[發明專利]無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法

無效

• 申請號: 201210134732.0
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102680410A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 汪愛英;李曉偉;孫麗麗;柯培玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

1.一種無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法，其特征是：

首先，在石英或硅襯底上制備ta-C薄膜，制備完畢后利用紫外/可見/近紅外分光光度計測量垂直入射時ta-C薄膜的透射率T；

然后，采用光譜型橢偏儀，通過可變入射角橢偏光譜法進行鍵態結構的表征，具體包括如下步驟：

步驟1：啟動光譜型橢偏儀，將表面為ta-C薄膜的襯底加載在樣品臺上；

步驟2：設定測量參數，對ta-C薄膜進行光學測量，得到橢偏參數Ψ和Δ；

步驟3：將ta-C薄膜透射率T與步驟2得到的橢偏參數Ψ和Δ同時設定為擬合參數，建立襯底層、ta-C薄膜層以及表面粗糙層的數學物理模型，通過擬合軟件數學求解得到ta-C薄膜的厚度d_f、折射率n_f及消光系數k_f；

步驟4：固定ta-C薄膜的厚度不變，采用單層模型，將ta-C薄膜的鍵態結構組成近似為f_sp2+f_sp3+f_void＝1，其中，f_sp2、f_sp3、f_void分別代表sp²C、sp³C以及缺陷空隙的鍵態歸一化含量；確定具有純sp²C鍵態的材料的光學常數，確定具有純sp³C鍵態的材料的光學常數，在EMA近似下，通過采用Bruggeman算法擬合，即得到ta-C薄膜中化學鍵sp³與sp²的含量。

2.根據權利要求1所述的無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法，其特征是：所述的步驟4中，以玻璃碳或者石墨的光學常數代表具有純sp³C鍵態的材料的光學常數。

3.根據權利要求1所述的無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法，其特征是：所述的步驟4中，以金剛石的光學常數代表具有純sp³C鍵態的材料的光學常數。

4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法，其特征是：所述的步驟3中選用的數學物理模型中，表面粗糙層的光學常數采用Bruggeman有效介質近似理論處理。

5.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法，其特征是：所述的步驟3中選用的數學物理模型中，襯底層的光學常數采用Si_jaw模型表示。

6.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的無損、快速、準確表征四面體非晶碳薄膜鍵態結構的方法，其特征是：所述的步驟3中選用的數學物理模型中，薄膜層的光學常數采用Cauchy模型表示。