Разработка оборудования для экспресс-анализа концентраций примесей в полупроводниковых материалах методом статической фурье-спектроскопии

• Автор: Белаш, Александр Олегович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Краткий обзор оптических схем статических фурье-
спектрометров и особенностей работы многоэлементных фотоприемных устройств, при регистрации пространственной интерферограммы
1.1. Статический фурье-спектрометр на основе интерферометра
Саньяка
1.2. Статический фурье-спектрометр на основе
поляризационного и голографического интерферометров
1.3. Статический фурье-спектрометр на основе интерферометра
Майкельсона
1.4. Определение тактико-технических характеристик
перспективного статического фурье-спектрометра. Выбор базовой оптической схемы интерференционного узла
1.5. Особенности работы многоэлементных фотоприемных
устройств при регистрации интерферограммы
2. Обработка интерференционной картины,
получаемой с помощью статического фурье-спектрометра
2.1. Теоретические ОСНОВЫ фурье-спектроскопии
2.2. Особенности преобразования Фурье при ограниченном
наборе точек дискретизации
2.3. Процесс дополнения нулями
2.4. Пример преобразования в спектр на основе
интерферограммы от монохроматического источника излучения
2.5. Пример преобразования на основе интерферограммы от
полихроматического некогерентного источника
2.6. Влияние функции апподизации на конечный вид спектра

2.7. Основные методы «восстановления» интерферограммы
2.7.1. Подавление белого шума
2.7.2. Выравнивание контраста изображения
2.7.3. Подавление высокочастотного аддитивного шума
2.7.4. Устранение разворота интерференционной картины
относительно матрицы
2.8. Определение параметра сигнал-шум по интерферограмме.
Увеличение количества точек интерферограммы и исключение среднего уровня
3. Вариант статического фурье-спектрометра для
спектрального диапазона 0,7 -М. 1 мкм
3.1. Оценочные расчеты статического фурье-спектрометра на

основе интерферометра Саньяка
3.2. Оценочные расчеты варианта статического фурье-
спектрометра на основе интерферометра Майкельсона (интерферометр Тваймана-Грина)
3.2.1. Интерферометр с одним линзовым объективом
3.2.2. Интерферометр с двумя линзовым объективом
3.2.3. Коррекция аберрационных явлений при построении 20 интерференционной картины
3.3. Расчет оптической схемы на основе интерференционного узла Майкельсона и зеркально-линзовой светосильной фокусирующей системы
3.4. Принцип работы СФС на основе предложенной оптической схемы
3.5. Экспериментальные результаты для СФС БИК области спектра
3.6. «Ноу-хау» окончательного варианта СФС
4. Вариант статического фурье-спектрометра для

спектрального диапазона 1.2 20 мкм
4.1. Теоретические аспекты взаимодействия оптического
излучения с полупроводниковыми материалами
4.1.1. Оптические свойства полупроводников
4.1.2. Механизмы поглощения
4.1.3. Поглощение свободными носителями
4.1.4. Решеточное поглощение
4.2. Методы определения коэффициента поглощения
4.3. Определение ширины запрещенной зоны
полупроводниковых материалов оптическими методами измерений
4.4. Расчетная схема статического фурье-спектрометра для
инфракрасного спектрального диапазона 1.2 + 20 мкм
4.5. Практическая реализация
4.6. Экспериментальные результаты
5. Рамановский спектрометр на основе разработанного
СФС для спектрального диапазона 0.7 + 1.1 мкм
5.1. Основы рамановской спектроскопии (или спектроскопии
комбинационного рассеяния)
5.2. Обоснованность использования метода рамановской
спектроскопии для исследования наноматералов и наноструктур
5.2.1. Исследование наноструктур на примере нанотрубок
методом КРС
5.2.2. Использование рамановской спектроскопии применительно
к наноматериалам на основе полупроводников
5.3. Рамановский спектрометр на основе СФС
5.3.1. Схема и особенности конструкции рамановского статического фурье-спектрометра для инфракрасного диапазона
0.7 ч- 1.1 мкм
5.3.2. Методика измерений

добавить некоторое количество точек с нулевой интенсивностью, увеличив таким образом число точек (на единицу волнового числа) в спектре. Дополнение интерферограммы нулями эквивалентно интерполяции спектра и снижает ошибку преобразования [49-53]. Как показали расчеты, для ограниченного набора точек в интерферограмме статического фурье-спектрометра максимально возможное увеличение точек за счет дополнения нулями составляет 4М (где N - количество пикселей в ПЗС матрице). Таким образом, при количестве точек меньше 210 рекомендуется всегда, по крайней мере, удваивать начальный размер интерферограммы путем дополнения ее нулями. В случаях, когда необходимо получить довольно узкие пики (например, спектры газов или рамановские спектры), т.е. где ширина линий близка к спектральному шагу дискретизации, значение фактора заполнения нулями может достигать 8. Влияние дополнения интерферограммы нулями на полосы для некоторой частоты продемонстрировано на рисунке 2.3. На рисунке 2.3,а показан спектр без дополнения нулями. Спектр на рисунке 2.3,6 — дополнен нулями с фактором дополнения 4.
блина Волны, у.в.
Рисунок 2.3 а) Спектр синусоидального сигнала без дополнения нулями