ru uk en-us af

Категория Химическая энциклопедия  

ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ


2016-06-02 00:00:00

ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ, метод исследования св-в границы пов-сти раздела разл. сред и происходящих на ней явлений
При отражении монохроматич. плоскополяризов. света, падающего под углом6039-22.jpg электромагн. волна, взаимодействуя с в-вом, обычно преобразуется в эллиптически поляризованную. Это объясняется тем, что электромагн. колебания, совершающиеся в плоскости падения р-колебания светового луча и в перпендикулярной к ней плоскости s-колебания, при отражении света по-разному изменяют амплитуду напряженности электрич. поля Е и начальную фазу6039-23.jpg колебаний рис.. Параметрами Е и6039-24.jpg характеризуются т. наз. комплексные амплитуды для р- и s-колебаний падающей6039-25.jpg6039-26.jpg и отраженной6039-27.jpg волн. Отношения амплитуд6039-28.jpg или комплексные коэф. отражения, можно вычислить в рамках конкретной модели отражающей пов-сти, используя мат. аппарат теории комплексных чисел и электромагн. теорию света.

6039-29.jpg

Схема действия эллипсометра; пояснения в тексте.

Такой подход, наз. прямой задачей эллипсометрии, позволяет записать осн. ур-ние эллипсометрии:

6039-30.jpg

где6039-31.jpg - соотв. для падающей и отраженной волн и6039-32.jpg - эллипсометрич. углы, измеряемые с помощью спец. приборов - эллипсометров.
В простейшей схеме эллипсометра, приведенной на рис., монохроматич. свет от источника И, проходя через призму-поляризатор П, преобразуется в плоскополяризов. свет. При отражении от исследуемой пов-сти между р- и s-колеба-ниями возникает разность фаз6039-33.jpg при этом конец вектора напряженности, характеризующего результирующее электрич. колебание, описывает эллипс. Компенсатор К приводит разность фаз между р- и s-колебаниями к нулю и снова преобразует свет в плоскополяризованный, к-рый можно полностью погасить анализатором А. Гашение фиксируется фотоприемником Ф. Значения азимутов поляризатора и анализатора в положении гашения связаны с углами6039-34.jpgи6039-35.jpg
Прямая задача эллипсометрии легко решается для геометрически плоской границы раздела полубесконечных сред; разработаны методы решения для более сложных систем, напр., для планарной многослойной системы тонких пленок заданной толщины с известными оптич. постоянными сред. Совпадение вычисленных значений6039-36.jpg и6039-37.jpg с экспериментальными свидетельствует о корректности выбранной оптич. модели.
Однако, как правило, необходимо решать обратную задачу эллипсометрии- находить оптич. характеристики отражающей системы по измеренному набору значений6039-38.jpg и6039-39.jpg при разных условиях: разл. углах падения света6039-40.jpg падении света на изучаемую пов-сть из разных сред, использование света разл. частот т. наз. спектральная эллипсометрия.
С помощью прямых вычислений обратная задача м. б. решена для случая отражения света от идеальной резкой, гладкой плоской границы раздела; в частности, по измеренным эллипсометрич. углам можно рассчитать оптич. константы показатели преломления и поглощения металлов. При этом даже для хорошо отполированной металлич. пов-сти модель идеальной границы раздела не всегда корректна, поэтому следует учитывать шероховатость реальной пов-сти. Общего решения обратной задачи не существует. Оптич. характеристики находят посредством номограмм, построенных по результатам решения прямой задачи на ЭВМ или с помощью спец. программ типа "поиск".
Классич. область применения эллипсометрии - исследования оптич. св-в материалов, в т. ч. измерения оптич. постоянных тонких напр., оксидных пленок, а также их толщин. Интерес к эллипсометрии возрос в 70-80-х гг. 20 в. в связи с особым значением, к-рое приобрели анализ структуры, изучение физ.-хим. св-в и контроль чистоты пов-стей благодаря быстрому развитию твердотельной прежде всего полупроводниковой электроники. Эллипсометрию используют также в исследованиях физ. и хим. адсорбции в глубоком вакууме на плоских пов-стях Si, Ag, Pt и др., полимеров на границе жидкость-газ и жидкость-жидкость, процессов
Достоинства эллипсометрии: простота и быстрота измерений имеются автоматич. эллипсометры, возможность производить их в ходе процесса in situ, в вакууме, при высоких т-рах, в агрессивных средах; кроме того, при экспериментах пов-сти не загрязняются и не разрушаются. Недостаток метода -трудность правильного выбора модели отражающей системы и интерпретации результатов измерений. Поэтому наиб. перспективно сочетание эллипсометрии с др. методами исследования пов-сти, напр. с оже-спектроскопией, УФ и рентгеновской спектроскопией, методами дифракции электронов и рассеяния ионов.

Лит.: Основы эллипсометрии, под ред. А. В. Ржанова, Новосиб., 1979; Аззам Р., Башара Н., Эллипсометрия и поляризованный свет, пер. с англ., М., 1981; Громов В. К., Введение в эллипсометрию, Л., 1986; Пшеницын В. И., Абаев М. И., Лызлов Н. Ю., Эллипсометрия в физико-химических исследованиях, Л., 1986; Всесоюзные конференции по эллипсометрии. Сб. тр., Новосиб., 1980-91; Эллипсометрия. Теория, методы, приложения, ред. К. К. Свиташев, А. С. Мардежов, Новосиб., 1991.

3. М. Зорин.

Отправить сообщение об ошибке
Если нашли ошибку в тексте выделите ее мышкой и нажмите сочетание клавиш Ctrl+ENTER, укажите правильный текст без ошибки.





Похожие статьи

 ЭЛАСТОМЕРЫ
 НИКЕЛЯ СУЛЬФИДЫ
 ДИСПЕРСИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВРАЩЕНИЯ
 ПОПОВА ПРАВИЛО
 



Сайт является частным собранием материалов и представляет собой любительский информационно-образовательный ресурс. Вся информация получена из открытых источников. Администрация не претендует на авторство использованных материалов. Все права принадлежат их правообладателям