【摘 要】
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随着纳米材料和制造工艺的发展,复合纳米薄膜在半导体、显示器件、光伏设备等高端工业领域展现出巨大的应用前景。通常,复合纳米薄膜不仅具有多层纳米级厚度的结构,还在横向上呈现出微米量级的图形结构,这使得对其精确表征充满挑战。围绕这一问题,本文提出了基于显微式差分反射光谱（M-DRS）技术的测量方法,设计开发了试验样机,并对多种类型薄膜材料展开测试分析,实现了微区域复合纳米薄膜各层厚度的高精度快速成像式测
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随着纳米材料和制造工艺的发展,复合纳米薄膜在半导体、显示器件、光伏设备等高端工业领域展现出巨大的应用前景。通常,复合纳米薄膜不仅具有多层纳米级厚度的结构,还在横向上呈现出微米量级的图形结构,这使得对其精确表征充满挑战。围绕这一问题,本文提出了基于显微式差分反射光谱（M-DRS）技术的测量方法,设计开发了试验样机,并对多种类型薄膜材料展开测试分析,实现了微区域复合纳米薄膜各层厚度的高精度快速成像式测量。课题的研究内容主要包括以下几个方面:1.系统分析了纳米薄膜厚度测量方法的发展现状,论述了测量难点与需求,并讨论了高灵敏度差分反射光谱的测量原理与典型应用。2.基于分层媒质堆叠理论,研究了光学响应与复合纳米薄膜膜层结构的关系。通过高反射率参考样品的设计改进了传统差分反射光谱,创新性地将其应用于全覆盖复杂膜层结构的表征。3.设计与构建了实验用M-DRS测量系统,集成了差分反射显微镜与微区域差分反射光谱仪两种测量模式,并开发了基于Lab VIEW的控制软件。优化了系统中的双光路差异与噪声,验证了亚微米级的横向分辨力。4.对典型SiO2/Si与Ta2O5/SiO2/Si等Si基纳米薄膜结构展开表征研究,验证了测量系统的膜层厚度分辨力与重复性均达到亚纳米量级。对石墨烯薄膜进行表征研究,提出了具有鲁棒性的石墨烯薄膜层数分布解析策略。围绕常规表征手段难以有效解决的薄膜晶体管（TFT）表征难题展开研究,提出了基于差分反射光谱的各层膜厚可靠解析策略,完成了TFT多层纳米薄膜的表征。
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