CN109540839B - Ito透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置及测量方法，包括泵浦连续激光器、探测连续激光器、分束镜、功率计、万用表及计算机，通过在线实时测量ITO透明导电膜的透过率和电阻率的变化来判定ITO透明导电膜在连续激光辐照下的功能性激光损伤阈值。本发明可有效评价ITO透明导电膜的功能性激光损伤阈值，为ITO透明导电膜在连续激光辐照下的应用提供依据。该方法最重要的是在测量之前先对ITO透明导电膜进行带状结构的刻蚀处理，以便于激光辐照处ITO透明导电膜电阻率的准确测量。

Description

ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及连续激光作用下氧化铟锡(ITO)透明导电膜功能性损伤阈值的测试领域，具体涉及对ITO透明导电膜透过率和电导率参数的测试。
背景技术
氧化铟锡(ITO)薄膜由于其高可见光透过率、低电阻率等特性，是目前研究和使用最广泛的透明导电薄膜材料。随着ITO透明导电膜在高功率激光领域走上实际应用，ITO薄膜由于大量载流子吸收导致的热破坏和热损伤等问题亟待解决。然而，目前对ITO薄膜的损伤阈值判定主要基于微观硬破坏损伤，即观察高功率激光辐照下薄膜材料表面的微观损伤形貌或等离子闪光现象，以此作为判定薄膜是否损伤的依据。但实际在出现宏观可见损伤前，ITO薄膜的透过率和电导率有可能就已经受到影响。目前大部分对ITO薄膜透过率测试所用的探测光源通常是He-Ne光，绿光等波长的光源，与ITO薄膜实际应用波长不符，这使得探测结果与实际结果有差距。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置及测量方法，有效指导ITO透明导电膜在连续激光中的应用。
本发明的技术解决方案如下：
一种ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置，其特点在于，包括：泵浦连续激光器、可二维移动的样品台、探测连续激光器分束镜、第一功率计、第二功率计、计算机和万用表；
待测ITO透明导电膜样品的膜面需刻蚀出一个宽度为d的带状结构，且带状结构宽度d为所述泵浦连续激光器辐照在所述待测ITO透明导电膜样品表面的光斑直径D的1.5～2倍；
所述待测ITO透明导电膜样品夹持在所述样品台上，所述泵浦连续激光器输出的激光垂直辐照在所述待测ITO透明导电膜样品表面，所述探测连续激光器输出的激光经所述分束镜后分成反射光束和透射光束，反射光束由所述第一功率计接收，透射光束以一定角度辐照在所述待测ITO透明导电膜样品表面，辐照区域与所述泵浦连续激光器辐照的区域重合，且经待测ITO透明导电膜样品透射的光束由所述第二功率计接收；
所述万用表的两个探头分别固定在所述待测ITO透明导电膜样品表面带状结构的两端，所述计算机的输入端分别与所述第一功率计、第二功率计和万用表的输出端相连。
所述泵浦连续激光器和所述探测连续激光器输出的激光波长均为1064nm。
经所述分束镜后的透射光束辐照在所述待测ITO透明导电膜样品表面的角度为5-10°。
利用所述的在线测量ITO透明导电膜功能性损伤阈值的装置进行连续激光下ITO透明导电膜功能性损伤阈值测试的方法，包括步骤如下：
①测试待测ITO透明导电膜样品的透过率T，公式如下：
Figure BDA0001894218780000021
式中，P1为第一功率计显示的功率，P2为第二功率计显示的功率；
②测试待测ITO透明导电膜样品的电阻率R；
③改变所述泵浦连续激光器的功率，重复上述①-②步骤；
④所得透过率T或电阻率R的数值发生突变时对应的所述第一激光器的功率即为所述待测ITO透明导电膜样品的功能性损伤阈值。
本发明与现有技术相比较具有以下有益技术效果：
1.本发明提出连续激光作用下ITO透明导电膜的功能性损伤阈值测量装置和方法，为ITO透明导电膜在实际激光系统中的应用提供合理的评价手段。
2.本发明对ITO透明导电膜进行带状结构刻蚀处理，可以简单有效地实现ITO透明导电膜电导率的在线测试。
3.同一个波段激光作为探测光能测得透明导电膜在该波段激光辐照下透过率参数和电导率参数的实际变化。
附图说明
图1是本发明在线测量ITO透明导电膜功能性损伤阈值的装置结构示意图
图2是本发明经带状结构刻蚀处理后的样品示意图及电导率参数测试的装置示意图
图中：1-泵浦连续激光器，2-待测ITO透明导电膜样品，3-样品台，4-探测连续激光器，5-分束镜，6-第一功率计，7-第二功率计，8-计算机，9-万用表。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的实施方式作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，一种ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置，包括：泵浦连续激光器1、可二维移动的样品台3、探测连续激光器4、分束镜(5)、第一功率计6、第二功率计7、计算机8和万用表9；
待测ITO透明导电膜样品2的膜面需刻蚀出一个宽度为d的带状结构，且带状结构宽度d为所述泵浦连续激光器1辐照在所述待测ITO透明导电膜样品(6)表面的光斑直径D的1.5～2倍；
所述待测ITO透明导电膜样品2夹持在所述样品台3上，所述泵浦连续激光器1输出的激光垂直辐照在所述待测ITO透明导电膜样品2表面，所述探测连续激光器4输出的激光经所述分束镜5分成反射光束和透射光束，反射光束由所述第一功率计6接收，透射光束以一定角度辐照在所述待测ITO透明导电膜样品2表面，辐照区域与所述泵浦连续激光器(1)辐照的区域重合，且经待测ITO透明导电膜样品2透射的光束由所述第二功率计7接收；
所述万用表9的两个探头分别固定在所述待测ITO透明导电膜样品2表面带状结构的两端，所述计算机(8)的输入端分别与所述第一功率计6、第二功率计7和万用表9的输出端相连。
所述泵浦连续激光器1和所述探测连续激光器4输出的激光波长均为1064nm。
经所述分束镜5后的透射光束辐照在所述待测ITO透明导电膜样品2表面的角度为5-10°。
利用所述的在线测量ITO透明导电膜功能性损伤阈值的装置进行连续激光下ITO透明导电膜功能性损伤阈值测试的方法，包括步骤如下：
①测试待测ITO透明导电膜样品2的透过率T，公式如下：
Figure BDA0001894218780000041
式中，P1为第一功率计6显示的功率，P2为第二功率计7显示的功率；
②测试待测ITO透明导电膜样品2的电阻率R；
③改变所述泵浦连续激光器1的功率，重复上述①-②步骤；
④所得透过率T或电阻率R的数值发生突变时对应的所述第一激光器1的功率即为所述待测ITO透明导电膜样品2的功能性损伤阈值。
所述的泵浦连续激光器1为自制的光纤激光器，出射的激光束光斑直径为D，最高功率为200W；
所述的探测连续激光器4为自制的光纤激光器，出射的激光束光斑直径小于D，最高功率为50mW；
所述的分束镜5为自制的1064nm半透半反镜；
所述的第一功率计6和第二功率计7为Coherent公司的PowerMax功率计，最大探测面7.9mm，最小功率10nW，最大功率30mW；
所述的万用表9为Fluke公司的12E+多功能万用表，自动及手动量程可选，0.5％直流准确度。

