Hvad er et ellipsometer?

ellipsometri er en optisk teknik til måling af tykkelsen og de optiske egenskaber ved ekstremt tynde film eller lag af materiale. De målbare egenskaber er brydningsindekset, eller hvor meget lys der er bøjet, og niveauet for lysabsorption, kaldet absorptionskoefficient . Et ellipsometer er en enhed, der bruges til at udføre disse målinger.

ellipsometre fungerer ved at skinne en veldefineret lyskilde på et materiale og fange refleksionen. Moderne ellipsometre bruger lasere, typisk helium-neon-lasere, som kilden. Ellipsometerstrålen går først gennem en polarisator, så kun lysorienteret i en kendt retning får lov til at passere. Den går derefter gennem en enhed kaldet en kompensator, der elliptisk polariserer lysstrålen. Det resterende lys hoppes derefter fra det materiale, der undersøges.

Analysen er afhængig af Snells lov; Når en lysstråle rammer et materiale, reflekteres nogle med det samme, og nogle vil passere til den fjerne side af materialet, før du reflekterer. Ved at måle forskellen mellem de to reflektioner kan enheden tykkelsen bestemmes. Det reflekterede lys gennemgår også en ændring i polarisering; Denne ændring bruges til at beregne brydningsindekset og absorptionskoefficienten.

For at et ellipsometer skal fungere korrekt, skal det materiale, der undersøges, tilfredsstille visse fysiske egenskaber. Prøven skal være sammensat af et lille antal veldefinerede lag. Lagene skal være optisk homogene, have identisk molekylstruktur i alle retninger og afspejler betydelige mængder lys. Hvis nogen af ​​disse krav overtrædes, fungerer standardprocedurerne ikke.

ellipsometre er ekstremt følsomme enheder, der er i stand til at måle lag så tynde som et atom. De er vidt brugt i halvlederfremstilling, hvor successive lag af materiale er kemisk dyrket oven på hverandre.

ellipsometri er ikke-destruktiv; Et materiale, der måles med et ellipsometer, påvirkes ikke negativt af processen. På grund af denne funktion øges brugen af ​​ellipsometre i de biologiske videnskaber. Biologiske materialer er langt mindre ensartede end fremstillede materialer og har generelt ikke de fysiske egenskaber, der er nødvendige for traditionel ellipsometri. Nye teknikker, såsom at bruge flere ellipsometer arrangeret i forskellige vinkler, er blevet udviklet til at arbejde med sådanne materialer.