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单波长消光椭偏仪的数据处理研究

廖清君  
【摘要】: 椭圆偏振测量是一种通过分析偏振光在待测薄膜样品表面反射前后偏振状态的改变来获得薄膜材料的光学性质和厚度的一种光学方法。由于椭圆偏振测量术测量精度高,具有非破坏性和非扰动性,该方法被广泛应用于物理学、化学、材料学、摄影学,生物学以及生物工程等领域。但是由测量的椭偏参数(ψ_m,△_m)求解薄膜结构参数的椭偏方程非常复杂,是一个超越方程,不能通过直接求解得到解析解,只能采用一定的反演算法来进行求解,即通过反演迭代不断逼近得到与测量数据最接近的最优解作为测量结果。本论文将一种广泛用于求解复杂系统优化问题的技术——模拟退火法——用来求解椭偏反演方程,对椭圆偏振测量仪的数据处理进行了研究。 本论文的主要工作包括:通过模拟数据的计算详细分析了椭圆偏振仪数据处理的复杂性,讨论了测量误差和搜寻精度对准确求解的影响;采用四区域平均法测量,消除了椭偏仪各元件方位角误差引起的测量误差;将模拟退火算法引入到了椭偏仪的数据处理中,编制了一系列进行数据处理的程序,对模拟退火算法的冷却参数经过模拟计算进行了优化;针对厂家提供的标准薄膜样品和本实验自制的“SiN_x/玻璃”薄膜结构进行了测量和数据处理,得到了可靠的结果。


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