Elipsometri, çok ince filmlerin veya malzemelerin katmanlarının kalınlığını ve optik özelliklerini ölçmek için optik bir tekniktir. Ölçülebilir özellikler, kırılma indisi veya ne kadar ışığın büküldüğü ve ışık emme seviyesinin soğurma katsayısı olarak adlandırılmasıdır. Bir elipsometre, bu ölçümleri yapmak için kullanılan bir cihazdır.
Elipsometreler, bir malzemeye iyi tanımlanmış bir ışık kaynağını parlatıp yansımayı yakalayarak çalışır. Modern elipsometreler kaynak olarak lazerleri, tipik olarak Helyum-Neon lazerlerini kullanır. Elipsometre ışını ilk önce polarizörden geçer, böylece sadece bilinen bir yöne yönlendirilmiş ışığın geçmesine izin verilir. Daha sonra ışık huzmesini eliptik olarak polarize eden kompansatör adı verilen bir cihazdan geçer. Kalan ışık daha sonra incelenen malzemeden sıçradı.
Analiz Snell'in yasasına dayanıyor; Bir ışık huzmesi bir malzemeye çarptığında, bazıları derhal yansır ve bazıları yansıtmadan önce malzemenin uzak tarafına geçer. İki yansıma arasındaki fark ölçülerek cihazın kalınlığı belirlenebilir. Yansıtılan ışık ayrıca polarizasyonda bir değişime uğrar; Bu değişiklik kırılma indisi ve emme katsayısını hesaplamak için kullanılır.
Bir elipsometrenin düzgün çalışması için, incelenen malzemenin belirli fiziksel özellikleri sağlaması gerekir. Örnek, az sayıda iyi tanımlanmış katmandan oluşmalıdır. Katmanlar optik olarak homojen olmalı, her yöne aynı moleküler yapıya sahip olmalı ve önemli miktarda ışığı yansıtmalıdır. Bu gereksinimlerden herhangi biri ihlal edilirse, standart prosedürler çalışmayacaktır.
Elipsometreler, katmanları bir atom kadar ince ölçebilen son derece hassas cihazlardır. Ardışık malzeme katmanlarının kimyasal olarak üst üste yetiştirildiği yarı iletken üretiminde yaygın olarak kullanılırlar.
Elipsometri tahribatsızdır; Bir elipsometre ile ölçülen bir materyal, işlemden olumsuz olarak etkilenmez. Bu özellik nedeniyle biyolojik bilimlerde elipsometrelerin kullanımı artmaktadır. Biyolojik materyaller üretilen materyallerden çok daha az muntazamdır ve genellikle geleneksel elipsometri için gerekli fiziksel özelliklere sahip değildir. Bu tür malzemelerle çalışmak için farklı açılardan düzenlenmiş çoklu elipsmetreler kullanmak gibi yeni teknikler geliştirilmiştir.
