過(guò)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(xué)常數(shù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期缺失，制約器件優(yōu)化。橢圓偏振儀憑借亞納米級(jí)精度、無(wú)損測(cè)量及同步獲取膜厚與光學(xué)參數(shù)的優(yōu)勢(shì)，成為解決該問(wèn)題的關(guān)鍵手段。Flexfilm費(fèi)曼儀器作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先測(cè)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(jī)制。

1

PtSe?薄膜的制備和光學(xué)表征

flexfilm

樣品制備

(a)化學(xué)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(xué)顯微圖

在實(shí)驗(yàn)中用到的6 塊不同厚度的 PtSe?薄膜（標(biāo)號(hào)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(xué)氣相沉積的方法沉積在藍(lán)寶石（Al?O?）基底上得到的。

光學(xué)表征

首先對(duì)樣品 A-F 進(jìn)行了光學(xué)表征，以驗(yàn)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(cè)量了 6 個(gè)樣品的厚度，與橢偏儀擬合得到的厚度進(jìn)行比較。

各樣品的生長(zhǎng)時(shí)間、使用 AFM 和橢偏儀測(cè)量的厚度以及相應(yīng)的 Se/Pt 化學(xué)計(jì)量比

2

橢偏儀測(cè)量PtSe?薄膜的光學(xué)常數(shù)

flexfilm

測(cè)量參數(shù)

光譜范圍：360–1700 nm

入射角：50°

波長(zhǎng)步長(zhǎng)：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(cè)器

測(cè)量原理
通過(guò)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(xué)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(lán)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。

3

光學(xué)常數(shù)厚度依賴性

flexfilm

測(cè)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(shí)部ε?；(d)介電函數(shù)虛部ε?

通過(guò)橢偏擬合獲得PtSe?的光學(xué)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(zhǎng)波區(qū)更顯著）；隨波長(zhǎng)增加呈"先增后減"趨勢(shì)，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(qiáng)）；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(zhǎng)依賴性：短波區(qū)平穩(wěn) → 600–1200 nm劇減 → 長(zhǎng)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(cè)量了不同厚度PtSe?的光學(xué)常數(shù)， 化學(xué)氣相沉積制備的藍(lán)寶石基底上的 PtSe?薄膜的光學(xué)常數(shù)表現(xiàn)為強(qiáng)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(xué)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

flexfilm

全光譜橢偏儀擁有高靈敏度探測(cè)單元和光譜橢偏儀分析軟件，專門用于測(cè)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(jìn)的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器測(cè)量技術(shù)：無(wú)測(cè)量死角問(wèn)題。
• 粗糙絨面納米薄膜的高靈敏測(cè)量：先進(jìn)的光能量增強(qiáng)技術(shù)，高信噪比的探測(cè)技術(shù)。
• 秒級(jí)的全光譜測(cè)量速度：全光譜測(cè)量典型5-10秒。
• 原子層量級(jí)的檢測(cè)靈敏度：測(cè)量精度可達(dá)0.05nm。

Flexfilm全光譜橢偏儀擁有高靈敏度探測(cè)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(fèi)曼儀器以創(chuàng)新技術(shù)解決二維材料的光學(xué)常數(shù)標(biāo)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(cè)量的PtSe2光學(xué)性質(zhì)研究》

*特別聲明：本公眾號(hào)所發(fā)布的原創(chuàng)及轉(zhuǎn)載文章，僅用于學(xué)術(shù)分享和傳遞行業(yè)相關(guān)信息。未經(jīng)授權(quán)，不得抄襲、篡改、引用、轉(zhuǎn)載等侵犯本公眾號(hào)相關(guān)權(quán)益的行為。內(nèi)容僅供參考，如涉及版權(quán)問(wèn)題，敬請(qǐng)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間核實(shí)并處理。