[发明专利]一种半导体材料复介电函数确定方法

权利要求书

1.一种半导体材料复介电函数确定方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：根据复折射率求解关系式确定待测半导体的近似复折射率n₀，并根据计算结果判断待测半导体对THz的吸收程度，公式为：

其中，n₀、k₀分别为待测半导体近似复折射率n₀的实部和虚部，ρ_exp、φ_exp分别为待测半导体实验复传输函数H_exp(ω)的实部和虚部，c为光速，d为待测半导体厚度，ω为电磁波的角频率；

当待测半导体近似复折射率n₀的实部和虚部不满足n₀＞＞k₀时，按照下述步骤计算待测半导体材料的理论复介电函数ε；

当满足n₀＞＞k₀，采用步骤4计算待测半导体的理论复介电函数ε；

步骤2：建立第j个频率点处待测半导体实验复传输函数H_expj(ω)与理论复传输函数H_theoj(ω)之间的误差函数f(n_j,k_j)，根据误差函数利用Matlab中的全局优化函数GlobalSearch确定误差最小时的理论复折射率n_j，该关系式为：

其中，mER_ωj，pER_ωj分别为实验复传输函数H_expj(ω)与理论复传输函数H_theoj(ω)的幅度差和幅角差；n_j、k_j分别为第j个频率点处待测半导体理论复折射率n_j的实部和虚部，分别记为折射率及消光系数；误差函数f(n_j,k_j)是关于待测半导体n_j、k_j的二元函数；

步骤3：将第j个频率点处半导体样品的理论复折射率n_j当作第j+1个频率点处理论复折射率n_j+1的迭代初值，重复步骤2，直至得到所有频率点处的折射率和消光系数；

步骤4：根据待测半导体的理论复折射率n计算半导体的复介电函数ε：

ε＝n²

其中，ε＝ε₁+ε₂，ε₁为实部，ε₂为虚部。

2.根据权利要求1所述半导体材料复介电函数确定方法，其特征在于：所述步骤1中待测半导体的厚度d采用螺旋测微器测量。

3.根据权利要求1所述半导体材料复介电函数确定方法，其特征在于：所述步骤1确定待测半导体在THz波段的实验复传输函数H_exp(ω)的步骤为：

(1)采集参考空气及待测半导体的透过式THz-TDS，并对其进行傅里叶变换，得到参考空气及待测半导体的频域信息E_ref(ω)、E_sam(ω)；

(2)根据THz波在半导体样品中的传输确定待测半导体在THz波段的实验复传输函数H_exp(ω)：

其中，i为虚数单位。

4.根据权利要求1所述半导体材料复介电函数确定方法，其特征在于：所述步骤2中第j个频率点处待测半导体理论复传输函数H_theoj(ω)的确定关系式为：

其中，n_j＝n_j+k_j，k₁＝0，n₁由光程差相等公式(n₁-1)d＝cΔt确定，Δt为参考空气和半导体样品THz脉冲峰值之间的延迟时间。