Hva er et ellipsometer?

ellipsometri er en optisk teknikk for å måle tykkelsen og optiske egenskapene til ekstremt tynne filmer, eller lag, av materiale.De målbare egenskapene er brytningsindeksen, eller hvor mye lys som er bøyd, og nivået av lysabsorpsjon, kalt absorpsjonskoeffisienten .Et ellipsometer er en enhet som brukes til å utføre disse målingene.

ellipsometre fungerer ved å skinne en veldefinert lyskilde på et materiale og fange refleksjonen.Moderne ellipsometre bruker lasere, typisk helium-neon-lasere, som kilde.Ellipsometer -bjelken går først gjennom en polarisator slik at bare lysorientert i en kjent retning får lov til å passere.Den går deretter gjennom en enhet som kalles en kompensator, som elliptisk polariserer lysstrålen.Det gjenværende lyset sprettes deretter av materialet som studeres.

Analysen er avhengig av Snells -loven;Når en lysstråle slår et materiale, vil noen reflektere umiddelbart, og noen vil passere gjennom til yttersiden av materialet før de reflekterer.Ved å måle forskjellen mellom de to refleksjonene, kan tykkelsen på enheten bestemmes.Det reflekterte lyset gjennomgår også en endring i polarisering;Denne endringen brukes til å beregne brytningsindeksen og absorpsjonskoeffisienten.

For at et ellipsometer skal fungere ordentlig, må materialet som blir undersøkt tilfredsstille visse fysiske egenskaper.Prøven må være sammensatt av et lite antall veldefinerte lag.Lagene må være optisk homogene, ha identisk molekylstruktur i alle retninger og reflektere betydelige mengder lys.Hvis noen av disse kravene blir krenket, vil ikke standardprosedyrene fungere.

ellipsometre er ekstremt følsomme enheter, i stand til å måle lag så tynne som ett atom.De er mye brukt i halvlederproduksjon der påfølgende lag med materiale er kjemisk dyrket oppå hverandre.

ellipsometri er ikke-destruktiv;Et materiale som måles av et ellipsometer påvirkes ikke negativt av prosessen.På grunn av denne funksjonen øker bruken av ellipsometre i biologiske vitenskaper.Biologiske materialer er langt mindre ensartede enn produserte materialer, og har vanligvis ikke de fysiske egenskapene som er nødvendige for tradisjonell ellipsometri.Nye teknikker, for eksempel å bruke flere ellipsometre arrangert i forskjellige vinkler, er utviklet for å jobbe med slike materialer.