Co je to elipsometr?
Elipsometrie je optická technika pro měření tloušťky a optických vlastností extrémně tenkých vrstev nebo vrstev materiálu. Měřitelnými vlastnostmi jsou index lomu nebo kolik světla je ohnuto a úroveň absorpce světla, nazývaná absorpční koeficient . Elipsometr je zařízení používané k provádění těchto měření.
Ellipsometry fungují tak, že osvětlují dobře definovaný zdroj světla na materiálu a zachycují odraz. Moderní elipsometry používají jako zdroj lasery, obvykle lasery Helium-Neon. Paprsek elipsometru nejprve prochází polarizátorem, takže může projít pouze světlo orientované známým směrem. Potom prochází zařízením zvaným kompenzátor, který elipticky polarizuje světelný paprsek. Zbývající světlo se pak odrazí od zkoumaného materiálu.
Analýza závisí na Snellově zákoně; když paprsek světla dopadne na materiál, někteří se okamžitě odrazí a někteří projdou na vzdálenou stranu materiálu, než se odrazí. Měřením rozdílu mezi těmito dvěma odrazy lze určit tloušťku zařízení. Odrazené světlo také podléhá změně polarizace; tato změna se používá pro výpočet indexu lomu a absorpčního koeficientu.
Aby elipsometr fungoval správně, musí zkoumaný materiál splňovat určité fyzikální vlastnosti. Vzorek musí být složen z malého počtu dobře definovaných vrstev. Vrstvy musí být opticky homogenní, musí mít stejnou molekulární strukturu ve všech směrech a musí odrážet významné množství světla. Pokud dojde k porušení některého z těchto požadavků, standardní postupy nebudou fungovat.
Elipsometry jsou velmi citlivá zařízení, schopná měřit vrstvy tenké jako jeden atom. Jsou široce používány ve výrobě polovodičů, kde se následné vrstvy materiálu chemicky pěstují na sobě.
Elipsometrie je nedestruktivní; materiál měřený elipsometrem není tímto procesem nepříznivě ovlivněn. V důsledku této funkce se zvyšuje využívání elipsometrů v biologických vědách. Biologické materiály jsou mnohem méně jednotné než vyrobené materiály a obecně nemají fyzikální vlastnosti nezbytné pro tradiční elipsometrii. Pro práci s těmito materiály byly vyvinuty nové techniky, jako je použití několika elipsometrů uspořádaných pod různými úhly.