1.一种纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法应用于一种设置有控温热台的椭偏仪;所述控温热台用于搭载薄膜样品;
所述控温热台还用于按照温度调制程序对薄膜样品进行控温;所述温度调制程序包括叠加设置的线性变温程序和谐振式的温度调制;
所述纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法包括:
按照温度调制程序,对控温热台上的薄膜样品进行控温,获取薄膜样品的厚度‑时间曲线;
基于温度调制程序的平均温度和频率,以及薄膜样品的厚度‑时间曲线,利用数值积分平均方法确定薄膜样品的表观厚度‑时间曲线;
基于温度调制程序的平均温度和频率,以及薄膜样品的厚度‑时间曲线,利用数字信号处理方法确定薄膜样品的振幅‑时间曲线和相位‑时间曲线;所述振幅‑时间曲线和所述相位‑时间曲线均用于描述薄膜样品的厚度响应于谐振式温度调制而产生的谐振式动态变化;
基于温度调制程序的平均温度和频率,以及薄膜样品的表观厚度‑时间曲线,利用数值求导公式确定温度调制程序下薄膜样品的表观热膨胀系数;
基于温度调制程序的平均温度、频率、振幅和相位,以及薄膜样品的振幅‑时间曲线和相位‑时间曲线,利用可逆热膨胀公式确定温度调制程序下薄膜样品的可逆热膨胀系数,以及可逆热膨胀系数的实部和虚部;
基于薄膜样品的表观热膨胀系数和可逆热膨胀系数,利用差公式确定温度调制程序下薄膜样品的不可逆热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述温度调制程序为:T(t)=Tav(t)+Tdyn(t);
Tav(t)=T0+qt;
其中,T(t)为温度调制程序;Tav(t)为平均温度;Tdyn(t)为谐振式温度调制程序;T0为线性变温程序的起始温度;q为线性变温程序的变温速率;t为时刻;AT为谐振式温度调制程序振幅;ω为谐振式温度调制程序频率,ω=2π/tp,tp为谐振式温度调制程序振幅的周期;
为谐振式温度调制程序初相位。
3.根据权利要求1所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,按照温度调制程序,对控温热台上的薄膜样品进行控温,获取薄膜样品的厚度‑时间曲线,包括:制备薄膜样品;
将薄膜样品放置于控温热台上,经光路对准后按照温度调制程序对薄膜样品进行控温;
获取控温过程中薄膜样品的椭圆偏振光谱;所述椭圆偏振光谱包括:幅度比光谱和相位差光谱;
利用椭圆偏振光谱仪对所述椭圆偏振光谱进行拟合,得到薄膜样品的厚度‑时间曲线。
4.根据权利要求2所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述积分平均公式为:式中,h(t)为厚度‑时间曲线;happ(t)为表观厚度‑时间曲线;t'为积分变量。
5.根据权利要求1所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述数字信号处理方法包括函数拟合法、离散傅里叶变换法、快速傅里叶变换法或数字锁相放大法。
6.根据权利要求4所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述数值求导公式为:式中,αapp(t)为薄膜样品的表观热膨胀系数。
7.根据权利要求6所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,基于温度调制程序的平均温度、频率、振幅和相位,以及薄膜样品的振幅‑时间曲线和相位‑时间曲线,确定温度调制程序下薄膜样品的可逆热膨胀系数,以及可逆热膨胀系数的实部和虚部,包括:基于温度调制程序的平均温度,频率和振幅,以及薄膜样品的振幅‑时间曲线,利用可逆热膨胀公式,确定温度调制程序下薄膜样品的可逆热膨胀系数;
基于薄膜样品的可逆热膨胀系数和相位‑时间曲线,利用实部公式,确定温度调制程序下薄膜样品的可逆热膨胀系数的实部;
基于薄膜样品的可逆热膨胀系数和相位‑时间曲线,利用虚部公式,确定温度调制程序下薄膜样品的可逆热膨胀系数的虚部。
8.根据权利要求7所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述可逆热膨胀公式为:式中,αr(t)为薄膜样品的可逆热膨胀系数;Ah(t)为薄膜样品的振幅‑时间曲线;AT为温度调制程序的振幅。
9.根据权利要求8所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述实部公式为:α'(t)=αr(t)·cosδ(t);
其中,
式中,α'(t)为可逆热膨胀系数的实部;δ(t)为中间参数; 为谐振式温度调制程序初相位; 为薄膜样品的相位‑时间曲线;
所述虚部公式为:α”(t)=αr(t)·sinδ(t);
式中,α”(t)为可逆热膨胀系数的虚部。
10.根据权利要求9所述的纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法,其特征在于,所述差公式为:αnr(t)=αapp(t)‑αr(t),式中,αnr(t)为薄膜样品的不可逆热膨胀系数。