利用表面等离子激元共振光谱确定金膜厚度和光学色散特性

【作者】 叶红安； 黄妍； 李松权； 窦寅丰；

【机构】 黑龙江大学电子工程学院；

【摘要】 本文使用卤钨灯宽带光源,采用波长调制SPR方法,即利用表面等离子激元的频谱特性,来测量金属薄膜的色散特性和厚度。通过每条归一化波长调制SPR曲线中的三个重要的特征参数(即金属薄膜表面入射角θ_spr、共振波长λ_spr和反射率最小值R_min),与相应的归一化SPR实验曲线作对比,运用差分校正和迭代算法来拟合目标函数的最小值,即可确定在相应共振波长处的金膜介电常数。利用这种测量方法,通过各条归一化SPR实验曲线,获得了金膜厚度和波长范围在537.12 nm至905.52 nm内的光学色散关系,金膜光学常数实部和虚部色散曲线拟合的相关系数分别为0.999995和0.999221,数据离散性较小,所得结果与已报道的采用其它方法测量的结果吻合较好;测定的金膜厚度与原子力显微镜测量结果相比,偏差远小于1 nm。此方法非常适用于研究金属薄膜的光学色散特性,因为仅须进行一次角度扫描,即可同时测定几十个波长处金属薄膜的介电常数和膜厚,进而获得相应的光学色散曲线,避免了角度调制方法所需的重复性测量。更多还原