基于相位调制型SPR传感器的Au膜厚度测量开题报告

全文总字数：3607字

1. 研究目的与意义（文献综述）

现如今的生产生活中，薄膜技术已经有了很广泛的应用。而薄膜厚度是薄膜参数设计和工业生产中的关键参量之一，对薄膜的光学特性，力学特性，电磁学特性都有重要的影响。并且薄膜厚度对于光学性能的影响是最为直接的。由于物质的光学性质可用介电常数来唯一确定，因此对贵金属光学性质的研究就是对其介电常数的研究，对纳米薄膜光学性质的研究也主要集中在介电常数上。随着科技的发展，薄膜材料也由微米级薄膜发展到了纳米级薄膜。通常情况下，我们可以认为薄膜的介电常数是不变的。但对于厚度为纳米级的贵金属而言，原晶体的三维对称性被破坏，贵金属薄膜的介电常数就与厚度有关。当厚度小于20nm时，膜厚对介电常数有很大影响，传统的贵金属介电常数已经无法适用于贵金属纳米薄膜。因此，测量贵金属纳米薄膜的厚度具有重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

设计的基本内容：通过spr理论，建立基于kretschmann结构的棱镜型spr测量纳米级金属薄膜厚度的模型，确定薄膜厚度和tm光和te光相位差的关系。之后搭建光学测量系统，得到tm光和te光的相位差，最后通过理论公式，解出金属薄膜的厚度。设计目标：（1）查阅文献，了解纳米级金属薄膜厚度的测量方法，掌握spr厚度检测的相关机理，对比spr相位调制型与其他检测方法的优劣；（2）学习使用仿真软件，对影响金属薄膜厚度的因素进行仿真分析；（3）实验制备厚度不同的薄膜样品，利用相位调制型spr测量其厚度，并分析误差。

拟采用的技术方案及措施：本课题采用棱镜型kretschmann结构的spr传感器作为载体，进行金属薄膜厚度的spr相位检测法的研究。通过测量tm光和te光的反射相位差并结合数值计算，曲线拟合的方法计算金属薄膜的厚度。可行性分析如下：根据菲涅尔公式可知，入射光在棱镜与金属反射界面的反射系数r和反射相位的表达式为

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3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解spr相位调制的相关原理。确定方案，完成开题报告

4. 参考文献（12篇以上）

1. 刘曜纶．基于spr相位检测法的纳米级金属薄膜厚度检测理论与方法研究[d]．天津：天津大学,2017.

2. j d xin, q g liu, t t li, et al．phase detection for nanometer scalemetal film's thickness based on spr effect,advanced materials research[j]．2011,320：377-381.

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