過渡金屬硫化物（TMDs）的厚度可調(diào)能帶結(jié)構(gòu)使其在光電子領(lǐng)域備受關(guān)注。PtSe?作為新型層狀材料，具有從半導(dǎo)體到半金屬的相變特性，帶隙可調(diào)控。然而，其精確光學常數(shù)數(shù)據(jù)長期缺失，制約器件優(yōu)化。橢圓偏振儀憑借亞納米級精度、無損測量及同步獲取膜厚與光學參數(shù)的優(yōu)勢，成為解決該問題的關(guān)鍵手段。Flexfilm費曼儀器作為國內(nèi)領(lǐng)先測量供應(yīng)商所提供的Flexfilm全光譜橢偏儀，可精確量化PtSe?的折射率n、消光系數(shù)k及厚度d，結(jié)合多尺度表征解析厚度依賴規(guī)律與相變機制。

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PtSe?薄膜的制備和光學表征

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樣品制備

(a)化學氣相沉積的方法制備 PtSe? 的示意圖(b)制備得到的 PtSe?薄膜的光學顯微圖

在實驗中用到的6 塊不同厚度的 PtSe?薄膜（標號分別為樣品 A-F）所有樣品的尺寸均約為 1×1×0.03 cm3。這些樣品均為采用化學氣相沉積的方法沉積在藍寶石（Al?O?）基底上得到的。

光學表征

首先對樣品 A-F 進行了光學表征，以驗證樣品的質(zhì)量。利用原子力顯微鏡（AFM）觀察了樣品的表面形貌以及測量了 6 個樣品的厚度，與橢偏儀擬合得到的厚度進行比較。

各樣品的生長時間、使用 AFM 和橢偏儀測量的厚度以及相應(yīng)的 Se/Pt 化學計量比

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橢偏儀測量PtSe?薄膜的光學常數(shù)

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測量參數(shù)

光譜范圍：360–1700 nm

入射角：50°

波長步長：5 nm

橢偏儀內(nèi)部光路示意圖

光路流程
超連續(xù)光源 → 槽光柵（分光） → 偏振片（線偏振光） → 1/4波片（橢圓偏振光） → 樣品反射 → 物鏡 → 檢偏器 → CCD探測器

測量原理
通過分析反射光中 s/p偏振分量 的振幅比（ψ）和相位差（Δ），結(jié)合菲涅爾反射理論，反演樣品的光學常數(shù)（n, κ）和厚度。

采用 Lorentz + Tauc-Lorentz + Drude + eps 線型擬合得到的 (a)n和k；(b) ψ和Δ

模型建立：采用"藍寶石基底/PtSe?薄膜/空氣"三層模型，以Lorentz + Tauc-Lorentz + eps色散關(guān)系擬合，均方根誤差（RMSE）< 5，優(yōu)于Drude混合模型。

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光學常數(shù)厚度依賴性

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測量得到的不同厚度的PtSe?的(a)折射率n；(b)消光系數(shù)k；(c)介電函數(shù)實部ε?；(d)介電函數(shù)虛部ε?

通過橢偏擬合獲得PtSe?的光學常數(shù)（n, k,ε?,ε?）及厚度d，關(guān)鍵規(guī)律如下：

折射率 n：隨厚度增大而增大（長波區(qū)更顯著）；隨波長增加呈"先增后減"趨勢，且峰值位置隨厚度紅移。

消光系數(shù)k：樣品的厚度越大，消光系數(shù)k的值越大（紅外區(qū)顯著增強）；除最薄樣品（A）外，所有k譜存在雙吸收峰，峰間距隨厚度減小而縮??；波長依賴性：短波區(qū)平穩(wěn) → 600–1200 nm劇減 → 長波區(qū)趨穩(wěn)。

介電函數(shù)：ε?變化同n；ε?譜呈單峰結(jié)構(gòu)，峰位隨厚度增加紅移。

本文使用橢偏儀在紫外到紅外光譜范圍內(nèi)（360-1700 nm）測量了不同厚度PtSe?的光學常數(shù)， 化學氣相沉積制備的藍寶石基底上的 PtSe?薄膜的光學常數(shù)表現(xiàn)為強烈的厚度依賴特性，隨著薄膜厚度增加，其折射率n和消光系數(shù)k都增大，原因是隨樣品厚度增加其半金屬的成分也增加。PtSe?光學常數(shù)的厚度依賴特性為我們調(diào)控基于 PtSe?的光電器件提供了新的維度，有助于 PtSe?在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用。

Flexfilm全光譜橢偏儀

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全光譜橢偏儀擁有高靈敏度探測單元和光譜橢偏儀分析軟件，專門用于測量和分析光伏領(lǐng)域中單層或多層納米薄膜的層構(gòu)參數(shù)（如厚度）和物理參數(shù)（如折射率n、消光系數(shù)k）

• 先進的旋轉(zhuǎn)補償器測量技術(shù)：無測量死角問題。
• 粗糙絨面納米薄膜的高靈敏測量：先進的光能量增強技術(shù)，高信噪比的探測技術(shù)。
• 秒級的全光譜測量速度：全光譜測量典型5-10秒。
• 原子層量級的檢測靈敏度：測量精度可達0.05nm。

Flexfilm全光譜橢偏儀擁有高靈敏度探測單元和光譜橢偏儀分析軟件可以精確量化PtSe?的折射率n、消光系數(shù)k及厚度d。Flexfilm費曼儀器以創(chuàng)新技術(shù)解決二維材料的光學常數(shù)標定難題，助力全球薄膜材料領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。

原文參考：《基于橢偏儀測量的PtSe2光學性質(zhì)研究》

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