Was ist ein Ellipsometer?

Ellipsometrie ist eine optische Technik zur Messung der Dicke und der optischen Eigenschaften extrem dünner Filme oder Schichten von Material.Die messbaren Eigenschaften sind der Brechungsindex oder wie viel Licht gebogen wird, und der Lichtniveau, der als Absorptionskoeffizient bezeichnet wird.Ein Ellipsometer ist ein Gerät, das zur Durchführung dieser Messungen verwendet wird.

Ellipsometer wirken, indem sie eine gut definierte Lichtquelle auf ein Material leuchten und die Reflexion erfassen.Moderne Ellipsometer verwenden Laser, typischerweise Helium-Neon-Laser, als Quelle.Der Ellipsometerstrahl durchläuft zuerst einen Polarisator, so dass nur leicht in eine bekannte Richtung orientierte Richtung passieren darf.Es durchläuft dann ein Gerät, das als Kompensator bezeichnet wird und den Lichtstrahl elliptisch polarisiert.Das verbleibende Licht wird dann vom untersuchten Material abprallt.

Die Analyse hängt vom Gesetz von Snells ab;Wenn ein Lichtstrahl ein Material schlägt, werden einige sofort reflektiert, und einige werden bis zur anderen Seite des Materials durchlaufen, bevor sie reflektieren.Durch Messung der Differenz zwischen den beiden Reflexionen kann die Dicke des Geräts bestimmt werden.Das reflektierte Licht erfährt auch eine Änderung der Polarisation;Diese Änderung wird verwendet, um den Brechungsindex und den Absorptionskoeffizienten zu berechnen.Die Probe muss aus einer kleinen Anzahl gut definierter Schichten bestehen.Die Schichten müssen optisch homogen sein, in allen Richtungen eine identische molekulare Struktur aufweisen und erhebliche Lichtmengen widerspiegeln.Wenn eine dieser Anforderungen verletzt wird, funktionieren die Standardverfahren nicht.Sie werden in der Herstellung von Halbleitern häufig eingesetzt, wo aufeinanderfolgende Materialien chemisch aufeinander angebaut werden.

Ellipsometrie ist nicht zerstörerisch;Ein Material, das von einem Ellipsometer gemessen wird, wird vom Prozess nicht nachteilig beeinflusst.Aufgrund dieser Funktion nimmt die Verwendung von Ellipsometern in den biologischen Wissenschaften zu.Biologische Materialien sind weitaus weniger einheitlich als hergestellte Materialien und haben im Allgemeinen nicht die physikalischen Eigenschaften, die für die traditionelle Ellipsometrie erforderlich sind.Es wurden neue Techniken entwickelt, die in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind, um mit den solchen Materialien zu arbeiten.