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椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（六）- 在位监测电化学沉积2.3在位监测电化学沉积目前报道过的在位监测手段主要有电化学在位拉曼光谱法、在位傅里叶红外光谱仪法、石英晶振仪法、质谱仪法、在位椭偏仪法。电化学在位拉曼光谱法，其原理是通过介质分子对入射光发出频率的有明显变化的散射现象，用单色入射光（圆偏振光与线偏振光)来激发由电极电位控制的电极表面，然后测定出散射得到的光谱信号，如频率、强度及偏振性能变化与电极的电位或者电流强度的变化关系。在位傅里叶红外光谱仪法(FTIRS)是由Bewick等人在20世纪80年代早期首创的。在位傅里叶变换红外光谱仪可以获取电极上中性和离子吸附物的分子信息，以及参与 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（九）- 光学模型的建立与数据的提取4.3在位测试装置目前的在位椭偏仪监测电化学沉积的关键在于系统的集成。实验室的椭偏仪光源为氙灯，可以进行全谱的测试，但是这也导致单波长的光强度较弱，因此装置设计中的光路设计尤为重要，另外是光斑的大小问题，光斑大小会随着测试角度的变化而变化。另外其设计需要满足电化学薄膜沉积的需求，又要同时满足椭偏仪测试的需求。如作为电解池它需要满足容电解液充足，且可以放置好工作电极、对电极和参比电极。椭偏仪的在位装置首先要满足透光，其次是保证工作电极易于调节入射光和出射光在同一光平面，需考虑溶液的光程，原则上越小越好，这样可以减小光的衰减，更 ...

用于薄膜的远场和近场磁光学显微镜的多功能特高压系统基于电子显微镜的高分辨率成像技术，如带偏振分析的二次电子显微镜(SEMPA)，或光子发射电子显微镜(PEEM)或使用磁探针的技术(磁力显微镜(MFM)或自旋极化扫描隧道显微镜(STM)，通常局限于小的外部磁场。磁光显微镜没有这样的限制。然而，由于传统(远场)光学显微镜的横向分辨率受到衍射的限制，大约只能达到光波长的一半，因此纳米结构只能通过x射线显微镜或扫描近场光学显微镜(SNOM)在可见光范围内成像。用于磁光研究的相当紧凑和振动隔离的特高压室连接到配备薄膜制备设施的特高压系统，以及用于表征薄膜结构和形态的STM和低能电子衍射(LEED)。结合 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十）- 研究内容和意义5.研究内容和意义如下图1-19为用于分析梯度层的光学模型。当梯度层的光响应用多层结构表示时如图1-19(a)所示，其厚度dj和介电函数都是必需的。然而，由于存在大量的分析参数，使用这种光学模型进行椭偏谱分析通常比较困难。此外，该分析中的拟合误差随着分析误差的传播逐渐向顶层增加。但是在VSA中，复杂的底层结构用伪介电函数表示，只有厚度(d)和介电函数如图1-19(b)。因此，即使样品的介电函数在生长方向上不断变化，VSA的分析也可以相对容易地进行。图1-19用于分析梯度层的光学模型:(a)多层模型和(b)虚拟衬底近似(VSA)图1-20 ...

