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光学表面功率谱密度的表征

张磊 程鑫彬 张锦龙 王占山

张磊, 程鑫彬, 张锦龙, 王占山. 光学表面功率谱密度的表征[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3707-3712.
引用本文: 张磊, 程鑫彬, 张锦龙, 王占山. 光学表面功率谱密度的表征[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3707-3712.
Zhang Lei, Cheng Xinbin, Zhang Jinlong, Wang Zhanshan. Characterization of power spectral density of optical surface[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12): 3707-3712.
Citation: Zhang Lei, Cheng Xinbin, Zhang Jinlong, Wang Zhanshan. Characterization of power spectral density of optical surface[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12): 3707-3712.

光学表面功率谱密度的表征

基金项目: 

国家自然科学基金(61522506,61235011,51475335);国家重大科研装备研制项目(ZDYZ2013-2); 国家重大科学仪器设备开发专项(2014YQ090709)

详细信息
    作者简介:

    张磊(1983-),男,硕士生,主要从事光学表面散射研究。Email:7succeden@tongji.edu.cn

  • 中图分类号: O436

Characterization of power spectral density of optical surface

  • 摘要: 以硅基板镀制单层HfO2薄膜前后的表面微观形貌的变化为例,开展了光学表面功率谱密度的计算及表征研究。首先给出了一维功率谱密度(PSD1D)、二维功率谱密度(PSD2D)以及各向同性功率谱密度(PSDISO)的计算方法和具体步骤。然后使用原子力显微镜测量了硅基板镀膜前后在1 m1 m、5 m5 m、10 m10 m、20 m20 m四种扫描尺寸下的表面轮廓。在此基础上使用MATLAB编程计算得到这四种扫描尺寸下的PSDISO,对这些PSDISO使用几何平均算法拼接得到具有足够大频率范围的PSDISO-Combined。结果显示,硅基板镀膜前后的PSDISO-Combined在低频段基本相同,中高频段出现了明显差异。分析指出这是由镀膜后表面柱状晶体结构引起的。提出了对PSDISO在频域上积分得到表面均方根粗糙度ISO,再同由定义式计算得到的STD作对比的方法。计算得到的ISO与STD基本相同,验证了PSDISO计算方法的准确性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-10
  • 修回日期:  2015-05-13
  • 刊出日期:  2015-12-25

光学表面功率谱密度的表征

    作者简介:

    张磊(1983-),男,硕士生,主要从事光学表面散射研究。Email:7succeden@tongji.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金(61522506,61235011,51475335);国家重大科研装备研制项目(ZDYZ2013-2); 国家重大科学仪器设备开发专项(2014YQ090709)

  • 中图分类号: O436

摘要: 以硅基板镀制单层HfO2薄膜前后的表面微观形貌的变化为例,开展了光学表面功率谱密度的计算及表征研究。首先给出了一维功率谱密度(PSD1D)、二维功率谱密度(PSD2D)以及各向同性功率谱密度(PSDISO)的计算方法和具体步骤。然后使用原子力显微镜测量了硅基板镀膜前后在1 m1 m、5 m5 m、10 m10 m、20 m20 m四种扫描尺寸下的表面轮廓。在此基础上使用MATLAB编程计算得到这四种扫描尺寸下的PSDISO,对这些PSDISO使用几何平均算法拼接得到具有足够大频率范围的PSDISO-Combined。结果显示,硅基板镀膜前后的PSDISO-Combined在低频段基本相同,中高频段出现了明显差异。分析指出这是由镀膜后表面柱状晶体结构引起的。提出了对PSDISO在频域上积分得到表面均方根粗糙度ISO,再同由定义式计算得到的STD作对比的方法。计算得到的ISO与STD基本相同,验证了PSDISO计算方法的准确性。

English Abstract

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