OEA | 用于原位监测纳米薄膜特性的全光纤椭偏仪

研究背景

研究亮点

针对上述问题，西班牙纳瓦拉公立大学Ignacio R. Matías教授的传感器研究小组与加拿大卡尔顿大学Jacques Albert教授领导的的先进光子元件实验室合作在Opto-Electronic Advances（光电进展）发表文章“All-fiber ellipsometer for nanoscale dielectric coatings”，提出了一种可用于原位监测纳米薄膜沉积过程中对应性能的全光纤椭偏仪。实验采用原子层沉积（ALD）技术在光纤上沉积了二氧化钛（TiO₂）薄膜，并通过比较沉积过程中的8个倾斜布拉格光纤光栅（TFBG）包层模式共振的多波长位移与从厚度范围（T）和折射率实部值（n）的模拟位移，测量了薄膜的厚度和折射率，如图1所示。此外通过获取每个（n，T）模拟的最小总误差，还能够得到最佳折射率所对应的薄膜厚度，即折射率为2.25时所对应的TiO₂厚度为185 nm，TFBG的最终值均在常规椭偏仪和扫描电子显微镜验证测量值的4%以内。

目前，该研究结果可实现用于监测TFBG波长范围内的纳米薄膜材料及折射率高于光纤的纳米薄膜的沉积过程。通过进一步的研发突破，或将能够实现更低折射率和更宽波长范围纳米薄膜材料沉积过程的原位监测。