平面度测量1 .相移型斐索干涉仪的工作原理对于斐索干涉仪，能够观察到参考平面与测量平面间的干涉条纹，能够计算出条纹的位相分布。被测平面的表面轮廓可通过位相分布来确定。下图为使用激光光源的斐索干涉仪基本的光学结构。激光束经物镜、针孔、准直透镜准直，参考光学平面与准直光束垂直，并采用光楔或减反射膜系来抑制它的背面反射。参考和测量面间的干涉条纹经电视摄像机来探测。分束器或λ/4波片以及偏振分束器用来引导光束入射于电视摄像机上。这种斐索干涉仪，需要采用长焦距的准直透镜来获得高的精度。干涉条纹函数I(x,y)：式中，I。为背景光强度；y(x,y)为条纹调制函数；φ(x,y)为被测条纹的位相分布函数；φ。 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十一）- 工作电极的制备与椭偏仪在位监控2.1工作电极的制备实验中所用的工作电极为在Si(100)上磁控溅射100-200nm厚的Au，其制备流程如下：(1)清洗由于在生产保存与运输的过程中会使得硅片上残留无机、有机和其他灰尘颗粒污物，其对硅上的镀膜有着较大影响，故而镀膜之前需要对硅片进行清洗。清洗步骤：1.首先在丙酮中用超声清洗仪超声5-10分钟；2.然后用去离子水超声同样的时间；3.接着在酒精中超声清洗；4.zui后再用去离子水超声清洗。在完成以上步骤去除硅片表面的残留污染物后，将其置于鼓风干燥箱干燥即可。(2)磁控溅射由于金的晶格常数和硅的晶格常数存在 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十二）- 光学常数的提取与COMSOL Multiphysics2.3光学常数的提取2.3.1建立光学模型通过椭偏测试得到包含整个池体的参数ψ和Δ，这时要想提取CU2O的光学常数及生长速率就需要进行建模拟合。首先把整个池体看成多层膜结构，光从空气中依次经过ITO、溶液、CU2O以及Au衬底，zui后反射回到椭偏仪的出射臂，zui终信息被接收。在物理层面将池体简化为四层膜的模型，即ITO/溶液/CU2O/(Au/Si)，如图2-3(a)所示。根据拟合需要可以对结构模型进行调整，如：ITO和溶液混合层/CU2O/(Au/Si)的三层膜模型，如图2-3(b)所示。 ...

磁光克尔显微镜深度灵敏度的实验证明金属材料的磁光显微镜(有限制地)是深度敏感的。以下三张图显示了典型金属多层体系的畴图像和磁化过程，证明了这一事实。所有图像都是在纵向克尔效应下获得的，使用标准显微镜设置，即设置分析器和补偿器以获得良好的对比度，而不考虑层选择性。在图1中，对13 nm金属材料覆盖的自旋阀层堆栈的散列钴膜的磁化过程进行了成像。尽管有覆盖层，铁磁薄膜中的畴仍然清晰可见。另一层铁磁性的NiFe/Co双分子层在较低的深度被光传输，对克尔信号的贡献更强。然而，在施加磁场时，它的强度几乎降低了两个数量级，因此在显示图像的过程中是饱和的。图1.克尔显微镜上的旋转阀曲径的GMR传感器应用。如图 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十六）- 可行性分析3.2.4可行性分析(1)光路可行性分析如图3-4所示，为了保证对电极不影响光路的传输，其可活动的范围为图中h所示。如果半圆直径为50px，对电极宽25px，上限由电极碰到池体壁决定，则此时入射光的极限入射角为ɵ1=30°；下限由入射光的入射角决定，图中的入射角ɵ2=55°，则电极可调的极限zui低位置如图所示。所以在满足对电极不挡光的情况下，入射光的入射角可调范围是30°<ɵ<90°。我们的工对电极选25px×25px，观察窗口直径为75px，所以实际上我们可以调节的入射角度范围更大，且而常用的入射角度为55°到80°，所以 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十二）- 沉积前装置的椭偏数据1形貌分析图4-2(a)是准在位监测后沉积1080s时测试得到的SEM图，在1μm放大倍数下看到沉积的薄膜颗粒大小不等（~10-103nm），形态上为不规则的块状。实验组前期用三电极体系(Au/Si工作电极，Pt网对电极，Ag/AgCl参比电极)恒压法(-0.05V)常温下(T=20℃)沉积30分钟得到的结果如图4-2(b)所示。与恒压沉积相比，沉积薄膜粒径不均匀性更强。图4-2CU20薄膜的SEM图：(a)沉积1080s(b)实验组前期恒压常温沉积2不同沉积时间椭偏数据的分析对沉积时间为180s、360s、540s、720s ...