Claims (3)

1.一种ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置，包括：泵浦连续激光器(1)、可二维移动的样品台(3)、探测连续激光器(4)、分束镜(5)、第一功率计(6)、第二功率计(7)、计算机(8)和万用表(9)；其特征在于，待测ITO透明导电膜样品(2)的膜面需刻蚀出一个宽度为d的带状结构，且带状结构宽度d为所述泵浦连续激光器(1)辐照在所述待测ITO透明导电膜样品(2)表面的光斑直径D的1.5～2倍；
所述待测ITO透明导电膜样品(2)夹持在所述样品台(3)上，所述泵浦连续激光器(1)输出的激光垂直辐照在所述待测ITO透明导电膜样品(2)表面，所述探测连续激光器(4)输出的激光经所述分束镜(5)后分成反射光束和透射光束，反射光束由所述第一功率计(6)接收，透射光束以一定角度辐照在所述待测ITO透明导电膜样品(2)表面，辐照区域与所述泵浦连续激光器(1)辐照的区域重合，且经待测ITO透明导电膜样品(2)透射的光束由所述第二功率计(7)接收；
所述万用表(9)的两个探头分别固定在所述待测ITO透明导电膜样品(2)表面带状结构的两端，所述计算机(8)的输入端分别与所述第一功率计(6)、第二功率计(7)和万用表(9)的输出端相连；
所述泵浦连续激光器(1)和所述探测连续激光器(4)输出的激光波长均为1064nm。
2.根据权利要求1所述的ITO透明导电膜功能性激光损伤阈值的测量装置，其特征在于，经所述分束镜(5)后的透射光束辐照在所述待测ITO透明导电膜样品(2)表面的角度为5-10°。
3.利用权利要求1或2所述的ITO透明导电膜功能性损伤阈值的测量 装置进行连续激光下ITO透明导电膜功能性损伤阈值测试的方法，其特征在于，包括步骤如下：
①测试待测ITO透明导电膜样品(2)的透过率T，公式如下：
Figure FDA0003446133460000011
式中，P1为第一功率计(6)显示的功率，P2为第二功率计(7)显示的功率；
②测试待测ITO透明导电膜样品(2)的电阻率R；
③改变所述泵浦连续激光器(1)的功率，重复上述①-②步骤；
④所得透过率T或电阻率R的数值发生突变时对应的所述泵浦连续激光器(1)的功率即为所述待测ITO透明导电膜样品(2)的功能性损伤阈值。
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