Hva er en ellipsometer?

January 13  by Eliza

Ellipsometry er en optisk teknikk for å måle tykkelsen og optiske egenskaper av ekstremt tynne filmer eller lag av materiale. De målbare egenskaper er brytningsindeksen, eller hvor mye lys som er bøyd, og graden av lysabsorpsjon, kalt absorpsjonskoeffisient. En ellipsometer er en enhet som brukes til å utføre disse målingene.

Ellipsometers fungerer ved skinner en veldefinert lyskilde på et materiale og fange refleksjon. Moderne ellipsometers bruke lasere, typisk helium-neon laser, som kilde. Den ellipsometer strålen først går gjennom en polarisator slik at bare lys orientert i en kjent retning tillates å passere. Det går så gjennom en enhet som kalles en kompensator, som elliptisk polarizes lysstrålen. De resterende lyset er så prellet av materialet under studien.

Analysen er avhengig av Snells lov; når en lysstråle treffer et materiale, vil noen reflektere umiddelbart, og noen vil passere gjennom til den andre siden av materialet før reflekterende. Ved å måle forskjellen mellom de to refleksjoner, kan tykkelsen av innretningen bestemmes. Det reflekterte lyset gjennomgår også en endring i polarisering; denne endringen blir brukt til å beregne brytningsindeks og absorpsjonskoeffisient.

For en ellipsometer skal fungere skikkelig, blir materialet undersøkes må tilfredsstille visse fysiske egenskaper. Prøven må være sammensatt av et lite antall veldefinerte lag. Lagene må være optisk homogen, har identiske molekylstruktur i alle retninger, og reflektere signifikante mengder av lys. Hvis noen av disse kravene er brutt, vil de vanlige prosedyrer ikke fungere.

Ellipsometers er ekstremt sensitive enheter, i stand til å måle lag så tynne som ett atom. De er mye brukt i produksjon av halvledere, hvor suksessive lag av materiale som er kjemisk dyrket på toppen av hverandre.

Ellipsometry er ikke-destruktiv; et materiale som blir målt ved hjelp av en ellipsometer blir ikke negativt påvirket av prosessen. På grunn av denne funksjonen, er bruk av ellipsometers i de biologiske vitenskaper økende. Biologisk materiale er langt mindre ensartet enn produserte materialer, og har vanligvis ikke de fysiske egenskapene som er nødvendige for tradisjonell ellipsometry. Nye teknikker, som å bruke flere ellipsometers arrangert i forskjellige vinkler, er utviklet for å arbeide med slike materialer.