鋇鍶鈦薄膜在室溫時之熱輻射性質的實驗研究

圖4-20和圖4-21分別顯示在石英及氧化鎂基材上鍍上不同厚度的鋇鍶鈦薄膜之穿透 率。氧化鎂與石英的表面都經過了雙面拋光的處理。由圖中可以發現在0.64到4.8 µm波長範

圍，石英的穿透率非常高，幾乎都維持在95%，所以石英在這個波長範圍也是個極佳的可

穿透光學材料，而在波長大於4.8 µm時，其石英已變成不穿透。氧化鎂基材的穿透率圖，

圖中可以發現在波長小於10 µm時，氧化鎂的穿透率幾乎都維持在85%，而最後在波長大於 11µm時，其氧化鎂已變成不穿透。鋇鍶鈦薄膜會降低穿透率。因為干涉會在空氣和薄膜與

薄膜和基材的界面產生，當所鍍的薄膜厚度接近入射光的波長時，就會有干涉現象的產生，

如在圖4-20中小於3.8 µm(大於2630 cm^-1)處。

圖4-22為不同厚度的鋇鍶鈦薄膜鍍在矽基材的穿透率比較圖。由圖可以發現波長小於

1.0 µm時，矽為不可穿透，而在波長從1.08到19.6 µm時，矽的穿透率都維持在10∼35%的 範圍。由圖也可以發現隨著薄膜厚度的增加其穿透率會降低。

圖4-23、圖4-24和圖4-25分別顯示在石英、氧化鎂及矽基材上鍍上不同厚度的鋇鍶鈦薄 膜之反射率。在短波長處這裡也有在上面所提到的干涉現象。在圖4-23中，在波長範圍為 0.64∼8µm和13∼19µm時鋇鍶鈦薄膜鍍在石英基材的反射率會大於石英基材的反射率。鋇

鍶鈦薄膜鍍在石英基材的反射率會隨著薄膜厚度的增加而增加。在圖4-24中，在波長範圍 為0.64∼7µm時鋇鍶鈦薄膜鍍在氧化鎂基材的反射率會大於氧化鎂基材的反射率。從圖4-23

和圖4-24知，在短波長時鋇鍶鈦薄膜鍍在石英及氧化鎂基材的最小反射率等於石英及氧化 鎂基材的反射率。在圖4-25中，在短波長時鋇鍶鈦薄膜鍍在矽基材的最大反射率等於矽基 材的反射率。鋇鍶鈦薄膜的反射率週期隨著薄膜的厚度變化，當鋇鍶鈦薄膜的厚度變厚時，

反射率的週期會變的較大。

將傅利葉轉換紅外線頻譜儀所量測得之鋇鍶鈦薄膜試片穿透率及反射率，應用物質能 量守恆的關係，穿透率＋反射率＋吸收率＝1，就可算出鋇鍶鈦薄膜試片的吸收率。圖4-26、

圖4-27和圖4-28分別顯示在不同厚度時的鋇鍶鈦薄膜之吸收率。在圖4-26中，鋇鍶鈦薄膜鍍 在石英基材上的吸收率在波長範圍為5∼7µm和13∼19µm時其吸收率會隨著增加薄膜的厚 度而降低。在圖4-27中，鋇鍶鈦薄膜鍍在氧化鎂基材上在波長範圍為9.5∼14µm間其吸收率

都會高於90%。在圖4-28中，鋇鍶鈦薄膜鍍在矽基材上在波長範圍為0.64∼6µm間其吸收率 都會高於60%且在波長範圍為6∼19.6µm間其吸收率會隨著薄膜厚度的增加而增加。

應用比爾定律，將鋇鍶鈦薄膜試片的穿透率除以基材的穿透率即可求得鋇鍶鈦薄膜的 穿透率。圖 4-29 和圖 4-30 分別顯示在石英及氧化鎂基材上鍍上不同厚度之鋇鍶鈦薄膜的穿 透率。在圖 4-29 中可以發現在波長範圍為 0.64∼4.1µm 間在石英基材的鋇鍶鈦薄膜的穿透 率都在 75%以上。當然在圖 4-30 中也可以發現在波長範圍為 0.7∼11µm 間在氧化鎂基材的 鋇鍶鈦薄膜的穿透率都高於 80%。由於在圖 4-29 中可發現在波長 2.7µm 的地方有一個很明 顯的吸收峰值，這是石英基材本身的 OH 鍵結所造成的[61、62]。當波長大於 3µm 時，鋇

鍶鈦薄膜的穿透率會隨著薄膜厚度的增加而降低。當鋇鍶鈦薄膜的穿透率被獲得，則我們 可以根據比爾定律[63]來計算薄膜的消散係數

σ

利用國家豪微米元件實驗室（NDL）內的 n&k 分析儀，直接量測鍍在矽晶圓上的鋇鍶 鈦薄膜的折射參數 n(λ)與吸收係數 k(λ)。而複數折射係數由實部的 n(λ)與虛部的 k(λ) 組成。圖 4-33 中顯示在波長範圍為 0.18∼0.9µm 時鍍在矽基材上不同厚度的鋇鍶鈦薄膜之 折射參數。在圖中顯示當波長為 0.3 µm 時其折射參數為最大，這是因為消散曲線靠近電子

能階轉變的典型情況。折射參數強烈的增加與基本能帶縫隙間的吸收[28]。圖 4-34 中顯示 鍍在矽基材之鋇鍶鈦薄膜之吸收係數。由圖中可以發現在波長範圍為 0.3∼0.9µm 時其吸收

係數會隨著薄膜的增加而降低且其值都很小。