折射率与厚度的估算方法

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。Traiisiiiittaiice(%)vsWavelengthi：iimj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，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%，于是山2=1—T2=16.963%,R2=(nV/ng-1厂2/(n'2/ng+1厂2,n=sqrt(ng*(1+sqrt(R2))/(1-sqrt(R2)l)=1.910,这就是膜层的折射率然后来算膜厚。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入1,相邻的另一个极值位置波长为入2,这里假设入2的级次高于入1,所以入1〉入2，则k入1/4=nd,(k+1)入2/4=nd，两者比较后，就得出入1/入2=(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kA1/4=nd有d=k入1/4n=3*1184/(4*1.91)=464.9nm。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。