Ag厚度對其反射率影響的探究

1、Ag厚度對其反射率影響的探究本文從網絡收集而來，上傳到平臺為了幫到更多的人，如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載本文檔（有償下載），另外祝您生活愉快，工作順利，萬事如意！引言在金屬中，由于金屬內有自由電子，自由電子并沒有被原子核束縛，當光傳播至金屬表面時，在其電場作用下自由電子會做受迫振動，然后產生與入射光相同頻率的振蕩，此振蕩又放出與原來光線相同頻率的光，這就是金屬膜反射的原理。金屬薄膜作為反射鏡應用越來廣泛。一些小組也理論研究了金屬厚度對其反射率的影響。深圳大學的范平等運用玻耳茲曼方程研究金屬薄膜中的電子輸運，考慮了來自表面和晶粒間界的散射，得出電導率隨金屬薄膜厚度的變化。上海交大的林

2、育瓊在此基礎上提出了電子平均自由程模型，修正了電導率隨厚度變化公式。當金屬薄膜厚度小于薄膜中自由電子平均自由程時，其平均自由程隨著膜厚的增大而增大，此時薄膜越厚，反射率越高當膜厚大于或者等于塊狀材料中的電子平均自由程時，薄膜中的電子平均自由程與塊狀材料相同，此時薄膜已相當于塊狀材料，隨著膜厚的變化，其反射率基本保持不變。Ag在可見光范圍內是最好的反射金屬膜。然而，實驗測量發(fā)現，Ag的反射率并不是保持不變的。以前的研究沒有考慮Ag表面粗糙度的對反射率的影響，使得實驗結果與理論計算不相符。文章根據Ag厚度對其表面粗糙度的影響，結合已有理論體系，進而得到一個Ag厚度對其反射率影響的修正公式。1 實驗

3、我們利用磁控濺射設備以44nm/min的速率在石英片上長60，120，160，200，240，1200nm六種不同厚度的Ag,然后用Cary5000紫外-可見-近紅外光度計測量其反射率變化。為了分析Ag反射率隨厚度變化規(guī)律，利用AFM和SEM分別觀察Ag表面粗糙度和形貌。2 結果與分析Ag厚度對反射率的影響利用Cary5000紫外-可見-近紅外光度計測量不同厚度Ag膜反射率的變化情況。測量結果所示，當Ag厚度在130nm以下時，隨著Ag的厚度增加，Ag的反射率也急劇增加。然而當Ag的厚度超過130nm時，隨著Ag的厚度繼續(xù)增加，其反射率并不是不變，而是減小了。Ag厚度對其透射率的影響我們知道影

4、響Ag的反射率主要有兩個因素：第一是透射的影響，第二是散射的影響。為了進一步分析厚度影響Ag反射率的機制，我們利用Cary5000紫外-可見-近紅外光度計測量厚度為60nm和120nm的Ag在400600nm波段的透射率。實驗結果我們發(fā)現60nm厚的Ag在400nm處的透射率高達6%，而120nm厚Ag的透射率幾乎為零。這也就解釋了，當Ag厚度低于130nm時，Ag反射率隨厚度增加而增加的原因，這是透射率下降導致的。然而，當Ag厚度超過120nm時，透射就不再是影響反射率的因素了。Ag厚度對其表面形貌的影響我們利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察厚度為60nm、130nm，240nm厚Ag的表面形

5、貌(5萬倍)。如圖3所示，(a)(b)(c)分別是厚度為60、130、240nmAg的表面形貌，我們發(fā)現隨著Ag厚度的增加，Ag表面顆粒大小逐漸增大。這也表面厚度的增加使得Ag膜的表面粗糙度增加。為了進一步定量分析表面粗糙度對Ag反射率的影響，我們利用原子力顯微鏡(AFM)測量不同厚度Ag的RMS(粗糙度)。如圖4所示，隨著Ag厚度的增加，Ag的RMS也逐漸增加。然而粗糙度的增加將直接導致散射增加。當Ag的厚度達到800nm時，它的表面粗糙度可達12nm。根據KarlH.Guenther的理論，散射對反射率的損失與粗糙度存在式(1)關系：其中8是表面粗糙度，入是入射光波長。根據式(1)計算，隨

6、著表面粗糙度的增加，散射損耗也會隨之增加。當表面粗糙度為6nm時，散射損耗會超過2%。這充分說明Ag層的表面粗糙度的增加將導致其對入射光的散射增加，而這也使得其反射率減小。修正公式我們根據AFM測量曲線擬合出Ag表面粗糙度隨厚度的變化關系：8=+(2)將式(2)代入式(1)就可計算出Ag厚度變化對其散射損耗的影響。在文章中我們考慮表面散射的因素對Ag反射率的影響，提出了一個修正反射率隨厚度變化公式：R實際=R理論(1-刀)(3)根據式(3)計算出Ag實際的反射率隨其厚度的變化關系，如圖6所示，我們發(fā)現考慮了表面散射造成的影響，Ag的反射率計算結果和實驗測量的結果基本吻合。因此，經過研究發(fā)現當Ag的厚度為130nm時,其反射率達到最高。3結束語為了研究Ag膜厚度對其反射率的影響，我們利用磁控濺射設備在石英片上生長了不同厚度Ag膜樣品，測量了樣品反射率、透射率、AFM、SEM。結果表明Ag的厚度高于130nm時，其表面粗糙度的增加將使得其反射率下降。提出的修正公