5. Методы изучения свойств полученных пленок Определение толщины получаемых пленок

Толщина полученной пленки может измеряться разными способами. В данном описании мы приведем лишь один наиболее простой. Масса напыленного вещества mс его плотностью γ и объемомVсвязана известным соотношением:

m=γVилиm=ΔSγ,

где Δ- толщина пленки;S- площадь; γ - плотность вещества; отсюда

В данном определении толщины мы идем на известное допущение: плотность пленок и плотность массивного металла отличаются друг от друга, однако берутся табличные значения γ. Измеряются размеры образца и рассчитывается площадь. Массу осажденного вещества определяют аналитически. Так как в лаборатории чаще других получают пленки AlиCu, приводим методики для их количественного определения.

Определение меди

Подложку с пленкой помещают в стаканчик на 50 мл, наливают небольшое количество разбавленной азотной кислоты (около 10 мл) и растворяют пленку при нагревании. Полученный раствор охлаждают и переносят в мерную колбу на 100 мл, добавляют 10 мл 10%-го раствора аммиака и доводят до метки дистиллированной водой. Полученный раствор выливают в кювету и делают замер оптической плотности на фотометре ЛМФ-69 на красном светофильтре №2 и кювете l= 20 мм. Замер оптической плотности делается три раза и затем усредняется. Пользуясь калибровочным графиком и полученным значением оптической плотности, находят концентрацию металла С и количество меди в исследуемом растворе:Q=С·100 (мг) (можно ввести поправку на холостой опыт).

Определение алюминия

Подложку с пленкой помещают в стакан на 50 мл, прибавляют 10 мл НCl1М, растворяют пленку при нагревании. Охлаждают раствор и переносят его в колбу на 100 мл, доводят до метки дистиллированной водой. Отбирают пипеткой 1 мл раствора и помещают в мерную колбу на 50 мл. Добавляют 2 мл 5М НС1, 3 мл раствора крахмала и 5 мл раствора ацетата аммония. Разбавляют примерно до 45 мл, добавляют 2 мл раствора алюминона, перемешивают и нагревают на водяной бане в течение 10 мин. Охлаждают водой до комнатной температуры, доводят до метки дистиллированной водой и определяют прозрачность раствора на приборе ЛМФ-69. При расчете вводится поправка на холостой опыт

D_p-D_x=D_o.

D_p- оптическая плотность рабочего раствора;

D_x- оптическая плотность холостого раствора;

D_o- оптическая плотность истинная.

Зная D_o, находят по калибровочному графику концентрацию металла С и рассчитывают количество алюминия (Q):Q= С·100 (мг).

Исследование оптических свойств тонких пленок

В лаборатории для исследования оптических свойств прозрачных пленок используется спектрофотометр "SpecordUV-VIS", предназначенный для работы в ультрафиолетовой и видимой областях спектра и фотометр ЛМФ-72М. Рассмотрим конкретные задачи, которые можно решить, используя фотометрические приборы.

1. Определение показателя преломления прозрачной подложки

Показатель преломления является одной из основных оптических характеристик. Он определяет скорость распространения световой волны в веществе. Знание его необходимо для материалов, используемых в оптике.

При падении излучения интенсивностью I₀на прозрачную подложку одна часть пучка отражается (I_R), другая проходит через нее (I_T) (рис.17). Не учитывая поглощения излучения внутри подложки, отметим, что доля прошедшего и отраженного излучения зависит от показателя преломления:

Рис. 17. Схематический ход лучей при падении света на прозрачную подложку

Коэффициент пропускания (Т) и коэффициент отражения подложки (R) на длине волнымогут быть рассчитаны следующим образом:

где

n_п - показатель преломления подложки на длине волны.

Таким образом, измерив коэффициент пропускания на нужной длине волны, из этого выражения можно получить показатель преломления подложки. Падение света на подложку должно быть близким к нормальному.