液晶物理參數(shù)的檢測(cè)(編輯修改稿)
2025-02-12 06:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 廣泛使用的方法有兩種：一種是用針掃描薄膜表面并將針的上下運(yùn)動(dòng)放大，以機(jī)械方式來(lái)確定表面形狀，這種方法稱為觸針?lè)ǎ菏紫葘⒒c薄膜之間做出溝槽，形成臺(tái)階形狀，這種觸針?lè)ず駵y(cè)試儀就是臺(tái)階儀。另一種是利用單色光的多次反射干涉而產(chǎn)生鮮明的干涉條紋，根據(jù)條紋的偏移來(lái)確定薄膜的厚度，這種方法稱為多光束干涉測(cè)量法 (MBI法 )，它是所有膜厚測(cè)量方法中最普遍采用的方法之一。測(cè)量形狀膜厚的光學(xué)方法還有等色級(jí)干涉法 (FECO法 )和雙光束干涉法，另外還有電子顯微鏡法。 形狀膜厚的測(cè)量 利用重力測(cè)量質(zhì)量的方法和測(cè)量與原子數(shù)對(duì)應(yīng)的量來(lái)測(cè)量質(zhì)量的方法：可用化學(xué)天平法、微量天平法、扭力天平法和石英晶體振蕩法。天平法測(cè)量膜厚的缺點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，石英晶體振蕩法可適用于自動(dòng)化，而且在真空設(shè)備內(nèi)部很容易安裝，其原理是：在石英振蕩器上附著薄膜，使石英的表觀質(zhì)量增加，從而改變了石英的固有振蕩周期，將石英振蕩器組裝到振蕩回路中使薄膜質(zhì)量的變化作為頻率的變化讀出。測(cè)量原子數(shù)量的方法有比色法、熒光 X射線法、離子檢測(cè)法和輻射分析法等。 質(zhì)量膜厚的測(cè)量 物質(zhì)的電阻、光的吸收等多種物理性質(zhì)與物質(zhì)的量有關(guān)系，凡是隨厚度而變化的物理性質(zhì)，按理說(shuō)都可以用于膜厚測(cè)量，但考慮靈敏度高低，測(cè)量是否簡(jiǎn)便等原因，膜厚測(cè)量中最廣泛利用的是電和光的性質(zhì)。物性膜厚的電學(xué)測(cè)量方法有電阻法、總電壓法、渦流法和電容法；光學(xué)測(cè)量方法有干涉色法、偏振光解析法和光吸收法。 物性膜厚的測(cè)量： 雙光束干涉原理 平行光 液晶盒間隙的測(cè)定 I = I1+I2+2(I1I2)1/2 sin(2nd/?) 1/?m+1 1/?m =2nd 干涉法測(cè)量 cell gap 當(dāng)膜厚遠(yuǎn)小于光的波長(zhǎng)時(shí)，有效的測(cè)量方法是橢偏測(cè)量法。橢圓偏振法廣泛應(yīng)用于測(cè)量光學(xué)薄膜的折射率、厚度等。它的靈敏度高、精度好。對(duì)樣品沒有什么特殊要求，是一種簡(jiǎn)單而有效的測(cè)量方法。在液晶器件物理實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，可以用橢圓偏振法測(cè)試玻璃基板上透明電極 ITO膜的厚度 (?500197。)和取向?qū)?PI膜的厚度 (?500197。)。 取向膜厚度的測(cè)定 橢偏儀測(cè)膜厚和折射率 入射光照射樣品時(shí)，通常反射光的振幅減小并且發(fā)生相移。如果在表面上存在一層薄膜，則還會(huì)出現(xiàn)多次反射。各反射光將進(jìn)一步相互干涉，產(chǎn)生強(qiáng)度極大值和極小值。這種干涉效應(yīng)與它們的相對(duì)振幅，各面之間的光程差和相移有關(guān)。 薄膜兩側(cè)的介質(zhì)是半無(wú)限大的，折射率分別為 no和 n2。通常 no 為環(huán)境 (空氣等 )的折射率，介質(zhì)n2為襯底。薄膜折射率為 n1，它與兩側(cè)介質(zhì)界面平行并且都是理想光滑平面，兩界面之間的距離就是膜厚 d。 如果入射光是線偏振的，可以將它分解為平行于入射面的 P分量和垂直于入射面的S分量。反射以后，兩個(gè)分量則經(jīng)受了不同的相移，而且它們的反射系數(shù)也是不同的。這樣，反射光不再是線偏振的，而呈橢圓偏振。 橢偏儀的基本原理 P分量和 S分量，經(jīng)過(guò)反射后，兩分量可能出現(xiàn)兩種情況：第一，無(wú)相移，但強(qiáng)度相對(duì)變化，反射光仍是線偏振光，但振動(dòng)面發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角為 ? ；第二，出現(xiàn)了相移（位相差） Δ＝ Δp－ Δs ， ?和 Δ 就是橢圓偏振法測(cè)量中的兩個(gè)橢偏角。 可以采用調(diào)整檢偏器的方位角至使通過(guò)檢偏器的偏振光達(dá)到消光狀態(tài)來(lái)確定反射光偏振轉(zhuǎn)動(dòng)的變化；另外反射光 S和Ｐ分量的相移 Δ ，可以附加光學(xué)元件引入一個(gè)相移來(lái)補(bǔ)償 Δ ，使之重新變成線偏振光從而確定 Δ 。 由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 ?和 Δ后出現(xiàn)的問(wèn)題是如何將這兩個(gè)參數(shù)與薄膜的厚度和折射率聯(lián)系起來(lái)。 在波長(zhǎng)、入射角、襯底等參數(shù)一定的條件下， ?和 Δ是膜厚 d和膜材料折射率 n的函數(shù)，即 ?= ?(d， n)， Δ = Δ (d， n)。因此反射光與入射光的偏振狀態(tài)不同，這種變化與膜厚和折射率有關(guān)。 P光 S光的復(fù)反射率比 測(cè)膜厚實(shí)驗(yàn)方法 入射單色平行光束，經(jīng)起偏器 P變成線偏振光，通過(guò) ?／ 4波片后通常為一橢圓偏振光。光束經(jīng)透明薄膜反射后，其偏振態(tài)即振幅與相位發(fā)生變化，對(duì)于給定的透明薄膜試樣，只要調(diào)節(jié)起偏器 P和 ?／ 4波片的相對(duì)方位，可使透明薄
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