1、Ag厚度对其反射率影响的探究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！引言在金属中，由于金属内有自由电子，自由电子并没有被原子核束缚，当光传播至金属表面时，在其电场作用下自由电子会做受迫振动，然后产生与入射光相同频率的振荡，此振荡又放出与原来光线相同频率的光，这就是金属膜反射的原理。金属薄膜作为反射镜应用越来广泛。一些小组也理论研究了金属厚度对其反射率的影响。深圳大学的范平等运用玻耳兹曼方程研究金属薄膜中的电子输运，考虑了来自表面和晶粒间界的散射，得出电导率随金属薄膜厚度的变化。上海交大的林
2、育琼在此基础上提出了电子平均自由程模型，修正了电导率随厚度变化公式。当金属薄膜厚度小于薄膜中自由电子平均自由程时，其平均自由程随着膜厚的增大而增大，此时薄膜越厚，反射率越高当膜厚大于或者等于块状材料中的电子平均自由程时，薄膜中的电子平均自由程与块状材料相同，此时薄膜已相当于块状材料，随着膜厚的变化，其反射率基本保持不变。Ag在可见光范围内是最好的反射金属膜。然而，实验测量发现，Ag的反射率并不是保持不变的。以前的研究没有考虑Ag表面粗糙度的对反射率的影响，使得实验结果与理论计算不相符。文章根据Ag厚度对其表面粗糙度的影响，结合已有理论体系，进而得到一个Ag厚度对其反射率影响的修正公式。1 实验
3、我们利用磁控溅射设备以44nm/min的速率在石英片上长60，120，160，200，240，1200nm六种不同厚度的Ag,然后用Cary5000紫外-可见-近红外光度计测量其反射率变化。为了分析Ag反射率随厚度变化规律，利用AFM和SEM分别观察Ag表面粗糙度和形貌。2 结果与分析Ag厚度对反射率的影响利用Cary5000紫外-可见-近红外光度计测量不同厚度Ag膜反射率的变化情况。测量结果所示，当Ag厚度在130nm以下时，随着Ag的厚度增加，Ag的反射率也急剧增加。然而当Ag的厚度超过130nm时，随着Ag的厚度继续增加，其反射率并不是不变，而是减小了。Ag厚度对其透射率的影响我们知道影
4、响Ag的反射率主要有两个因素：第一是透射的影响，第二是散射的影响。为了进一步分析厚度影响Ag反射率的机制，我们利用Cary5000紫外-可见-近红外光度计测量厚度为60nm和120nm的Ag在400600nm波段的透射率。实验结果我们发现60nm厚的Ag在400nm处的透射率高达6%，而120nm厚Ag的透射率几乎为零。这也就解释了，当Ag厚度低于130nm时，Ag反射率随厚度增加而增加的原因，这是透射率下降导致的。然而，当Ag厚度超过120nm时，透射就不再是影响反射率的因素了。Ag厚度对其表面形貌的影响我们利用扫描电子显微镜(SEM)观察厚度为60nm、130nm，240nm厚Ag的表面形
5、貌(5万倍)。如图3所示，(a)(b)(c)分别是厚度为60、130、240nmAg的表面形貌，我们发现随着Ag厚度的增加，Ag表面颗粒大小逐渐增大。这也表面厚度的增加使得Ag膜的表面粗糙度增加。为了进一步定量分析表面粗糙度对Ag反射率的影响，我们利用原子力显微镜(AFM)测量不同厚度Ag的RMS(粗糙度)。如图4所示，随着Ag厚度的增加，Ag的RMS也逐渐增加。然而粗糙度的增加将直接导致散射增加。当Ag的厚度达到800nm时，它的表面粗糙度可达12nm。根据KarlH.Guenther的理论，散射对反射率的损失与粗糙度存在式(1)关系：其中8是表面粗糙度，入是入射光波长。根据式(1)计算，随
6、着表面粗糙度的增加，散射损耗也会随之增加。当表面粗糙度为6nm时，散射损耗会超过2%。这充分说明Ag层的表面粗糙度的增加将导致其对入射光的散射增加，而这也使得其反射率减小。修正公式我们根据AFM测量曲线拟合出Ag表面粗糙度随厚度的变化关系：8=+(2)将式(2)代入式(1)就可计算出Ag厚度变化对其散射损耗的影响。在文章中我们考虑表面散射的因素对Ag反射率的影响，提出了一个修正反射率随厚度变化公式：R实际=R理论(1-刀)(3)根据式(3)计算出Ag实际的反射率随其厚度的变化关系，如图6所示，我们发现考虑了表面散射造成的影响，Ag的反射率计算结果和实验测量的结果基本吻合。因此，经过研究发现当Ag的厚度为130nm时,其反射率达到最高。3结束语为了研究Ag膜厚度对其反射率的影响，我们利用磁控溅射设备在石英片上生长了不同厚度Ag膜样品，测量了样品反射率、透射率、AFM、SEM。结果表明Ag的厚度高于130nm时，其表面粗糙度的增加将使得其反射率下降。提出的修正公