O que é um elipsômetro?
A elipsometria é uma técnica óptica para medir a espessura e as propriedades ópticas de filmes extremamente finos, ou camadas, de material. As propriedades mensuráveis são o índice de refração, ou quanta luz é dobrada, e o nível de absorção de luz, chamado coeficiente de absorção . Um elipsômetro é um dispositivo usado para realizar essas medições.
Os elipsômetros funcionam brilhando uma fonte de luz bem definida sobre um material e capturando a reflexão. Os elipsômetros modernos usam lasers, tipicamente lasers de hélio-néon, como fonte. O feixe do elipsômetro passa primeiro por um polarizador, de modo que somente a luz orientada em uma direção conhecida pode passar. Em seguida, ele passa por um dispositivo chamado compensador, que polariza elipticamente o feixe de luz. A luz restante é refletida no material em estudo.
A análise depende da lei de Snell; quando um feixe de luz atinge um material, alguns refletem imediatamente e outros passam para o lado mais distante do material antes de refletir. Medindo a diferença entre as duas reflexões, a espessura do dispositivo pode ser determinada. A luz refletida também sofre uma mudança na polarização; essa alteração é usada para calcular o índice de refração e o coeficiente de absorção.
Para que um elipsômetro funcione corretamente, o material que está sendo examinado deve satisfazer certas propriedades físicas. A amostra deve ser composta por um pequeno número de camadas bem definidas. As camadas devem ser opticamente homogêneas, ter estrutura molecular idêntica em todas as direções e refletir quantidades significativas de luz. Se algum desses requisitos for violado, os procedimentos padrão não funcionarão.
Os elipsômetros são dispositivos extremamente sensíveis, capazes de medir camadas tão finas quanto um átomo. Eles são amplamente utilizados na fabricação de semicondutores, onde camadas sucessivas de material são cultivadas quimicamente umas sobre as outras.
A elipsometria não é destrutiva; um material medido por um elipsômetro não é afetado adversamente pelo processo. Devido a esse recurso, o uso de elipsômetros nas ciências biológicas está aumentando. Os materiais biológicos são muito menos uniformes que os fabricados e geralmente não possuem as características físicas necessárias para a elipsometria tradicional. Novas técnicas, como o uso de vários elipsômetros dispostos em diferentes ângulos, foram desenvolvidas para trabalhar com esses materiais.