Vad är en ellipsometer?
ellipsometri är en optisk teknik för att mäta tjockleken och optiska egenskaperna hos extremt tunna filmer eller lager av material. De mätbara egenskaperna är brytningsindexet, eller hur mycket ljus som böjs och nivån på ljusabsorption, kallad absorptionskoefficient . En ellipsometer är en enhet som används för att utföra dessa mätningar.
ellipsometrar fungerar genom att lysa en väldefinierad ljuskälla på ett material och fånga reflektionen. Moderna ellipsometrar använder lasrar, vanligtvis helium-neon-lasrar, som källan. Ellipsometerstrålen går först igenom en polarisator så att endast ljusorienterad i en känd riktning får passera. Den går sedan igenom en enhet som kallas en kompensator, som elliptiskt polariserar ljusstrålen. Det återstående ljuset studsas sedan av materialet som studeras.
Analysen är beroende av Snells lag; När en ljusstråle slår ett material kommer vissa att reflektera omedelbart, och vissa kommer att passera till Far SidE av materialet innan du reflekterar. Genom att mäta skillnaden mellan de två reflektionerna kan enhetens tjocklek bestämmas. Det reflekterade ljuset genomgår också en förändring i polariseringen; Denna förändring används för att beräkna brytningsindex och absorptionskoefficient.
För att en ellipsometer ska fungera korrekt måste materialet som undersöks tillfredsställa vissa fysiska egenskaper. Provet måste bestå av ett litet antal väldefinierade lager. Skikten måste vara optiskt homogena, ha identisk molekylstruktur i alla riktningar och återspeglar betydande mängder ljus. Om något av dessa krav kränks fungerar inte standardförfarandena.
ellipsometrar är extremt känsliga enheter som kan mäta lager så tunna som en atom. De används ofta i halvledartillverkning där på varandra följande lager av material odlas ovanpå varjeandra.
ellipsometri är icke-förstörande; Ett material som mäts av en ellipsometer påverkas inte negativt av processen. På grund av denna funktion ökar användningen av ellipsometrar inom biologiska vetenskaper. Biologiska material är mycket mindre enhetliga än tillverkade material och har i allmänhet inte de fysiska egenskaperna som krävs för traditionell ellipsometri. Nya tekniker, såsom att använda flera ellipsometrar arrangerade i olika vinklar, har utvecklats för att arbeta med sådana material.