用透射谱分析薄膜的折射率厚及光学带隙Tauc法

1、Page 1 典型的透射谱 条纹是干涉形成的，利用它可以计算薄膜厚度。根据透射条纹是干涉形成的，利用它可以计算薄膜厚度。根据透射 谱计算出吸收系数，可得到光学带隙。从透射谱的包络线谱计算出吸收系数，可得到光学带隙。从透射谱的包络线 可以计算任一波长处的折射率。可以计算任一波长处的折射率。 Page 2 画包络线 Page 3 origin中手工画包络线的方法 n 从tool中打开baseline对 话框，根据需要选择 automatic中的数字，点 击Create Baseline按钮， 软件自动给出一条 baseline,如果不满意这 条线，点击Modify按钮， 可以用鼠标拖动baseli

2、ne 到需要的位置。然后点 出undo Subtraction按钮。 n 点击包络线，从出来的 对话框中选择go to base1,形成包络线的数 据文件，将其另存为一 个新的数据表。 n 上下包络线需要分别做 并产生二个对应的数据 文件。 Page 4 如何将上下二条包络线与透射谱合成在一个图中 n 先画出透射谱图 n 激活一个包络线的数据列表，选中二列数据，将鼠标点在列最右侧合 适的位置，会出现一个标有曲线的小标识，这时按住鼠标左键拖至透 射谱的图中，然后用同样的方法将另一个包络线拖到透射谱中，得到 合成图 Page 5 相邻峰或谷处折射率的计算方法（） 在相邻峰或谷处分别在二条包络线上读

3、取透射率的值，如图所示，相对应 的波长也需要读取，计算薄膜厚度时要用。 Page 6 相邻峰或谷处折射率的计算方法（二） 其中s是透明衬底的折射率，对一般用的载波片为.。或者用公式计算出来 Ts透射谱中薄膜和衬底对光都无吸收时的透射率。 用以上二个公式可以计算弱吸收区和中等强度吸收区中任一波长处的折射率， 测量薄膜时只关心波峰和波谷处的值。 Page 7 薄膜厚度的计算方法 n 利用相邻波峰或波谷处的折射率及波长，可粗略地计算 薄膜厚度。 n 也可以利用以上计算的薄膜厚度，再根据干涉公式 先给出干涉级数m，再重新计算薄膜厚度，这样给出的 薄膜厚度误差小于%。 Page 8 光学带隙的计算方法（

4、一） n 利用公式给出吸收系数谱 ln(1/T)=d 其中 T：透射率 d：薄膜厚度 ：吸收系数 n 从曲线上读取吸收系数为104cm-1的点所对应的波长 n 计算对应的Eg5,4=1.24/（的单位用微米） Page 9 光学带隙的计算方法（二）利用Tauc曲线 n 算出吸收系数谱 1/dln(1/T)，d是薄膜厚度 n 做出Tauc曲线 （h）1/2h 其中的单位是cm-1 h的单位是eV 如右图所示，做出直线， 找到与横坐标的交点， 认为其就是光学带隙。 Page 10 参考文献 n 以上只介绍方法。理论部分请参照收下文献 R Swanepoel. Determination of th

5、e thickness and optical constants of amorphous silicon. J. Phps. E: Sci. Instrum. Vol. 16, 1983. Printed in Great Britain Page 11 thank you Page 12 画包络线 Page 13 相邻峰或谷处折射率的计算方法（二） 其中s是透明衬底的折射率，对一般用的载波片为.。或者用公式计算出来 Ts透射谱中薄膜和衬底对光都无吸收时的透射率。 用以上二个公式可以计算弱吸收区和中等强度吸收区中任一波长处的折射率， 测量薄膜时只关心波峰和波谷处的值。 Page 14 光学带隙的计算方法（二）利用Tauc曲线 n 算出吸收系数谱 1/dln(1/T)