张寅辉，任玲玲，高慧芳，刘小萍

(1.中国计量科学研究院 纳米新材料计量研究所，北京 100029； 2.太原理工大学 表面工程研究所，山西 太原 030024)

1 引 言

光学薄膜在现代光学器件和光学系统中占有十分重要的地位，其质量的好坏将会直接影响光学薄膜器件及光学系统的性能[1]。在光学薄膜材料中，HfO2带隙较宽(～5.5 eV)，因此具有紫外(UV)到红外(IR)较宽的透明区域，对光的吸收和散射损耗小。同时还具有良好的热稳定性，化学稳定性、较好的光学和机械性能、高的介电常数(～25)和击穿场强[2-4]。更为重要的是 HfO2的折射率较高，而且在高折射率材料中具有最高的激光损伤阀值[5-6]。因此 HfO2薄膜的光学性能成为重要的研究方向之一。文献中关于 HfO2薄膜光学性能的研究集中在不同制备方法得到的 HfO2薄膜光学性质研究[7-9]。而对不同厚度薄膜，特别是不同厚度超薄膜(<10 nm)的光学性质研究几乎没有报道。本文将对 HfO2超薄膜的光学参数与膜厚之间的关系进行研究。

对于光学薄膜而言，光学常数折射率n和消光系数k决定了薄膜的光学特性。光谱椭偏仪是常用来测量薄膜厚度和光学常数的一种重要非接触式测试仪器[10]。它以其快捷、方便而广泛应用于半导体行业。但是它的测量原理是一种间接测量，通过测量椭偏参数ψ和Δ，来拟合厚度d、折射率n和消光系数k。由于未知量大于方程数，无法直接得到准确的膜厚和光学常数，因而需要通过曲线拟合的方法得到薄膜厚度和光学常数，薄膜厚度与光学常数之间相互关联，特别是测量厚度只有几十纳米的吸收薄膜，由于强烈的关联性，很难同时得到可靠的结果[11-13]。……